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基于新型三维光-电-热模型的直连式光伏电解系统的氢气生产性能优化
Hydrogen production performance optimization for direct-coupled photovoltaic electrolysis systems based on a novel 3D opto-electro-thermal model
Hao Wang · Weiding Wang · Chuanjie Lin · Yongquan Lai 等10人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392
摘要 光伏驱动的电解系统是实现大规模可再生能源储存的一种有前景的方法，其中直连式系统在降低系统复杂性和成本方面具有显著优势。然而，由于结构设计和流量控制策略的次优选择，这类系统中的光伏（PV）模块与电解（EC）模块之间可能存在失配问题，从而显著降低氢气生产性能。尽管数值模拟有望解决上述问题，但现有的低维模型通常基于空间均匀性的假设，过于简化，难以充分捕捉此类复杂系统中光学、热学、电学以及气液流动现象之间的 intricate 耦合机制。本研究针对直连式系统提出了一种新型三维光-电-热模型，该模型...
解读: 该3D光电热耦合模型对阳光电源光伏制氢系统开发具有重要价值。研究揭示的PV-EC直连架构优化方法可指导SG系列逆变器与电解设备的功率匹配设计,其宽范围流量控制策略可简化系统控制复杂度。PV/T热集成方案与阳光电源储能系统的热管理技术协同,可提升太阳能制氢效率(STH)。建议将多物理场耦合仿真能力融入...
基于模型预测控制的梯级水电-光伏互补系统实时调度框架
A real-time scheduling framework of cascade hydropower-photovoltaic power complementary systems based on model predictive control
Chengguo Su · Li Li · Taiheng Zhang · Quan Sui 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392
摘要 光伏（PV）发电与水电的联合运行已成为促进可再生能源消纳的有效途径。在实时调度过程中提升对水电和光伏发电的管理与控制能力，有助于满足电网预期的电力需求。然而，应对光伏发电出力和径流固有的不确定性仍是一项重大挑战。本文提出了一种基于模型预测控制（MPC）的梯级水电-光伏（CH-PVP）互补系统实时调度框架。采用Wasserstein生成对抗网络（WGAN）对径流和光伏发电出力进行预测，在此基础上构建了考虑动态水流滞时和水电机组振动区的CH-PVP互补系统实时调度模型，旨在最小化功率偏差并减少...
解读: 该MPC实时调度框架对阳光电源水光互补系统具有重要价值。WGAN预测模型可集成至iSolarCloud平台,提升光伏出力预测精度;动态水延时建模思路可应用于ST储能系统的充放电调度,优化SG逆变器与水电的协调控制策略。MILP快速求解技术(<1分钟)适配GFM/VSG控制的实时响应需求,降低功率偏差...
基于预测的风-光互补电解制氢系统的设计与优化调度
Design and optimal scheduling of a forecasting-based wind-and-photovoltaic complementary electrolytic hydrogen production system
Weichao Dong · Hexu Sun · Zheng Li · Huifang Yang · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392
摘要 氢能可有效缓解能源短缺并减少环境污染。本文首次设计了一个完整的风能与光伏（PV）互补制氢系统，包括高效的发电系统模型、精确的预测模型、优良的优化调度策略以及高效的催化剂。该离网型互补发电系统在直流母线上实现。提出了一种混合预测模型，结合长短期记忆网络（LSTM）、分位数回归（QR）和正则藤copula方法。LSTM与QR相结合可获得边缘概率密度函数（PDF）。利用正则藤copula建立风能与光伏能源之间的相关性，并将边缘PDF与其相关性结构结合，实现对风能和光伏出力的联合预测。提出一种基于...
解读: 该风光制氢系统对阳光电源ST系列储能变流器和SG光伏逆变器具有重要应用价值。文中直流母线离网架构可结合我司1500V系统和三电平拓扑技术,提升功率转换效率。LSTM-DRL多目标优化调度策略可集成至iSolarCloud平台,实现风光出力预测与氢储能协同控制。研究的3.1美元/kg制氢成本为Powe...
