碳中和目标下中国天然气工业进展、挑战及对策

天然气在21世纪中叶将迈入“鼎盛期”,“天然气时代”正在到来。回顾全球天然气工业历程,梳理美国页岩革命启示,总结中国天然气发展历史与成果进展,分析天然气在能源绿色低碳转型中的地位与挑战,提出当前和未来中国天然气工业的发展对策。中国天然气工业经历了起步、增长、跨越3个发展阶段,已成为世界第4大天然气生产国与第3大消费国;天然气勘探开发理论技术取得重大成就,为储量产量规模增长提供了重要支撑。碳中和目标下,推动绿色可持续发展,天然气工业发展挑战与机遇并存。天然气低碳优势显著,“气电调峰”助力新能源发展;同时,开采难度与成本加大等问题更突出。为保障国家能源安全,实现经济社会与生态环境和谐共生,碳中和进程中,立足“统筹布局、科技创新;多能互补、多元融合;灵活高效、优化升级”,完善产供储销体系建设,加速推动天然气工业发展:①加大天然气勘探开发力度,规划部署重点勘探开发领域,突破关键理论,强化技术攻关,持续支撑增储上产;②推进天然气绿色创新发展,突破新技术,拓展新领域,融合新能源;③优化天然气供需转型升级,加大管道气、液化天然气布局和地下储气库建设,建立储备体系,提升应急调节能力和天然气一次能源消费比例,助力能源消费结构转型,实现资源利用低碳化、能源消费清洁化。

“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑评述

数字化是推动新型电力系统发展的重要动力,已成为广受学术界和产业界关注的热点技术。为此,《电力系统自动化》编辑部组织了“新型电力系统数字化关键技术综述”专辑,系统化介绍了新型电力系统数字化基础元件装备、边缘计算技术、通信安全与防护、智能化调度决策等一系列技术成果,代表了本领域最新技术成果和先进经验。文中立足于新型电力系统数字化发展的整体趋势,对专辑论文按研究方向进行了系统性梳理,对其核心成果与观点进行了归纳总结,希望能够完整呈现专辑成果对新型电力系统数字化关键技术体系的支撑作用,为相关技术研究的进一步深化提供参考。

基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。

煤层底板含水层区域注浆改造浆液扩散范围现场示踪试验

近年来,为解放底板高承压灰岩水上煤炭资源,华北煤田普遍采用地面定向钻技术,对太原组薄层灰岩进行区域性注浆加固改造(习称“底板区域治理”),以全面封堵灰岩岩溶裂隙并阻断垂向导水通道。该技术中,与浆液扩散范围(半径)密切相关的“水平分支孔”孔间距设计问题,一直备受学界和业界的广泛关注。皖北矿区底板区域注浆工程量大,特别是深部资源开采,将有数十亿元的注浆工程,有必要查清浆液扩散范围真实数据。为此,以皖北矿区恒源煤矿为研究基地,依托Ⅱ63采区底板区域治理工程,设计并实施浆液扩散范围示踪试验,在中间的水平分支孔(Z8-7)投放荧光剂(示踪剂),在两侧的水平分支孔(Z8-6、Z8-8)以及交叉分支检测孔(Z8JC)取岩屑样鉴别荧光水泥,以获得浆液扩散范围,进而在浆液扩散影响因素分析基础上,构建恒源煤矿底板区域注浆治理浆液扩散范围计算公式。结果表明:①综合岩屑现场及室内鉴别结果分析,获得恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围为38.3~44.0 m,且水泥分布密集区在水平分支孔浆液扩散范围30 m以内,该区域内注浆效果最佳。②通过现场岩屑快速鉴别与室内岩屑精准鉴别,取得的浆液扩散范围基本一致,证明了荧光示踪浆液扩散范围的有效性。③通过对比分析,认为在计算参数、边界约束等符合实际注浆工况条件下,浆液扩散范围理论计算和数值模拟结果,与现场示踪试验实测结果较为接近。④利用示踪试验过程中的压水试验及注浆参数、钻遇构造及水文地质响应等数据,考虑重力、构造、地下水径流等因素影响,借助SPSS非线性拟合软件,得到恒源煤矿Ⅱ63采区底板区域注浆浆液扩散范围计算公式。⑤基于恒源煤矿受注层实际地质、水文地质条件,利用拟合的浆液扩散范围计算公式得出Ⅱ63采区Z8场地浆液扩散范围为37.8~42.9 m,与浆液扩散范围示踪试验实测结果相近,计算公式可在类似条件下推广应用。本次煤矿底板区域注浆浆液扩散范围现场示踪工程试验,不仅取得了浆液扩散范围的真实数据,而且阐明了浆液扩散与多种地质、水文地质因素之间的内在联系,揭示了超深、超长定向钻注浆浆液扩散机理,构建了浆液扩散范围计算公式,为类似条件下底板区域治理工程水平分支孔孔间距的合理设计提供了参考依据。

