离散制造车间生产过程碳轨迹监测与控制系统

目的设计和研发一项面向节能减排的离散制造车间生产过程碳轨迹监测与控制系统。目的是优化制造型企业生产过程的碳轨迹。方法以RFID技术的车间实时信息采集技术为硬件基础,与碳足迹专家支持系统互为软件支撑,根据离散制造车间生产过程基础数据库知识和车间实时信息,在对离散制造车间能源、物料、废弃物等进行分类、编码、测量、采集和计算的基础上,对生产过程碳轨迹信息进行采集、传输、计算、处理和动态监测,对碳足迹异常情况进行实时诊断、报警和控制;研究数据增值技术,它主要应用数据挖掘、人机交互、智能算法、动态自适应和智能控制单元等方法和技术,从大量的制造资源的碳足迹状态数据中挖掘隐藏于其中的不确定性行为并描述、预测和增值;研究碳足迹专家支持系统,该系统是在解释器和推理机的支持下,充分运用碳足迹、生产管理、设备管理、自动化控制等方向专家的知识与经验,诊断离散制造车间碳足迹问题。结果面向节能减排的离散制造车间生产过程碳轨迹监测与控制系统集成到某汽车发动机装配车间的制造执行系统(MES)之中,车间用电量降低了3.28%,物料消耗降低了7.55%,因生产事故导致停产的次数下降31.76%,验证了该方法的实用性和有效性。结论为离散制造型企业生产车间节能减排提供了方法和技术支持。

基于碳熵指标的电-热互联综合能源系统碳轨迹追踪方法

“碳达峰·碳中和”目标背景下,节能减排成为中国能源改革的首要任务。碳排放(简称碳排)的宏观计量无法满足能量系统碳排深入研究的需求,精细化的用能侧碳排特征能够有效指导用户低碳用能。文中基于碳熵指标提出了电-热互联综合能源系统的碳轨迹追踪方法。首先,基于“熵”与“碳排”的相似特征引入了“碳熵”概念,用以描述碳排随能量流动的无序化,研究源与荷的碳熵关系。其次,基于电、热系统的叠加特性建立了电-热互联综合能源系统的碳熵模型,形成源荷作用关系的显式表达式,对电-热互联综合能源系统进行碳轨迹追踪,并分析单个碳源作用于用户侧的碳熵分量。最后,以中国吉林省某地区电-热互联综合能源系统为例进行算例分析,验证了碳熵模型的优势及有效性。

低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型

电力行业低碳化是应对全球气候变暖、实现我国社会经济可持续发展的关键,而电源规划将在其中发挥至关重要的作用。本文深入揭示了低碳经济相关要素及其对电源规划的影响,并结合基于总额度约束的CO2排放轨迹,建立了低碳经济下基于排放轨迹约束的电力系统电源扩展规划模型。该模型在传统模型的基础上将低碳电力技术成本、碳交易费用以及碳排放超过排放轨迹额度的惩罚费用加入目标函数,将CO2减排目标引入约束条件,从而更全面地反映低碳经济以及国家不同减排模式下的电源规划费用。利用该模型对某省级电网的电源扩展规划进行了研究,结果验证了所提出模型的正确性和有效性。

中国碳排放轨迹特征、驱动因素及减排策略

采用1979-2017年数据,对中国中长期碳排放规律和减排对策进行了综合讨论,研究结果显示:(1)中国存在碳库兹涅茨倒U型曲线,2012年开始进入"碳拐点"前期阶段,"碳拐点"预计在2026年左右达到,碳排放峰值约为120亿tCO2e。(2)HP滤波分析发现,改革开放以来中国碳排放存在1979-1996年、1997-2011年2个长周期和2012年启动的不完整周期。(3)Tapio脱钩弹性分析表明,中国碳排放与经济增长间经历了"弱脱钩-扩张连结-弱脱钩"的变化历程,目前正处于弱脱钩向强脱钩过渡的转变期。(4)LMDI分解分析表明,当前碳排放增长的主要助长性因素是经济增长效应,其次是人口规模效应;主要抑制性因素是能源强度效应;能源结构效应影响相对较小,但其负贡献增长速度较快。(5)"碳拐点"前期减排机制优化方向应着眼于促进能源效率提升、清洁能源使用、工业过程碳排放控制、进出口贸易优化以及更好地运用市场化减排机制方面。

