垂直式重力储能系统的研究进展和关键技术

基于固体重物的重力储能技术因其不依赖水资源、选址灵活、效率高等优势,未来有望成为我国北方和西北缺水地区重要的储能技术之一,可以很好地满足大规模可再生能源电力并网对储能技术的需求。然而,由于固体重物的不可流动性和不连续性,重物启停和切换过程会对机械传动和电网系统造成冲击,是固体重力储能区别于抽水蓄能的重要特征。本文首先介绍了近年来国内外基于竖井和地面构筑物的垂直式重力储能技术的研发现状和示范工程,并进一步对垂直式重力储能系统垂直提升、水平转移和自动接驳机械传动技术,以及发电电动机和并网控制技术中存在的核心技术难题进行了分析,最后对垂直式重力储能技术未来的发展趋势进行了展望。研究表明,垂直式重力储能系统尽管技术方案较多,但在重载快速提升和转移、重物启停和切换过程控制、并网控制和能效提升等方面还存在诸多技术难题有待解决,后续通过技术提升可进一步降低系统建造成本并提高系统运行的效率和寿命,有望在近期获得一定的示范应用。

基于斜坡和山体的重力储能技术研究进展

大力发展可再生能源并实现清洁能源变革,是实现碳达峰碳中和的重要途径,电网对各种储能技术的需求日益增长,而规模化储能技术是有效解决可再生能源并网问题的重要技术途径。抽水储能是标杆性的物理储能技术,技术成熟、应用广泛且装机容量最大,是规模化物理(重力)储能技术的典范;重力储能是最近引发广泛关注的新型物理储能技术,按照应用场景的不同分为多种技术类型。本文首先介绍了依托山体、倾斜矿井的斜坡重力储能的原理和结构,并根据应用场景和技术特点进行了分类阐述,包括依托山体斜坡的抽水储能、轨道式重力储能和缆索式重力储能等技术类型;然后回顾了不同类别依托斜坡重力储能技术的研究进展和应用情况,并阐述了每种技术类型的优势和不足;据此提出一种更为优化的斜坡重力储能技术——斜坡缆-轨式重力储能技术,不仅融合了斜坡轨道式重力储能与斜坡悬架缆车式重力储能的优点,且避免了两者的缺点;最后概述了当前斜坡重力储能技术存在的关键问题,并就其发展与推广应用进行了展望。

北天山流动重力测网场源分辨能力

利用球面六面体单元网络模型建立不同分辨率的重力异常扰动模型检测板,基于北天山地区实际地表流动重力测点分布,进行设定场源异常体的等效源反演恢复,进而评估北天山流动重力测网场源分辨能力。结果表明,在假设地下10 km处存在密度差为±1×10^(-3)g/cm^(3)的场源异常体情况下,北天山重力测网具备0.75°×0.75°及以上场源异常体识别能力;测网中大部分地区具备0.5°×0.5°场源异常体识别能力;测点分布较密集的少部分地区具备0.25°×0.25°场源异常体识别能力。最后,综合考虑北天山测网现有网形、地形、交通条件等因素,给出测网最佳优化方案。

重力数据LTHG均衡边界识别方法对比分析及其应用

重力数据的边界识别技术有助于确定地质体或地质构造的边界。近年来涌现出多种边界识别方法,但各种方法的应用条件与处理效果存在差异,为深入了解这些方法的优缺点,便于实际资料处理解释时方法选取具有针对性,需要对各方法效果进行对比总结。针对常用导数类边界识别方法存在异常幅度随地质体埋深增加而迅速衰减的情况,基于理论模型的合成重力数据,分别在只存在重力正异常、同时存在重力正负异常及在同时存在正负异常重力数据中添加有高斯噪声三种情况下,开展了基于Logistic函数及总水平导数的边界增强法(LTHG)与常用总水平梯度(THG)、解析信号(AS)、倾斜角法(TDR)、倾斜角的总水平导数法(THDR)、总水平梯度的倾斜角法(TTHG)、解析信号的倾斜角法(TAS)、Theta图法(TM)、归一化总水平导数垂向导数法(NVDR_THDR)九种边界识别方法的对比研究,分析各方法在对不同埋深场源体的均衡能力、分辨能力及抗噪能力等方面的适用性及应用效果。研究结果表明:LTHG法的识别结果不依赖于场的埋藏深度,可很好地识别出不同埋深的场源边界,与其他常用方法相比LTHG法可提供准确、清晰、分辨率更高的场源体边界信息,最后将该方法应用于埃塞俄比亚欧加登盆地中部的航空重力资料处理中,处理结果与研究区的断裂构造有较好的相关性,同时又显示了更多的地质现象,应用效果较好。LTHG法在埋深均衡、分辨力及抗噪性各方面表现有优势,可以在生产实际中推广。

