綠色節(jié)能試驗系統關鍵技術研究

目前，電力電子負載主要模擬常規(guī)負載的穩(wěn)態(tài)特性，用于被試電源的老化考核；卻不能模擬不平衡負載、非線性負載、動態(tài)非線性負載時的暫態(tài)特性，用于對被試電源的完整性能測試。為此項目組從負載特性分析、模擬指令計算、電流跟蹤控制、并網饋能等方面進行了深入研究。摒棄了通常采用的查表法，提出了利用數值計算方法獲得模擬電流指令的方法，研究了數值計算方法的收斂性、準確性，從而構造出基于常規(guī)數字控制器的實時數字仿真RTDS系統，既可獲得模擬電阻電感類負載、整流型負載時的端口電流指令，甚至還能準確獲得模擬不同工況下電機端口特性時的電流指令。在此基礎上，分別在單相和三相電力電子負載系統中，設計出相應的電流控制策略。揭示了單相電力電子負載系統中直流母線電壓波動的機理及傳統雙環(huán)控制下網側電流畸變的原因，分析了基于數字濾波器的對并網諧波電流抑制技術；提出了利用并網饋能變換器對被試電源諧波電流進行補償的系統方案，研究了相應的諧波檢測算法以及復合控制器設計。在此基礎上，提出了利用電子負載模擬電機的端口特性，用于各類電機供電電源功率考核及性能測試的新型電力電子負載，將半實物仿真技術與負載模擬技術緊密結合，構造出以被試電源為實物的功率級硬件在回路仿真系統。 2100433B

目前，兩級變換的交流電子負載大多僅能實現穩(wěn)態(tài)線性負載特性的模擬和理想并網條件下能量高效回饋的基本要求，充其量僅能滿足被試電源老化篩選考核所要求的節(jié)能環(huán)保功能，而無法實現對被試電源動態(tài)負載（包括非線性負載）特性的嚴格測試，其優(yōu)勢沒有完全發(fā)揮，應用受到了極大的局限。本項目所提出的綠色節(jié)能試驗系統，將力圖解決動態(tài)負載特性模擬和非理想條件下并網控制的技術難題。針對要解決的關鍵技術問題，本項目將摒棄傳統的兩級變換分開建模的缺陷，擬通過整體建模研究，揭示直流母線電壓波動的本質及其諧波成分與兩側交流電參數間的物理關系，解決動態(tài)負載模擬時直流母線電壓大范圍波動與瞬變能量動態(tài)平衡的難題，同時減小輸出并網電流的間諧波。在此基礎上，解決非理想并網條件下瞬變能量快速回饋和有源諧波阻尼等技術糅合的難點，以提高綠色節(jié)能試驗系統的并網穩(wěn)定性和動態(tài)特性。本研究將為推進綠色節(jié)能試驗系統的實用化進程提供理論和實驗基礎。

如何實現網絡的高效節(jié)能，是目前互聯網研究中受到極大關注的前沿問題。本項目圍繞IP協議體系架構，對綠色節(jié)能互聯網的基礎理論模型及關鍵技術展開研究。主要工作包括：根據器件設備內在能耗規(guī)律，提出基于遺傳算法的最小中值二乘法和模糊神經網絡的能耗建模方法，保證能耗模型的精度與靈敏度；為全面反映綠色節(jié)能互聯網綜合性能，在定義網絡能耗評價指標參數的基礎上，提出基于多屬性決策的評價模型設計方法；為應對IP協議收斂速度慢、節(jié)能操作滯后效應明顯的問題，提出基于先應思想以線下方式預置多張節(jié)能拓撲，以線上方式作拓撲切換和擁塞處理；挖掘節(jié)能技術內涵，將其與網絡生存性技術結合，提出純IP方式下的節(jié)能無環(huán)替代路算法和MPLS方式下的TE-Tunnel保護資源綠色共享算法，使生存性技術兼顧節(jié)能要求；對上述研究成果進行集成，構建統一高效的綠色節(jié)能互聯網體系架構。鑒于現有文獻中尚無相關研究思路，因此本項研究屬創(chuàng)新研究。