新型配电网中的软件定义技术理念及特征

配电网是支撑新型电力系统建设的重要环节,分布式能源、互动负荷与新型装备的大量接入推动了系统形态的巨大变革。文中立足于配电网在柔性化、数字化、智能化方面发展基础,提出新型配电网的软件定义技术构想,旨在从系统层面解决海量、分散灵活资源的协调利用问题,支撑整体系统运行服务水平提升。基于上述观点,文中从软件定义技术的发展基础入手,分析了其技术思想起源与在配电网中的应用条件,建立了配电网软件定义技术的三层式架构,分析了软件定义灵活性的来源和表现形态,梳理了配电网软件定义技术面临的挑战性问题,初步探讨了在其构建与应用中可能涉及的关键技术。最后,对配电网软件定义技术的未来发展前景进行了总结与展望。

算力-热力灵活性协同的数据中心能量管理方法

随着数字经济产业快速发展,数据中心成为电能消耗的重要部分。多样化的数据处理需求、大量的计算用电及制冷用电,在带来高能耗问题的同时也为数据中心的运行调度提供了灵活性。因此,协同考虑计算灵活性和热灵活性,制定数据中心优化运行策略,可有效提高能源利用效率,提升数据中心运行经济性。该文提出一种考虑算力-热力灵活性协同的数据中心能量管理方法。首先,考虑数据负载灵活调度、冷却系统温度变化以及冷热通道热惯性等精细化要素,实现了信息技术设备和冷却设备的协同建模。其次,进行模型的线性化转换,降低了求解难度。在此基础上,实现了基于灵活性协同的数据中心能量管理,从而降低数据中心运行能耗及成本。最后通过算例验证了所提方法的有效性。

利用CARS-CNN模型的土壤有机质含量高光谱预测

卷积神经网络(CNN)在数据特征提取方面具有巨大优势,能充分获取数据特征,相较于传统模型具有更好的泛化性。基于CNN开展了土壤有机质(SOM)含量高光谱预测方法及模型研究。以北京市昌平区上庄实验站的320个土壤样本为研究对象,提取可见光-近红外(VIS-NIR)350~1700 nm内的807个光谱波段,通过多元散射校正(MSC)和一阶微分变换进行光谱数据去噪和变换。分别使用连续投影算法(SPA)、竞争性自适应重加权算法(CARS)筛选敏感波长实现光谱数据降维。为解决传统手段泛化性差以及深层CNN网络复杂且负载过大的问题,基于CARS与SPA算法,提出一种基于6层卷积层的浅层CNN模型预测,并对比具有不同卷积尺寸和卷积数量的1D-CNN1、1D-CNN2以寻找最优网络参数。通过对比VGG16、支持向量回归(SVR)、最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)建立预测模型在特征波长以及全波段的表现确定最佳模型。结果表明,相比于全谱波段和SPA筛选算法,基于CARS筛选特征波长建立的模型整体表现更好,波段数量被压缩至全波段的8%,有效实现了光谱数据的降维。对比全波段数据,基于CARS筛选波长的1D-CNN1、1D-CNN2的表现更好,模型预测R2分别提升了0.028,0.018;RMSE分别降低了0.150和0.107 g·kg^(-1)。整体上,基于CARS的1D-CNN1模型表现最好,预测R2=0.846,RMSE=3.145 g·kg^(-1),降低了网络负载的同时提高了模型精度,同时也证明了小尺寸卷积的表现优于更多数量的大尺寸卷积,能够更好的获取数据特征。通过CARS筛选特征波长结合浅层CNN建立SOM含量预测模型,为建立高精度的SOM含量预测模型提供了方法与参考。

中医药数据资源目录体系构建与研究

目的/意义规范中医药数据资源的有效管理和应用。方法/过程以中医药数据资源为主要研究对象,以目录学为研究方法,参考相关行业领域数据资源分类体系、中医药相关法律法规、中医药领域业务职能和学科分类等资料,提出中医药数据资源目录分类模型及主要内容。结果/结论初步建立中医药数据资源目录分类体系,为中医药数据资源目录数据库构建提供参考。

