A Methodology for Sizing Subsea Energy Storage Devices for Offshore Wind-Powered Oil and Gas Platforms

This thesis presents a methodology for sizing subsea energy storage devices for offshore wind-powered oil and gas platforms. This study examines the literature on hybrid energy systems (HES) and subsea energy storage systems (ESS). A subsea energy storage system is proposed as an environmentally friendly and economically feasible solution for power backup. It could be integrated into the power grid of a HES consisting of the ESS, renewable and non-renewable energy sources. It requires an appropriate ESS sizing approach. Two methods of subsea energy storage sizing are presented in this thesis. The first method uses the wind speed expected value. The second method relies on the weather window analysis. Both methods aim to estimate the ESS size capable of working within a chosen period in the power grid of a HES consisting of the wind farm and non-renewable energy source. Correspondingly, the sizing results of an ESS comparing both methods are presented in this work. Finally, initial charging of the device, additional power supply from the shore, and recommendations on future work are discussed. As a result, this study is expected to serve as a guide for planned and existing projects regarding sizing subsea energy storage

Математическая модель и алгоритм метода ветвей и границ для оптимизации решений по составам пакетов в многостадийных системах

Современные методы решения задач планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах характеризуются наличием ограничений на их размерность, невозможностью гарантированного получения лучших результатов в сравнении с фиксированными пакетами при различных значениях входных параметров задачи. В статье автором решена задача оптимизации составов пакетов заданий, выполняющихся в многостадийных системах, с использованием метода ветвей и границ. Проведены исследования различных способов формирования порядков выполнения пакетов заданий в многостадийных системах (эвристических правил упорядочивания пакетов заданий в последовательностях их выполнения на приборах МС). Определен способ упорядочивания пакетов в последовательностях их выполнения (эвристическое правило), обеспечивающий минимизацию общего времени реализации действий с ними на приборах. На основе полученного правила сформулирован способ упорядочивания типов заданий, в соответствии с которым их пакеты рассматриваются в процедуре метода ветвей и границ. Построена математическая модель процесса реализации действий с пакетами на приборах системы, которая обеспечивает вычисление его параметров. Выполнено построение метода формирования всех возможных решений по составам пакетов заданий для заданного их количества. Решения по составам пакетов заданий разных типов интерпретируются в процедуре метода ветвей и границ с целью построения оптимальной их комбинации. Для реализации метода ветвей и границ сформулирована процедура ветвления (разбиения), предполагающая формирование подмножеств решений, включающих пакеты разных составов заданий одного типа. Построены выражения для вычисления нижних и верхних оценок значений критерия оптимизации составов пакетов для сформированных в процедуре ветвления подмножеств. Процедура отсева предполагает исключение подмножеств, нижняя оценка которых не меньше рекорда. Для поиска оптимальных решений применена стратегия поиска в ширину, предусматривающая исследование всех подмножеств решений, включающих различные пакеты заданий одного типа, полученных в результате процедуры разбиения подмножеств заданий, не исключенных из рассмотрения после реализации процедуры отсева. Разработанные алгоритмы реализованы программно, что позволило получить результаты планирования выполнения пакетов заданий в многостадийной системе, являющиеся в среднем на 30 % лучшими, чем для фиксированных пакетов

Построение комплексных расписаний выполнения пакетов заданий при формировании комплектов в заданные директивные сроки

Современное состояние решения задачи комплексного планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах характеризуется отсутствием универсальных способов формирования решений по составам пакетов, наличием ограничений на размерность задачи и невозможностью гарантированного получения эффективных решений при различных значениях ее входных параметров, а также невозможностью учета условия формирования комплектов из результатов. В статье авторами реализовано решение задачи планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах при формировании комплектов результатов в заданные для них директивные сроки. Для решения задачи планирования выполнена декомпозиция обобщенной функции системы на совокупность иерархически взаимосвязанных подфункций. Применение декомпозиции позволило использовать иерархический подход для планирования выполнения пакетов заданий в многостадийных системах, предусматривающий определение решений по составам пакетов на верхнем уровне иерархии и построение расписаний выполнения пакетов на нижнем уровне иерархии. Для оптимизации решений по составам пакетов и расписаниям их выполнения в соответствии с иерархическим подходом применена теория иерархических игр. Построена математическая модель иерархической игры для определения эффективных составов пакетов заданий и расписаний их выполнения, представляющая собой систему критериев на уровнях принятия решений. Оценка эффективности решений по составам пакетов на верхнем уровне иерархии обеспечивается распределением результатов выполнения заданий по комплектам в соответствии с сформированным расписанием. Для оценки эффективности решений по составам пакетов сформулирован метод упорядочивания идентификаторов типов комплектов с учетом директивных сроков и метод распределения результатов выполнения заданий по комплектам, реализующий вычисление моментов времени окончания формирования комплектов и запаздываний с их формированием относительно заданных директивных сроков. Выполнены исследования планирования процесса выполнения пакетов заданий в многостадийных системах при условии формирования комплектов в заданные директивные сроки. На их основе сформулированы выводы, касающиеся зависимости эффективности планирования от входных параметров задачи