从宏观到微观：中国沿海风能潜力的多尺度评估方法
From macro to micro: A multi-scale method for assessing coastal wind energy potential in China
Li-Rong Deng · Zhi-Li Ding · Yang Fu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.389
摘要 随着海上风电向更深水域、集群化部署和更大单机容量方向发展，风能建设的复杂性日益增加，对风能资源评估方法的全面性提出了更高要求。当前的风能资源评估通常局限于宏观尺度或微观尺度，往往忽略了密集风电场的尾流效应。此外，基于卫星数据的微观尺度风资源评估未考虑区域间风切变指数的差异，导致风速评估存在偏差。因此，本研究提出一种综合性的风能资源评估框架，将宏观尺度的低分辨率分析与微观尺度的高分辨率评估相结合。在宏观层面，除了经典的风能指标、变率指标和成本指标外，特别考虑了现有海上风电场区域及其潜在尾流效...
解读: 该多尺度海上风电评估方法对阳光电源风电变流器及储能系统具有重要应用价值。研究揭示的尾流效应区域是风场区域3倍,南方海域尾流更显著,这为ST系列储能PCS在海上风电场的平滑出力波动、削峰填谷提供了精准配置依据。100米轮毂高度的风速精细化评估可优化PowerTitan储能系统容量设计。台湾海峡等高CO...
一种用于风力涡轮机应用中精确预测三维时空风场的新型频域物理信息神经网络
A novel frequency-domain physics-informed neural network for accurate prediction of 3D spatio-temporal wind fields in wind turbine applications
Shaopeng Li · Xin Li · Yan Jiang · Qingshan Yang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.386
摘要 风能是全球关键的清洁能源之一。风力涡轮机的结构安全性和动力响应分析在很大程度上受到其所在位置风速数据可获得性与精度的影响。然而，气象观测站分布稀疏，通常难以获取高分辨率的空间风速数据，因此需要采用条件模拟方法来补充低分辨率的观测数据。本研究针对这一挑战，提出了一种频域物理信息神经网络（FD-PINN），该方法利用频域信息，旨在实现对风力涡轮机三维（3D）时空风场的精准预测。该方法构建了一个深度神经网络，并将其与关键物理模型相结合，包括风谱、风场相干函数以及风速廓线。通过融合这些物理先验知识...
解读: 该频域物理信息神经网络技术对阳光电源风电变流器及新能源场站具有重要价值。通过高精度3D时空风场预测,可优化SG系列风电变流器的功率预测算法和主动抗扰控制策略,提升MPPT效率。结合iSolarCloud平台,该深度学习方法可增强风光储混合电站的预测性维护能力,优化储能系统ST系列PCS的充放电策略。...
基于知识蒸馏与自适应模型的锂离子电池温度分布学习
Temperature distribution learning of Li-ion batteries using knowledge distillation and self-adaptive models
Rufan Yang · Hung Dinh Nguyen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.382
摘要 温度监测与估计在电池热管理系统中至关重要，有助于优化电动汽车（EV）和固定式储能系统中电池的性能并延长其使用寿命。由于存在多种数据驱动模型，每种模型仅反映热分布的某一侧面（或局部），因此亟需一个能够提供整体分布的统一模型。考虑到电动汽车车载计算资源有限，该统一模型不能过于庞大。在此类约束条件下，本研究提出了一种用于学习锂离子电池温度分布的新颖框架，该框架结合了知识蒸馏方法与自适应控制机制。所提出的框架克服了传统温度计算方法的局限性，即对精确物理参数的需求以及缺乏实时适应能力。我们的方法将多...
解读: 该锂电池温度分布学习技术对阳光电源ST系列储能系统和PowerTitan产品具有重要应用价值。知识蒸馏框架可将复杂热管理模型压缩部署至BMS边缘计算单元,自适应机制能实时优化温度监测精度。该方法可增强储能PCS的电池热失控预警能力,延长电芯寿命,并为iSolarCloud平台提供更精准的预测性维护数...