基于加权非负矩阵分解的异常声音检测方法研究

异常声音检测方法多用强标签数据进行训练,而高质量的强标签音频数据标注难度较大、收集成本高昂。针对现有异常音频检测方法使用弱标签数据会受到非平稳和时变噪声的干扰,导致训练结果较差、准确率低的问题,提出一种基于音频频谱的加权非负矩阵分解WNMF方法。该方法使用WNMF对弱标签和无标签数据进行标记,并分离目标声音事件和背景噪声。在适当的权值下,WNMF改变标记时不同频段音频信息的重要性,以抑制噪声,提高分离质量,使其逼近全监督模型训练的效果;之后使用卷积神经网络产生帧级预测和音频标签预测。仿真实验结果表明,该方法的准确率相比于传统NMF处理弱标签数据的方法提升了4.8%。

基于恒定应力加速寿命试验的SF_(6)气体密度表可靠性研究

SF_(6)气体密度表作为电网体系中一次设备的重要监测设备,其可靠性关乎变电设备的安全运行。为了确保SF_(6)气体密度表的可靠运行,有必要对其可靠性和寿命进行评估,而恒定应力加速寿命试验方法是结构复杂机械产品可靠性评估的有效方法之一。文章分析了SF_(6)气体密度表的加速应力和正常应力水平,确定了多应力加速寿命试验方案,利用Weibull寿命-应力模型综合估计了SF_(6)气体密度表的中位寿命、特征寿命、可靠寿命、平均寿命及相应的失效率,得到了其正常应力下可靠度曲线,为SF_(6)气体密度表生产制造和使用维护提供了理论依据和数据参考。

某三甲医院继续医学教育减负政策的效果与思考

目的 评估北京某三级甲等医院继续医学教育(continuing medical education,CME)减负政策的实施效果。方法 选择北京某三级甲等医院的2016年11月—2022年10月接受医院CME 2 087名人员相关资料,应用资料分析方法分析相关CME情况。结果 国家级/市级项目方面,实施时间对CME得分有负面影响(P <0.001),职称对CME得分的影响不显著(P=0.641),专业对CME得分有正向影响(P <0.001);区级项目方面,实施时间、职称、专业对CME得分均有负面影响(均P <0.001);线上学分回归结果显示,实施时间为正面影响(P <0.001),职称和专业对得分影响不显著(P=0.889、0.058)。结论 减负政策对CME得分有正面影响,需要进一步完善政策以支持医务人员的学习。CME已经进入继续职业发展阶段,应重视自主学习,了解医务人员教育需求,提供多样化的学习方式,扩展线上教育,加强激励和约束机制。

基于深度卷积神经网络的电子玻璃缺陷分类方法

电子玻璃是信息显示产业的关键基础材料之一。近年来,显示产业向大尺寸化、超高清和轻薄化发展,对于电子玻璃基板的质量提出了更高的要求。机器视觉检测具有速度快、精度高、成本低、稳定性好等优点,被广泛应用于各种工业场景中。图像处理算法、识别分类算法是机器视觉检测的关键技术。本文针对基于深度卷积神经网络的整图分类方法在电子玻璃表面缺陷检测领域的应用,从图像数据处理、卷积神经网络构建、训练调参、评价标准等方面介绍其研究进展,并总结部分应用实例,对电子玻璃缺陷分类未来的研究方向进行展望。

成纱段摩擦应力对亚麻棉混纺纱线质量的影响

针对如何有效经济地提升亚麻棉混纺纱线质量问题,提出了物理集聚纱体表面有害毛羽的方法。通过在成纱段设计和安装旋转式沟槽专件,对纱体施加摩擦应力,增强对纤维的控制力,达到提升纱线质量的目的。理论模型分析可知,摩擦应力的介入导致纱线的捻度传递出现梯度差异,随着摩擦应力的增加,梯度差异增加。在摩擦力和扭转力的协同作用下,纱体表面纤维被捕捉和加捻,达到集聚纤维须条的目的,从而减少毛羽。实验结果证实:随着摩擦应力的增加,纱线毛羽降低的幅度越高,有害毛羽最多可降低35.5%。然而,过大的摩擦应力会恶化条干,最高为1.6%。其中粗节上升7.3%,棉结上升4.8%,而强力没有明显变化。通过计算优化施加的摩擦应力,协同捻度差效应,达到提升纱线质量的目的。