不同重力喂养高度及卧位在预防早产儿胃食管反流中的效果分析

目的探讨不同重力喂养高度及卧位预防早产儿胃食管反流的效果。方法选取中国医科大学附属盛京医院新生儿科2022年6—12月出生的早产儿138例为研究对象,按照随机数字表法分为对照组、观察1组、观察2组,每组46例。对照组采用常规仰卧位重力喂养;观察1组采取右侧卧位,确认无残留奶量后,抬高针筒至距离早产儿嘴唇上方20 cm处;观察2组采取俯卧位,其他步骤同观察1组。比较3组呕吐、溢奶、呼吸暂停、血氧饱和度下降、胃残留、减量喂养次数、停喂次数、体质量增长、排便次数、排便量、胎便排尽用时、潴留量及喂养2周后食管24 h反流监测等指标。结果3组早产儿人均喂养次数均为112次;观察1组和观察2组呕吐、溢奶、呼吸暂停、血氧浓度下降等发生率均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察1组和观察2组胃残留比率低于对照组,体质量增长大于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05);观察1组和观察2组减量喂养次数、停喂次数均少于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察1组和观察2组排便次数、排便量均大于对照组,胎便排尽用时、潴留量均小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);观察1组和观察2组食管pH<4次数、反流超过5 min次数、最长单次反流持续时间及反流指数均小于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论重力喂养高度及体位改变可降低呕吐、溢奶、呼吸暂停和血氧浓度下降等发生率,预防胃食管反流,有利于早产儿生长发育。

鄂尔多斯盆地长7段重力流砂岩长石溶蚀特征及控制因素

基于岩心薄片、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射全岩分析及溶蚀实验,研究鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(简称长7段)重力流砂岩中长石溶孔发育特征及控制因素,明确长石溶孔的形成与分布,为预测优质储集层分布提供依据。研究表明:(1)研究区长7段砂岩中的长石经历3类成岩作用:长石次生加大、黏土以及方解石的交代、长石碎屑的溶蚀作用。(2)长7段致密砂岩中的长石溶蚀主要源于有机酸溶蚀,此外还受长石类型、长石早期蚀变程度以及砂岩中云母碎屑对有机酸的缓冲作用影响。(3)不同长石的溶蚀程度不同,表现为钾长石较斜长石易溶蚀,钾长石中正长石较微斜长石易溶,未蚀变的长石较早期高岭土或绢云母化的长石易溶蚀。(4)溶蚀实验显示云母的存在会抑制长石溶蚀,相同质量的云母对有机酸的消耗能力明显强于长石。(5)在云母含量低的情况下,长7段砂岩长石溶孔较为发育,储集层物性得以改善,而云母含量较高的地区长石溶孔则明显减少。

四川地区流动重力观测及其在地震预测中的应用

通过回顾四川地区测网变迁和震例总结,客观阐述四川流动重力观测的发展历程及其在地震趋势判定中的应用效能。结果表明,利用流动重力资料观测到高梯度带、四象限分布、零值线拐弯等重力场时变异常信号,对川滇菱形块体内部及边界带发生的汶川地震、芦山地震、九寨沟地震、泸定地震等地震进行了准确的中期预测,尤其在强震地点判定上预测效果较好,准确率达60%。