屋顶光伏模型的开发以支持城市建筑能源建模
Development of rooftop photovoltaic models to support urban building energy modeling
Zhiyuan Wang · Jingjing Yang · Guangchen Li · Chengjin Wu 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
开发屋顶光伏（PV）系统有助于发电并减少建筑领域的碳排放。本文提出了一种屋顶光伏建模方法，以支持采用原型城市建筑能源建模（UBEM）方法和逐栋建筑UBEM方法的城市建筑能源建模。所开发的光伏建模方法适用于具有矩形平屋顶、坡屋顶以及任意形状平屋顶的建筑。该方法可自定义屋顶光伏的主要布局配置参数，包括光伏组件尺寸、倾角、方位角、堆叠行数以及组件之间的行间距。本研究选取中国长沙市的一个区域作为案例，收集了该区域的基本建筑信息，包括建筑类型、建筑基底轮廓、建造年份以及楼层数。结果表明，通过人工检查，光伏...
解读: 该城市建筑屋顶光伏建模技术对阳光电源SG系列逆变器的城市级部署具有重要参考价值。研究揭示的排间距优化(>1m时发电量随间距减小而增加)可指导我们的MPPT算法在复杂遮挡场景下的优化策略。建筑间遮挡导致5.57%发电损失的发现,可结合iSolarCloud平台开发城市光伏选址评估工具,为分布式光伏项目...
基于个性化联邦强化学习的多微电网协同优化调度低碳经济方法
Cooperative optimal dispatch of multi-microgrids for low carbon economy based on personalized federated reinforcement learning
Ting Yang · Zheming Xu · Shijie Ji · Guoliang Liu 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378
摘要 互联多微电网（MMG）系统的协同优化调度为大规模可再生能源资源的高效利用提供了广阔前景和重要机遇。此类系统有助于实现能源资源的最优配置，并提升运行成本的经济性。然而，在协同优化调度过程中，异构微电网（MG）实体之间利益诉求的差异导致数据共享受阻，并引发隐私泄露问题。此外，多能耦合关系与高维决策过程进一步加剧了该问题的复杂性，可能导致优化过程难以收敛以及能源管理精度下降。同时，新建微电网缺乏运行数据与调度经验，制约了其调度任务的快速“冷启动”能力。为弥补上述研究空白，本文提出一种基于聚类的个...
解读: 该联邦强化学习多微网协同调度技术对阳光电源ST储能系统和iSolarCloud平台具有重要应用价值。可应用于PowerTitan储能集群的分布式优化调度,在保护各微网数据隐私前提下实现碳-电联合交易优化,降低综合成本5.78%、碳排放8.43%。其冷启动迁移策略可加速新建微网接入速度提升42.83%...
建筑一体化光伏系统自主设计框架
Autonomous design framework for deploying building integrated photovoltaics
Qingxiang Li · Guidong Yang · Chenhang Bian · Lingege Long 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 钙钛矿太阳能电池技术的进步为建筑一体化光伏系统（BIPV）的广泛应用提供了广阔的前景。寻找一种高效且准确的方法对于提供部署策略以支持决策至关重要。本研究开发了一种用于BIPV的自主决策设计框架，涵盖数据采集、三维建模和部署策略制定。在数据采集方面，构建了一个开源的无人机平台，用于执行一种创新的“先探索后利用”算法，以生成观测视角并进行路径规划。随后，采用一种独特的基于深度学习的多视角立体视觉网络生成建筑物的点云模型，并将其转换为多边形表面模型。此外，开发了一种新型Grasshopper插件...
解读: 该BIPV自主设计框架对阳光电源SG系列光伏逆变器及智能运维平台具有重要应用价值。研究提出的建筑光伏部署优化方法可与我司iSolarCloud平台深度融合,通过3D建模和全生命周期成本分析,为城市建筑光伏系统提供精准的容量配置和MPPT优化策略。该框架可延伸至光储充一体化场景,结合ST系列储能变流器...
