具有“物理+能源”特色的物理学研究生创新实验平台的建设与实践

结合学校行业特色及学科特点,构建了具有"物理+能源"特色的物理学研究生创新实验教学体系,建设了现代物理技术与能源工程应用相结合的物理学研究生创新实验平台,改革了实验教学方法及教学模式,完善和建设了网络实验教学资源,建立了有效的实验平台管理运行机制。实践表明,所建立的物理学研究生创新实验平台在研究生培养方面取得了突出的成绩。

考虑信息设备故障的综合能源信息物理系统可靠性分析

综合能源信息物理系统(integrated energy cyber physical system,IECPS)中信息系统失效将会对系统可靠性造成一定程度的影响,为研究信息系统中信息设备故障对综合能源系统可靠性影响,定义了信息物理子系统的概念并提出了一种适用于综合能源信息物理系统的可靠性评价指标。首先,基于马尔科夫过程蒙特卡洛法(Markov chain Monte Carlo,MCMC)建立多时段状态概率模型。其次,建立了综合能源信息物理系统模型,分别利用复杂网络理论和能源集线器技术建立了信息系统静态模型和物理系统数学模型,并对信息系统作用过程进行分析和建模。最后,利用提出的可靠性评价指标同时考虑系统供能水平,分析了不同情况下信息设备故障对综合能源系统可靠性的影响,以及系统可靠性对不同信息设备的敏感程度。算例以某综合能源信息物理系统为例,按照上述评估指标和方法评估信息设备故障对综合能源系统可靠性影响程度,结果可为综合能源信息物理系统的规划和运行提供参考。

能源地球物理勘探技术研究应用进展及趋势——以《工程地球物理学报》近年文献为例

能源地球物理勘探技术是地球物理学的重要学科分支。以《工程地球物理学报》近年发表的能源地球物理论文为例,梳理分析了地震采集技术、地震资料处理技术、地震偏移成像技术、地震资料综合解释技术、重磁电勘探技术以及测井技术在能源勘探、评价、预测方面的创新与应用,对大量方法、技术创新和应用实例及其效果进行了述评。对能源地球物理勘探技术未来创新与发展趋势进行了展望。最后阐述了对《工程地球物理学报》办刊及选题策划的启示。

信息物理融合的智慧能源系统多级对等协同优化

针对能源电力系统的优化管理与控制问题,提出了一种信息物理融合的智慧能源系统(Intelligent energy systems,IES)多级对等协同优化方法.在信息物理融合能源系统(Cyber-physical energy systems, CPES)的基础上,构建了智慧能源系统的局域和广域两级协同优化架构.综合考虑产消者能源实体对等交互过程中的社会福利、供求平衡和需求意愿等因素,基于Stone-Geary函数和双向拍卖机制构建了智慧能源系统能量优化模型,给出了通过收敛判定域引导的全局随机寻优与区域定向寻优策略,有效地提高了算法的局部搜索能力.此外,通过双向拍卖机制的理性定价以及智能合约的辅助服务,有效地实现了用户友好的对等交易模式.仿真实例表明,在社会福利最大化的前提下可获得产消者电力资源最优分配结果,进一步验证了本文方法的有效性和可行性.

能源物理利用效率与能源利用效率的关系

能源利用效率可以用多个具体的统计指标来测算。能源物理利用效率是能源利用效率指标之一,它等于投入能源中有效能源所占的百分数,是消费的能源的有效利用程度在数量上的表示。本文讨论了能源物理利用效率统计的重要意义。

能源物理利用效率的内涵与外延

建立能源物理利用效率统计使我国能源利用效率统计指标更加全面,可以监测能源开采、加工、转换、贮运和终端消费各环节利用效率,从而促进企业通过技术进步提高各个环节能源利用效率,减少能源损失量。能源物理利用效率的内涵是"减少提供同等能源服务的能源投入"。"能源物理利用效率"中的"物理"指的是"物理学"的意思,因为能源物理利用效率的理论基础是物理学中"热力学第一定律"。 根据能源的流动方向,能源物理利用效率的外延是能源开采效率、能源中间环节效率、能源终端利用效率和能源物理利用总效率。验证了能源物理利用总效率与能源开采效率、能源中间环节效率、能源终端利用效率三者的关系。中间环节效率包括能源加工转换效率和储运效率,但它不等于能源加工转换效率和储运效率的乘积。

基于函数挖掘的能源信息物理系统数据安全风险识别算法

数据安全风险评估对于能源信息物理系统安全稳定运行至关重要。现有的从二次设备、信息等角度来分析数据安全风险已经无法满足能源信息物理系统广泛的能源接入和各能源之间的能量、信息交互需求。首先提出基于粗糙集的数据安全风险要素特征选择算法,对影响能源信息物理系统中数据的安全风险特征集进行特征选择,降低能源信息物理系统数据安全风险要素集的维度;在此基础上,利用基因表达式编程(gene expression programming,GEP)的函数挖掘特性,提出基于混合GEP的能源信息物理系统数据安全风险识别算法,通过设计小生境种群生成策略以及动态自适应变异概率动态调整策略来提高数据安全风险识别的准确率和效率。仿真实验结果表明,所提算法对于复杂高维的能源信息物理系统数据安全风险集的识别和预测具有较高的准确率和较强的实用性,可为下一步制定能源信息物理系统数据安全防护策略提供理论方法支撑。