基于时移微重力监测技术的SAGD蒸汽腔扩展规律研究

为揭示稠油油藏蒸汽辅助重力泄油(SAGD)蒸汽腔扩展规律,利用时移微重力监测技术,对新疆重油油田H井区侏罗系齐古组稠油油藏的蒸汽腔扩展规律进行研究。通过时移微重力监测获取了反映油藏剩余密度的剩余重力异常数据,利用该数据进行三维最小二乘反演,确定了蒸汽腔的纵向分布,并提出了解释蒸汽腔扩展规律与剩余重力异常关系的方法。该方法能够有效解释H井区5个井组蒸汽腔的扩展规律,把蒸汽腔的演变过程划分为上升阶段、横向扩展阶段及向下扩展阶段,并利用井温监测验证了该方法的准确性与可靠性。该方法揭示了SAGD蒸汽腔在油藏中的扩展规律,为稠油油藏的高效开发提供了技术支持,有助于优化稠油油藏的生产调控措施,也为同类型油藏开发提供了理论和实践基础。

理论自由空间重力异常处理在承德高原地区应用效果分析

布格重力校正方法中存在正常场校正的高程起算面误差、高程校正误差与地形和中间层校正误差,为避免传统布格重力校正方法中存在的误差影响,提高资料解释的准确性,本文采用了理论自由空间重力异常处理技术,对在承德御道口波状高原区的实测重力资料重新进行了处理。通过与布格重力异常的对比分析,对该方法进行了评价。研究结果表明,在波状高原地区,理论自由空间重力异常相较于布格重力异常能够较好地反映区域重力场的空间分布形态,对局部信息的展现也更加清晰、丰富,对构造形态表现更加合理、准确,根据不同的地质目的,合理选择布格校正和理论自由空间重力异常处理,可提升资料解释的可靠性。

基于BP神经网络的重力仪高机动状态快速调平修正技术

针对平台式重力仪大机动状态后测量能力恢复慢的问题,提出一种基于BP神经网络的重力仪稳定平台快速调平修正技术。首先,针对动态重力测量在测量平台大机动状态后调平能力不足的问题,研究了基于BP神经网络的平台姿态高效、准确解算方法;其次,利用惯性元件和卫星导航系统(GNSS)的信息优化BP神经网络,形成不同条件的平台姿态提取优化模型;最后,利用模拟仿真实验和实际机载动态重力测量数据验证所提方法的有效性和准确性。实验结果表明在大机动的动态条件下采用所提方法可以扶正重力仪稳定平台,将机动后重力仪稳定平台稳定时间缩短83.3%以上,提升动态重力测量效率。

地震波斜入射作用下重力坝地震响应分析

为了研究地震波斜入射作用下重力坝的地震响应,本文基于黏弹性边界及相应的地震动输入方法,分别推导了P波和SV波倾斜入射时的等效地震力,构建了考虑地震波斜入射的黏弹性静-动力统一型人工边界.以黄登混凝土坝为研究对象,研究了P波和SV波在不同斜入射角度下混凝土坝的地震响应,重点分析了重力坝在地震作用下的水平、竖直相对位移与主应力.研究结果表明:混凝土重力坝的地震响应中在斜入射情况下P波与SV波有明显的差异,考虑地震波的斜入射很有必要;P波斜入射时,随着入射角度的增加,坝体关键点的水平、竖直相对位移与主应力值逐渐增加(60°时达到最大);SV波斜入射时随着角度的增加关键点相对位移与坝体主应力变化不大,但整体来看入射角度为0°时(即垂直入射)与其他入射角度相比无论是竖直、水平相对位移或坝体关键点主应力均为最大.