Segmental and descending control of primary afferent input to the spinal lamina X

Despite being involved in a number of functions, such as nociception and locomotion, spinal lamina X remains one of the least studied central nervous system regions. Here, we show that Aδ- and C-afferent inputs to lamina X neurons are presynaptically inhibited by homo- and heterosegmental afferents as well as by descending fibers from the corticospinal tract, dorsolateral funiculus, and anterior funiculus. Activation of descending tracts suppresses primary afferent-evoked action potentials and also elicits excitatory (mono- and polysynaptic) and inhibitory postsynaptic responses in lamina X neurons. Thus, primary afferent input to lamina X is subject to both spinal and supraspinal control being regulated by at least 5 distinct pathways

Математическое моделирование процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах с промежуточными буферами ограниченных размеров

Современные методы планирования процессов в конвейерных системах с буферами определенного размера между обрабатывающими приборами позволяют оптимизировать расписания выполнения единичных заданий либо фиксированных пакетов заданий при их ограниченном количестве и ограниченном количестве приборов. Применение математических моделей процессов выполнения единичных заданий (пакетов заданий), используемых этими методами, при оптимизации составов пакетов и расписаний их выполнения в системах с произвольным количеством пакетов и приборов является невозможным. В то же время математические модели процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах при наличии буферов ограниченных размеров между приборами являются основой для разработки методов оптимизации их (пакетов) составов и расписаний реализации действий с ними на приборах конвейерных систем. В связи с этим в статье разработаны математические модели многостадийных процессов выполнения произвольного количества пакетов заданий в конвейерных системах при наличии промежуточных буферов ограниченных размеров для двух и трех приборов, а также для произвольного количества приборов. Использование этих моделей позволяет определять моменты времени начала выполнения пакетов заданий на приборах конвейерных систем с учетом ограниченных размеров промежуточных буферов, а также длительности интервалов времени использования этих ресурсов и эффективность их использования в течение времени. Также разработан алгоритм математического моделирования процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах при наличии промежуточных буферов ограниченных размеров, осуществляющий на основе заданного порядка реализации действий с пакетами заданий на приборах конвейерных систем вычисление временных характеристик этих процессов. Осуществлена разработка приложения, реализующего синтезированные математические модели процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах с промежуточными буферами ограниченных размеров и соответствующий метод моделирования этих процессов. Разностороннее тестирование разработанного приложения показало, что полученные математические модели и метод моделирования адекватно описывают ход многостадийных процессов выполнения пакетов заданий в конвейерных системах, задаваемый с использованием различных значений их (процессов) параметров

Neuropathic pain changes the output of rat lamina I spino-parabrachial neurons

• Spared nerve injury (SNI) altered the action potential (AP) output of lamina I spino-parabrachial neurons (SPNs) without affecting their resting potential or membrane resistance.• In one-third of SPNs, high-threshold dorsal root stimulation elicited persistent AP firing which was never observed in cells from naïve animals.• 38% of SPNs from SNI rats showed spontaneous persistent AP firing.• After SNI low- and high-output SPNs were no longer nociceptive-specific as part of them responded with APs to low-threshold stimulation.• These SNI-induced changes of SPN output might represent cellular mechanisms for neuropathy-associated allodynia, hyperalgesia, and spontaneous pain

Precision spinal gene delivery-induced functional switch in nociceptive neurons reverses neuropathic pain

Second-order spinal cord excitatory neurons play a key role in spinal processing and transmission of pain signals to the brain. Exogenously induced change in developmentally imprinted excitatory neurotransmitter phenotypes of these neurons to inhibitory has not yet been achieved. Here, we use a subpial dorsal horn-targeted delivery of AAV (adeno-associated virus) vector(s) encoding GABA (gamma-aminobutyric acid) synthesizing-releasing inhibitory machinery in mice with neuropathic pain. Treated animals showed a progressive and complete reversal of neuropathic pain (tactile and brush-evoked pain behavior) that persisted for a minimum of 2.5 months post-treatment. The mechanism of this treatment effect results from the switch of excitatory to preferential inhibitory neurotransmitter phenotype in dorsal horn nociceptive neurons and a resulting increase in inhibitory activity in regional spinal circuitry after peripheral nociceptive stimulation. No detectable side effects (e.g., sedation, motor weakness, loss of normal sensation) were seen between 2 and 13 months post-treatment in naive adult mice, pigs, and non-human primates. The use of this treatment approach may represent a potent and safe treatment modality in patients suffering from spinal cord or peripheral nerve injury-induced neuropathic pain