本項目主要針對互聯網設備的能耗模型與節(jié)能設計技術展開研究。主要包括IP網絡、IP over WDM光網絡以及云計算三類研究場景。本項目的研究內容如下。首先，收集了網絡設備的能耗數據，包括路由器電端口、光端口、光電轉換模塊、光纖鏈路放大器等器件的能耗數據，提出了基于虛鏈路的能耗模型。該能耗模型能為后續(xù)的節(jié)能設計提供依據。第二，研究了綠色節(jié)能互聯網多目標優(yōu)化問題。在節(jié)能網絡中存在多種相互矛盾的優(yōu)化目標，例如業(yè)務量工程的負載平衡問題要求將業(yè)務流量均勻分散到網絡鏈路上，而節(jié)能設計則要求將業(yè)務流量集中于網絡中的部分節(jié)點和鏈路。本項目提出了基于博弈論框架的解決方案，采用納什議價的方法由博弈雙方宣布各自的威脅值，使全部優(yōu)化目標性能達到同等比例的提升，保證了網絡能耗、負載均衡等多個優(yōu)化目標的公平性。第三，研究了網絡節(jié)能與網絡生存性的關系。節(jié)能技術和生存性技術具有一定的相似性，都討論了部分網絡設備“失效”情況下的路由與資源分配問題。提出了雙鏈路失效場景下工作路徑和保護路徑共享關系判定的輔助圖，對于未承擔的業(yè)務的保護路徑采用休眠方式以節(jié)約網絡能耗。該方法能實現抗多鏈路失效網絡中的資源、能耗優(yōu)化。第四，研究了IP網絡的節(jié)能設計問題。針對IP網絡場景中業(yè)務流量動態(tài)變化的問題，提出了一種全新的基于多拓撲的節(jié)能算法。該算法首先根據歷史的業(yè)務量將每天劃分為多個時間片，然后在劃分好的各個時間片內利用鄰域搜索作節(jié)能子拓撲設計。通過優(yōu)化鏈路權重向量使得流量集中在部分鏈路上，休眠沒有流量經過的鏈路以實現節(jié)能。第五，研究了云計算環(huán)境中節(jié)能虛擬網絡映射問題，重點考慮數據中心的能耗情況，在滿足業(yè)務服務質量要求下實現虛擬網絡映射的能耗優(yōu)化。本項目資助共發(fā)表期刊論文12篇，會議論文7篇，申請專利5項，其中SCI檢索期刊論文8篇，包括IEEE JSAC, Optics Express, Computer Networks, IEEE System Journal等高水平期刊，期刊等級為中科院JCR分區(qū)1區(qū)1篇，2區(qū)1篇，三區(qū)2篇，四區(qū)4篇。會議論文中，包括INFOCOM，GLOBECOM，ICCCN等高水平學術會議，會議等級為中國計算機學會CCF推薦A類會議1篇，C類會議2篇。共培養(yǎng)博士研究生1名，碩士研究生5名。 2100433B