重力与万有引力关系的论证

鉴于重力与万有引力关系的含糊不清,文章提出了“每一个力都有用处”的核心观点,并据此解决问题。研究者通过梳理每个力的“用处”,并进行实验验证,认为重力的意义是“物体压地面的力”和“吊灯拉绳子的力”,重力是万有引力的一个分力,重力的方向为铅垂线方向,万有引力的方向为“天顶”方向。这为明确重力与万有引力的关系及其方向提供了有益启示。

运移距离对CO_(2)混相驱重力超覆的影响规律及表征分析

CO_(2)驱油技术具有提高原油采收率和资源化利用与封存的双重目的,已在低渗-致密油藏得到广泛应用。为明确运移距离对CO_(2)混相驱油过程中密度差引起的重力超覆程度的影响规律,分别采用室内物理模型和数值模型开展研究。实验结果表明,混相条件下,由于岩心长度减小,重力超覆的扩展空间受限,但油气混相程度的降低,导致重力超覆程度降低幅度较小;当岩心长度继续减小时,混相程度降低对重力超覆的影响大于岩心长度对重力超覆扩展空间限制的影响,从而使重力超覆程度加剧。数模结果表明,随着运移距离的减小,重力超覆程度减弱,混相驱采收率提高。因此,结合油田现场情况,为减缓重力超覆,应适当减小井距,缩短CO_(2)气体运移距离,从而提高CO_(2)驱的波及效率。研究结果对于CO_(2)驱油现场试验方案设计和参数优化具有一定的指导意义。

三维地震和重力在思茅盆地固体钾盐勘探中的应用

钾盐是中国紧缺的战略性矿产资源,思茅盆地是实现国内固体钾盐找矿突破最现实的区域之一。然而,复杂的构造条件及岩盐特殊的理化性质制约了找矿突破。为探索有效的找矿方法,笔者首次将三维地震应用到钾盐找矿实践中,同时开展了重力等其他地球物理方法综合勘查,研究结果表明:(1)三维地震数据处理需重点关注低频面波的压制;(2)三维地震属性中的瞬时振幅、道积分、Prg*CIP在识别2000 m以深的盐体边界方面有独特的优势,据此预测顶面埋深1700~2800 m、面积为4.28 km^(2)的盐体已被MK-3井钻探证实;(3)在山区应用地震探测钾盐尚处于探索阶段,数据采集、处理、解释方面还需要不断积累资料和经验;(4)重力探测钾盐的理论基础可靠,浅层盐体赋存区全部存在重力负异常;(5)第四系、新近系等与盐体密度相近的地质体、地层形态变化或断层也可引起重力负异常,此时须进一步结合其他地球物理手段和地质规律方可判断负异常区内的含矿性。三维地震和重力是以往思茅盆地内钾盐找矿实践中应用效果较好的两种物探手段,由于地球物理资料的多解性以及不同技术手段成本的差异性,在今后的找矿实践中可综合基础地质、矿床地质、探测效果及效率、经济性等因素使用。

预制拼装铁路重力式桥墩的抗震性能研究

为适应中国铁路建设向高烈度震区快速发展的需要,解决传统预制拼装桥墩墩柱及承台连接位置薄弱等问题,提出一种灌浆波纹管连接的模块化预制拼装桥墩体系,通过设置承台与墩身塑性区域共同浇筑及墩底局部无黏结段增强桥墩的抗震性能。制作1个局部无黏结整体现浇铁路重力式桥墩模型和1个局部无黏结预制拼装铁路重力式桥墩模型开展拟静力试验,并结合有限元分析,进行预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能研究。结果表明:局部无黏结预制拼装桥墩整体连接性能稳定,可通过墩底塑性区域破坏与墩身及节段间的摇摆实现共同消能,其破坏模式表现为墩底塑性区域的弯曲破坏,未发生破坏位置转移现象;局部无黏结预制拼装桥墩等效塑性区域高度比整体现浇桥墩降低,抗侧向水平承载力与耗能能力提升显著,位移延性能力良好,可适应更大加载位移,最终累积耗能增长64.3%;结构接缝位置连接稳定可靠,同等加载位移下等效刚度基本一致,抗震性能得到明显提高;预制节段划分对预制拼装铁路重力式桥墩抗震性能的影响不大。