基于裂缝闭合理论和3D打印的导流能力预测方法

酸蚀裂缝导流能力对于酸压方案的优化和产能评估具有十分重要的意义,但是在酸蚀导流能力测试过程中存在高闭合压力下岩心柱破裂情况,影响实验数据的准确性。基于以上问题,综合采用3D扫描和3D打印技术以及受压情况下裂缝闭合理论对酸蚀裂缝导流能力进行研究。首先对岩样进行酸蚀实验,通过逆向建模技术获取到酸蚀后岩心三维模型,采用SLA3D打印技术制备含粗糙壁面的三维岩心模型,对酸蚀岩心和3D打印岩心开展不同围压下渗流实验。运用离散化数据处理方法,结合赫兹接触模型和N-K模型编写导流能力预测界面,使用数值模拟方法反映闭合应力下裂缝形变情况。研究结果表明,结合真实岩体三维数字模型及SLA3D打印技术制备真实岩样,为制作复杂裂缝岩心模型提供了有效途径;酸蚀岩心和3D打印岩心导流能力实验结果、3D打印岩心实验结果和数值模拟结果误差均小于7.7%,数值模拟与碳酸盐岩心实验值的误差小于9.6%;以低闭合压力下实验和模拟结果为基础可以预测高闭合压力下裂缝导流能力,提出的研究方法为定量化表征酸蚀裂缝导流能力提供了可靠途径。

遥感在高原湖泊蓄水量估算的应用研究

青藏高原湖泊众多,水资源开发利用与保护是推进我国生态文明建设的关键要素。以萨利吉勒干南库勒湖为研究区,采用高分二号遥感数据,利用可见光同时具水体穿透力和湖底反射特性,通过水深实地测量,建立湖水深度与绿波段之间的模型,生成湖底地形,水深反演模型平均绝对误差为0.23 m,相对误差均为2.84%。采用GIS水淹分析建立湖泊面积与蓄水量间的数学关系,估算当前萨利吉勒干南库勒湖蓄水量为6.179×10^(8)m^(3)。结果表明:结合野外实测数据,高分二号遥感数据能够较精细地反映湖泊湖底地形结构和纹理,能够满足对湖泊蓄水量估算需求,为水资源利用与保障、高原湖泊研究等提供数据支持。

不同情景下乌鲁木齐河流域土地利用动态模拟研究

收集2000、2010、2020年乌鲁木齐河流域土地利用/覆被变化等数据,通过多评价准则(MCE)的元胞自动机(CA)和马尔可夫链(Markov)模型,对2020年土地利用变化进行模拟,预测结果与实际解译结果对比,各土地利用类型的面积预测精度达到82%以上,空间格局kappa系数平均值为81.57,表明预测结果可信。在此基础上,在不同场景下对2030年的土地利用空间格局进行模拟,结果表明,在趋势发展情景下,耕地、草地面积呈减少趋势,分别为15.1%和5.22%,建设用地、未利用地面积增幅较大,分别为26.09%和21.15%,表明按照当前城市扩张速度和产业结构布局方式发展,生态用地与建设用地需求的矛盾将日益突出,生态环境面临巨大挑战。在生态优先情景下,建设用地面积增幅减缓至18.03%,耕地、林地、水域面积呈上升趋势,分别为10.26%、2.36%和11.11%,草地面积下降趋势减缓至3.55%,表明城市快速扩张得到遏制,耕地得到保护,林地、草地能够发挥更大的生态调节作用,水源的涵养能力有所提升,土地利用结构变化趋于均衡。

环境空气PM_(2.5)中铵离子含量的两种检测方法比较

目的比较离子色谱法与流动注射分析法测定环境空气PM_(2.5)中铵离子含量。采集环境空气颗粒物PM_(2.5)的石英滤膜,各取1/4剪碎后经超纯水超声提取,离心过滤,分别用流动注射法和离子色谱法测定PM_(2.5)中铵离子的含量。结果离子色谱法测定NH_(4)^(+)在0.5~10.0 mg/L范围内拟合曲线为y=0.0710+0.2214x-0.0058x^(2),r=0.9997,检出限0.017μg/m^(3),定量限0.068μg/m^(3),回收率91.0%~96.6%,RSD 0.05%~0.08%(n=6);流动注射法测定NH_(4)^(+)在0.02~1.00 mg/L范围内线性关系良好,y=22.576x+0.1333,r=0.9999,检出限0.003μg/m^(3),定量限0.012μg/m^(3),加标回收率为105%~114%,RSD在0.54%~2.06%(n=6)之间。利用两种方法同时测定16份滤膜样本,测定结果差异无统计学意义(t=1.080,P>0.05)。结论两种方法均具有良好的线性关系、精密度及准确度,流动注射分析法与离子色谱法相比有检出限低,检测时间短等优势。