基于叠加原理的综合能源系统动态潮流追踪及碳熵分析

用户侧碳排放指标的精确计算是引导用户低碳用能的关键。目前,综合能源系统的碳轨迹追踪方法仅停留在稳态,无法精准计算负荷变化大且动态过程长的气、热系统的碳排放指标。为此,基于叠加原理对动态气、热系统进行了潮流追踪与碳熵分析。首先,建立了基于气、热系统叠加特性的动态潮流模型,计及气网管存与热网传热时延,对系统进行动态潮流追踪,明确了系统内的源-荷潮流关系。然后,基于碳熵理论提出了气、热系统的动态碳熵分析方法,进一步明确了源-荷碳排放关系,形成了用户侧精细化碳指标。最后,以中国吉林省某地区综合能源系统为例进行动态潮流分析和碳熵分析,验证了模型的有效性,并与稳态碳轨迹追踪方法对比,验证了动态碳轨迹追踪的必要性。

转炉吹炼后期熔池碳-温变化轨迹对脱磷的影响

根据低磷钢转炉生产数据,分析了冶炼后期熔池碳含量与温度的对应关系对脱磷效果的影响,绘制了吹炼后期有利于脱磷的碳-温变化曲线,为终点钢水磷含量判断,以及吹炼后期调整冶炼工艺、提高脱磷效果提供参考。研究表明,转炉冶炼低磷钢水时,由中后期副枪检测的数据或烟气分析系统的监测数据在碳-温轨迹曲线上的位置,对操作工艺进行有针对性的调整可获得良好的脱磷效果。

新型电力系统的“碳视角”:科学问题与研究框架

电力在我国能源消费与碳排放中占据重要地位。电力系统低碳转型,构建以新能源为主体的新型电力系统将对我国碳达峰、碳中和战略目标的实现起到关键作用。该文首先分析了从"电视角"到"碳视角"下电力学科研究体系的转变趋势,并对当前"碳视角"下的电力系统研究概况进行了综述。基于"碳视角"下的电力系统研究路径,从电力系统全环节碳排放计量和"战略-技术-市场"协同低碳化解决方案2个方面,分析了电力低碳转型过程中的关键科学问题。在此基础上,从碳计量与碳追踪、碳规划与碳轨迹、碳减排与碳优化、碳市场与碳交易4个方面提出了新型电力系统"碳视角"的研究框架,并对关键研究内容进行了分析和阐述。

铝循环利用在发展低碳铝工业中的作用

铝的最大优点之一是可回收性强,可多次反复循环利用,每循环一次的损失只不过5%～20%,自1886年铝的商业化生产以来所生产的铝仍有约70%在使用。铝是一种储能式的金属,被称为储能银行,铝也是绿色金属,用它制造交通运输装备可显著减少温室气体排放,在发展低碳经济社会中铝将扮演着重要的作用。2020年全球铝工业可进入"负"碳轨迹时期,即交通运输业由于使用铝所排放的二氧化碳低于提取铝所排放的。

中国区域碳达峰关键路径研究--以环渤海C型区域为例

环渤海C型区域拥有丰富的资源能源,是我国传统的重工业基地,促进该区域碳排放提前达峰是推动整个北方地区减少碳排放的关键。本文运用Tapio碳排放脱钩、EKC曲线和Mann-Kendall(MK)综合判断历史碳达峰趋势,运用情景分析预测未来碳达峰的轨迹,结合低碳政策的执行力度划分梯次达峰的城市类型,并进行影响因素研究,提出不同的路径选择。分析发现,2010—2020年C型区域碳排放脱钩差异明显,京津冀城市表现出高经济增长和低碳排放特征,山东表现出高经济增长和中速碳排放特征,山西和内蒙古表现出高经济增长和高碳排放特征,辽宁表现出低经济增长和高碳排放特征;一半以上城市的碳排放EKC曲线呈现倒U型;20%的城市已出现稳定的碳排放下降。预测结果显示,河北、山东的大部分城市可在2025年左右达峰,辽宁大部分城市在2026年左右达峰,内蒙古和山西城市在2030年左右达峰,根据达峰轨迹划定出已达峰、达峰潜力型、达峰蓄力型和达峰压力型城市。本文据此提出,城市内部结构调整的共性路径、创新路径、因势利导路径、集约型路径和追赶型路径。

省域低碳经济发展历史轨迹与演化趋势研究

现阶段国情及国际环保格局决定我国在节能减排上必将面临艰巨挑战。自2008年国家设定低碳试点省市已近6年,检验试点省市低碳工作开展情况,探索进一步低碳发展出路具有鲜明的阶段性意义。本文采用动态灰色预测模型进行省域低碳研究。结果显示:部门视域下,行业减排责任不一,工业仍是减排大头。省域视角下,低碳减排成果参差不齐,其中广东省践行低碳发展战略最具示范效应,辽宁、湖北等减排隐患初现端倪。