1 緒論

1.1 國外農村住宅建設的發(fā)展現狀

1.1.1 “生態(tài)村”理念

1.1.2 發(fā)達國家的農村住宅建設

1.1.3 國外農村住宅建設的發(fā)展現狀

1.2 我國農村住宅建設的發(fā)展現狀及相關問題

1.2.1 我國農村住宅建設的發(fā)展現狀

1.2.2 我國農村住宅建設存在的問題

1.2.3 我國農村住宅的建設策略

1.3 綠色節(jié)能農村住宅

1.3.1 綠色建筑

1.3.2 綠色節(jié)能農村住宅

1.4 本章小結

參考文獻

2 農村住宅的建設形態(tài)與空間模式

2.1 農村住宅綠色節(jié)能現狀及相關問題

2.1.1 農村住宅規(guī)劃與綠色節(jié)能現狀及相關問題

2.1.2 農村住宅建筑空間的綠色節(jié)能現狀及相關問題

2.1.3 農村住宅工業(yè)化現狀及問題

2.2 農村住宅綠色節(jié)能發(fā)展的影響因素及其發(fā)展趨勢

2.2.1 農村住宅綠色節(jié)能發(fā)展的影響因素

2.2.2 農村住宅的發(fā)展趨勢與綠色節(jié)能

2.3 農村住宅建設綠色節(jié)能策略

2.3.1 規(guī)劃層面的綠色節(jié)能策略

2.3.2 農宅建筑空間設計層面的農宅綠色節(jié)能改良策略

2.3.3 計算機綠色模擬技術與農宅設計結合策略

2.3.4 農宅綠色節(jié)能建設策略——產業(yè)化及相關設計對策

2.4 本章小結

參考文獻

3 農村鋼結構住宅的設計與施工

3.1 鋼結構住宅概述

3.2 農村住宅鋼框架結構體系

3.2.1 農村住宅鋼框架結構體系用材

3.2.2 農村住宅鋼框架結構體系設計

3.2.3 農村住宅鋼框架結構體系施工

3.3 農村住宅冷彎型鋼結構體系

3.3.1 冷彎型鋼結構體系

3.3.2 冷彎型鋼結構材料

3.3.3 冷彎型鋼結構傳力路徑

3.3.4 冷彎型鋼結構體系設計

3.3.5 冷彎型鋼結構體系施工方法和措施

3.4 本章小結

參考文獻

4 農村住宅的建筑節(jié)能與能源利用

4.1 概述

4.1.1 農村住宅能耗現狀

4.1.2區(qū)域氣候特征

4.2 農村住宅圍護結構材料的選擇與利用

4.2.1 圍護結構概述

4.2.2 砌體墻

4.2.3 輕質墻

4.2.4 屋頂

4.2.5 門窗

4.2.6 墻體保溫

4.2.7 常用圍護結構材料的技術參數

4.3 建筑圍護結構熱工性能及節(jié)能設計

4.3.1 建筑熱工設計要求

4.3.2 建筑熱工設計要點

4.3.3 農村住宅建筑物理模型

4.3.4 農村住宅圍護結構熱工特性分析及節(jié)能優(yōu)化設計

4.3.5 建筑熱橋分析

4.4 農村住宅生態(tài)能源的利用

4.4.1 生態(tài)能源的概念

4.4.2 農村住宅生態(tài)能源利用的意義

4.4.3 農村住宅生態(tài)能源的種類和利用現狀

4.4.4 農村住宅生態(tài)能源的可利用方式

4.4.5 農村住宅生態(tài)能源利用的綜合性建議和對策

4.5 本章小結

參考文獻

5 農村住宅的水資源循環(huán)利用與廢棄物處理

5.1 農村住宅水資源循環(huán)利用

5.1.1 概述

5.1.2 農村污水常用的處理方法

5.1.3 人工濕地系統試驗

5.1.4 人工濕地系統設計實例

5.1.5 農村住宅生活污水的循環(huán)利用

5.2 農村住宅的廢棄物處理技術

5.2.1 農村廢棄物處理的歷史

5.2.2 農村住宅廢棄物概述

5.2.3 農村住宅廢棄物處理技術

5.2.4 農村住宅廢棄物處理對策

5.3 本章小結

參考文獻

6 農村住宅的綠色節(jié)能綜合評價及漸進性節(jié)能建設

6.1 農村住宅的綠色節(jié)能綜合評價指標

6.1.1 農村住宅綠色評價指標確定

6.1.2 農村住宅綠色評價指標體系構建

6.1.3 農村住宅綠色評價指標體系權重確定及應用

6.2 農村住宅綠色節(jié)能滿意度分析

6.2.1 滿意度評價問卷設計及調研

6.2.2 滿意度評價指標體系構建

6.3 農村住宅綠色節(jié)能綜合評價案例研究

6.3.1 農村住宅綠色節(jié)能案例簡介

6.3.2 農村住宅綠色節(jié)能實例評價及結果分析

6.4 農村住宅綠色節(jié)能激勵模式及節(jié)能漸進性研究

6.4.1 農村住宅綠色節(jié)能激勵模式研究

6.4.2 農村住宅綠色節(jié)能建設漸進性研究

6.5 本章小結

參考文獻 2100433B