老年髋部骨折术后并发肺部感染:影响因素及风险预测列线图模型构建

背景:建立髋部骨折术后肺部感染列线图预测模型,采取早期干预措施,对于提高患者的生活质量及降低医疗成本至关重要。目的:构建髋部骨折老年患者术后肺部感染的列线图风险预测模型,为可行性预防和早期干预提供理论依据。方法:回顾性分析2020年1-10月于南京中医药大学附属无锡市中医医院行手术治疗的305例老年髋部骨折患者(训练集)的病例资料,采用单因素和多因素Logistics回归分析,Hosmer-Lemeshow拟合优度检验,通过受试者工作特征曲线分析各独立危险因素和联合模型对术后肺部感染的预测效能,运用RStudio软件中的glmnet、pROC、rms等工具构建了一个列线图模型,用于预测老年髋部骨折患者术后肺部感染的风险,并进一步绘制校准曲线,验证列线图模型的预测准确性。在对2022年11月至2023年3月同院行手术治疗的133例老年髋部骨折患者(验证集)进行受试者工作特征曲线、校准曲线以及决策曲线的分析后,进一步评估列线图模型的预测性能。结果与结论:①此组髋部骨折老年患者术后肺部感染率为9.18%(28/305);②单因素和多因素分析、森林图显示,术前住院天数、白细胞值、超敏C-反应蛋白、血清钠水平是独立危险因素(P<0.05),Hosmer-Lemeshow拟合优度检验示拟合良好(χ2=4.57、P=0.803);对以上各独立危险因素及其联合模型进行受试者工作特征曲线分析,各独立危险因素、联合模型均区分度良好,有统计学意义(P<0.05);③图形校准法、C指数、决策曲线验证列线图预测模型,预测校准曲线位于标准曲线和可接受线之间,该列线图模型预测风险与实际发生风险一致性良好;④验证集运用受试者工作特征曲线、图形校准法、决策曲线验证预测模型,显示预测结果与临床实际相比有良好的一致性,表明该模型的拟合度较好;构建的髋部骨折老年患者术后肺部感染的列线图风险预测模型具有较好的预测效能,利用列线图风险预测模型可筛选出高危人群,为早期干预提供理论依据。

基于全国中小学音乐教师职业认同调查数据的实证分析

针对全国3112名中小学音乐教师职业认同现状的调查结果显示,中小学音乐教师职业认同总体水平较高,其中职业价值观维度水平最高、职业行为倾向与角色价值观维度处于中等偏上水平、职业归属感维度水平最低。中小学音乐教师职业认同受性别、生育情况、教龄、收入以及职称等因素影响,并呈现出不同的职业认同水平和特点。文章基于此提出相应对策:着力提升男性教师及已育教师职业认同水平;关注低教龄教师职业行为倾向及增强高教龄教师职业归属感;合理提高中小学音乐教师薪资待遇;积极助力中小学音乐教师职称晋升。

基于边缘计算的配电网数字化转型关键问题分析与展望

配电网是新型电力系统建设中最为关键和最具活力的环节之一。面向日益复杂的配电网运行与控制问题,数字化转型已成为广受认可的发展思路。边缘计算为数字配电网中海量数据资源和物理资源的利用提供了有效手段,同时也将作为配电网多种业务功能在边缘侧的融合承载平台,推动配电网运行架构的发展变革。文中围绕边缘计算技术驱动下的配电网数字化转型问题,梳理了配电网边缘计算装置的关键技术需求;分析了配电网边缘计算的技术定位及由其所支撑构建的数字配电网技术架构,特别针对数字配电网运行问题,从集群化、分布式、灵活定义3个典型特征入手,围绕边缘侧集群自治、边-边协调控制、云-边协同运行等典型模式下的关键问题和技术研究方向进行了分析与探讨。