基于新型扇形板脉动热管散热器的高倍聚光光伏模块热性能实验研究
Experimental investigation on the thermal performance of high-concentrated photovoltaic module utilizing the thermal sink of a novel Fan-shaped plate pulsating heat pipe
Wei-Wei Wangac1 · Teng Liub1 · Jun-Zhe Guo · Bin Li 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 高强度太阳光聚集在光伏电池上会导致半导体温度显著升高，从而降低光电转换效率并可能引发光伏组件的不可逆故障。为此，在热设计中创新性地提出了一种超薄扇形板脉动热管（FS-PPHP），通过优化传统平行流道结构，实现对小尺度HCPV电池的高效冷却。本文全面分析和讨论了充液率、倾斜角度、工质种类以及加热功率对FS-PPHP传热性能的影响。结果表明，蒸发段与冷凝段的变直径设计有助于工质回流至加热区域，并增大相邻流道间的压力差势，从而确保FS-PPHP在不同工况下更平稳地启动。在充液率为57%、倾斜角为...
解读: 该扇形板脉动热管技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。在SG系列大功率光伏逆变器中,功率器件散热是关键瓶颈,该超薄热管结构可优化IGBT/SiC模块的温度管理,降低热阻23%意味着可提升功率密度或延长器件寿命。对于PowerTitan储能系统,该技术可改进电池簇温控方案,解决高倍率充放电时的...
通过便携式热管电池在高效电子冷却过程中增强废热回收与发电
To boost waste heat harvesting and power generation through a portable heat pipe battery during high efficient electronics cooling
Tong Tian · Xuan Yang · Ji Li · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 由于对计算能力需求的不断增长，数据中心（DCs）的功耗已显著上升。然而，这些数据中心产生的大量低品位电子废热在能耗型冷却系统的辅助下直接排放到环境中，导致能源浪费成倍增加。因此，亟需开发创新的冷却技术以及低品位废热回收技术应用于数据中心。本研究提出了一种具有双梯度毛细芯接力结构的环路热管电池（LHPB）。根据梯度毛细芯接力策略，蒸发器入口处的热量泄漏得以缓解，从而使内部蒸汽更快速地传递热量，并冲击安装在冷凝器入口处的微型发电机。此外，设计了两种高效的微型发电机。实验结果表明，在12 V风扇...
解读: 该热管电池冷却技术对阳光电源储能系统具有重要价值。ST系列PCS和PowerTitan在大功率运行时产生大量低品位废热,传统散热方案能耗高。文中双梯度芯热管技术可将热阻降至0.20°C/W，PUE达1.0015，同时通过微型发电机回收废热产生280mW电能。该技术可应用于储能集装箱热管理优化，降低H...
用于微型传感和能量收集器件的三维柔性结构
Three-dimensional flexible structures for miniature sensing and energy-harvesting devices
Weixin Dou · Haoyu Wang · Jing Liu · Mengdi Han 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 微型发电机的开发对于推动可穿戴设备和便携式设备的发展至关重要。摩擦纳米发电机已作为一种有前景的解决方案出现，但其微型化和宽频带能量收集仍面临挑战。为应对这一挑战，本研究采用可控的机械屈曲工艺，开发出具有三维结构的多功能器件。我们设计并实现了将平面前驱体结构转化为目标三维结构，用于微型纳米发电机，且无需使用额外的连接部件。通过改变三维结构的拓扑构型和尺寸，拓展了器件的功能性和适应性。该紧凑型器件在传感和发电方面均表现出优异的循环稳定性和宽频带能量转换能力。聚偏氟乙烯（PVDF）在电荷生成方面...
解读: 该三维柔性纳米发电技术为阳光电源储能系统和智能运维提供创新思路。其宽频能量采集和微型化传感特性可应用于ST系列储能PCS的分布式传感网络,实现电池模组的自供电状态监测。三维结构的机械屈曲设计理念可启发PowerTitan储能系统的模块化拓扑优化。PVDF压电与PI电荷存储的协同机制,对提升储能变流器...