微型软体机器人能源驱动技术研究进展

具有高柔顺性、低能耗、高功率等特点的微型软体机器人在管道检修、战场侦察等复杂环境中具有广阔的应用前景。能源与驱动器决定了微型软体机器人运动方式和运动性能。为使更多研究人员了解现有柔性驱动技术及其能量来源的研究进展,从物理能源驱动、化学能源驱动以及生物混合驱动三方面入手,总结了基于这三种能源的典型驱动方式并分析其优劣。对现有柔性驱动及其能源存在的不足与未来发展进行讨论与总结,可为后续软体机器人柔性驱动技术发展与性能提升提供参考。

新能源材料物理化学课程教学改革探究

新能源材料物理化学课程内容抽象、概念多、涉及面广、公式应用严格,与生活和科学前沿联系紧密。为提高课程教学质量,教师引入案例教学抓住课程核心;联系材料发展历史,增加课堂教学的趣味性;结合科学发展前沿,使教学内容能够与时俱进;注重概念和公式的融会贯通,增加材料调研大作业;线上线下教学模式相结合,采用多样化的教学方法及教学手段;通过形成性评价考核,加强教学过程监管。

2023年度工程热物理与能源利用学科国家自然科学基金管理工作综述

统计和分析了2023年度国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科(E06)自然科学基金的申请、受理、评审和资助情况。介绍了2023年度学科面向加强“双碳”目标在能源和动力领域开展的战略研究与立项工作。介绍了学科2023年度亮点资助成果和2024年度工作展望。

从能源互联网到能源区块链:基本概念与研究框架

近年来,区块链技术发展迅速,国内外均在尝试将区块链应用于能源行业。然而能源行业从业者对区块链的认知并不一致,对于区块链在能源互联网应用的必要性等存在诸多争议。通过对区块链的深入分析,提出能源区块链的基本概念和研究框架,以期形成比较系统的理论和应用体系,并为潜在的实际应用提供思路与参考。首先,文中分析了能源互联网的发展趋势与困境,阐述了区块链的概念和应用价值等。接着,通过对比能源互联网和区块链的特征,提出能源区块链的定义与内涵。然后,分析能源区块链应用,提出能源区块链研究框架,并阐述能源区块链共性关键技术。最后,给出了能源区块链的发展路径。

能源新论——兼论树立科学的能源观

能源在人类社会中是一个历史范畴,不同文明时期的主导能源之间有着深刻的历史联系。工业社会的主导能源本质上是化学能源,这决定了它的局限性。面对工业能源危机,人类必须开拓出比化学能源更深层次的新能源,这就是物理能源。物理能源的开发利用及其向主导能源的转化,是今日经济社会发展的必然趋势。

杭州市能源利用效率现状与对策

以“十五”末～2005年本地区的能源与利用状况为分析基础，针对国家提出的“十一五”期间GTP能耗下降20％的目标，从能源消费现状、结构和发展趋势、工业用能、单位产品能耗、工艺、设备耗能效率和节能技术创新角度，浅析降低能源消耗和损失；提高能源利用效率。

中国的能源效率及国际比较(下)

介绍“能源效率”的定义及衡量能源效率的指标。对单位产值能耗、能源成本效率、物理能源效率、单位产品能耗分别进行分析和解释并做了国际比较。

2022年度工程热物理与能源利用学科国家自然科学基金管理工作综述

统计和分析了2022年度国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科(E06)自然科学基金的申请、受理、评审和资助情况。介绍了2022年度学科在加强“双碳”目标下能源转化利用领域的战略研究与立项工作。介绍了学科2022年度亮点资助成果和2023年度工作展望。

客观认识我国节能减排的严峻形势

阐述了单位产值能耗、物理能源利用效率和单位产品能耗国际比较中存在的问题,说明中国目前的能源利用效率并不是很低的,中国要完成"十一五"节能任务是艰巨的,需要全国人民同心协力去完成。

基于协同理论的信息物理能源系统多流建模与分析

信息物理能源系统(cyber-physical energy system,CPES)作为一类高度复杂的多维非线性系统,其内部不断进行着物质、能量、信息与资金的流动和转化,对其进行全局分析与优化难度较大。首先,基于协同学理论,从系统宏观层面将CPES归结为"物质-能量-信息-资金"的协同,然后借助流的"势"与"阻"的概念,从生产成本、能耗、协同调度与市场等角度,运用分层递阶控制方法建立了CPES的"物质流-能量流-信息流-资金流"的多流协同与多级优化分析模型。最后,通过算例分析初步说明了该分析方法具有一定的适用性与可行性。

节能减排与电力工业的关系

着重讨论了中国节能减排的形势,节能减排与电力工业发展的关系,介绍了中国电力工业的能效水平和电力工业节能对单位GDP能耗变化的影响。

面向数据中心绿色可靠运行的强化学习方法

数据中心的绿色可靠运行具有重大的社会经济价值。综述了面向数据中心绿色可靠运行的优化与控制方法,提出一种事件驱动的强化学习方法,用于提升运行能效;提出一种电池寿命预测方法,提升了预测精度。

一种潜在的“石油”资源——“煤岩油气(矿)藏”的认识与开发利用

在分析化石能源盆地组成和特征的基础上,提出了化石能源物理结构模型。煤岩是由大分子碳基质和中、低分子油基质两相组成,其中碳基质包括骨干相和枝干相,是固定碳的转化基质,而广义的"石油"组分——油基质是热成烃的基础物质,储集在碳基质骨架中,构成"煤岩油气(矿)藏"。并依据这一认识,在归纳现已工业化的煤转化方法的基础上,提出了将来可能工业化的油煤浆连续焦化技术和煤岩油气(矿)藏分散、溶解、相分离技术和油基质加工的工艺路线,以期对煤岩油气(矿)藏进行综合开发和利用,使其成为商业化能源。通过资源和储量的初步分析,我国煤岩油气资源大约为常规油气资源的数倍,从而为保障我国石油能源安全开拓了一个新领域。