模拟微重力条件下淫羊藿苷通过LncBGSF/miR-194-3p/OGN轴促进骨形成和成骨细胞分化的实验研究

目的探讨淫羊藿苷(ICA)对模拟微重力诱导的骨代谢异常和成骨细胞分化功能障碍的保护作用机制。方法细胞旋转培养系统和小鼠后肢卸载方法模拟细胞与动物层面的微重力环境,并观察ICA的骨保护作用。RNA测序联合生物信息学分析筛选目标Lnc RNA;核质分离技术及FISH确定目标Lnc RNA的亚细胞定位;loss-and gain-实验以及荧光素酶报告验证其与mi R-194-3p靶向关系;之后在动物层面验证Lnc BGSF-mi R-194-3p/OGN轴调控模拟微重力诱导的骨丢失和成骨细胞分化功能障碍的作用机制;最后探讨ICA通过调控Lnc BGSF/mi R-194-3p/OGN轴在模拟微重力环境下发挥骨保护的作用机制。结果模拟微重力环境下,骨组织代谢以及成骨细胞分化功能均受到不同程度的抑制,ICA治疗后表现出骨保护作用;NONMMUT085049.1(课题组命名为Lnc BGSF)是骨正相关Lnc RNA,主要位于细胞质,其表达与微重力暴露时间呈依赖性下调,且作为mi R-194-3p的分子海绵,调控OGN的表达;此外,ICA可以促进Lnc BGSF表达且使其核质发生改变,进而调控OGN的表达水平。结论模拟微重力环境下,ICA可能通过Lnc BGSF/miR-194-3p/OGN轴调控骨代谢和成骨细胞分化进程。

江汉盆地潜江凹陷北部潜江组盐湖重力流沉积特征与模式

江汉盆地潜江凹陷潜江组盐湖沉积中首次发现大范围的重力流沉积,关于其沉积特征、成因机制、主控因素和有利岩相尚有待深入研究。本研究通过对潜江凹陷北部20口取心井的精细观察,结合测录井、薄片、矿物成分和粒度分析,识别出10种重力流相关的岩相。研究区重力流沉积可分为4种成因相类型,包括风暴重力流沉积、滑动-滑塌沉积、碎屑流沉积和浊流沉积。根据岩相组合类型,将重力流沉积划分为近端、中端和远端沉积。地震、风暴和洪水为重力流沉积的诱发因素,潜4^(0)沉积期气候干旱,潭口地区的次级断裂带活动,引发斜坡带沉积物的滑动滑塌。潜4^(0中)沉积期为盐湖淡化期,洪水引发长距离搬运的超密度流体。碎屑流成因的纯净块状粉砂岩、细砂岩和浊流成因的平行层理砂岩为有利储集体。平行层理粉砂岩、块状粉砂岩和泥岩的组合是在流体转化过程中形成的优势岩相组合。

六自由度机器人重力误差识别与补偿方法

为了提高六自由度关节机器人末端执行器的位置精度,文章基于自主设计研发的六自由度关节机器人进行重力误差识别和补偿方法研究。首先,基于D-H法建立机器人各关节转角与末端位置坐标的关系模型,提出采用Levenberg-Marquardt进行主要关节实际扭转刚度的计算方法;其次,基于有限元分析软件,进行不同位姿下机器人在重力场作用下的静力学分析,建立机器人位姿参数为输入、末端变形为输出的BP神经元网络模型,以实现机器人不同位姿下连杆弯曲变形导致的末端位置误差的在线预测;最后,基于自主设计的专用测头进行机器人末端位置误差补偿实验。实验数据表明,补偿后的定位精度比补偿前在X和Z方向分别提高了93.6%和92.2%。

机械通气脓毒症患者肺部超声重力依赖失充气表型与不良预后的相关性

目的分析脓毒症机械通气患者不同肺部超声表型的临床特征,探讨肺部超声重力依赖肺失充气表型对脓毒症机械通气患者不良预后的相关性。方法回顾性分析2019年4月至2020年10月四川大学华西医院重症医学科收治的机械通气脓毒症患者155例,按照28 d预后情况分为生存组(n=124)和死亡组(n=31),通过单因素和多因素Cox回顾分析肺部超声重力依赖失充气表型对患者28 d预后结局的影响。绘制Kaplan-Meier曲线分析重力依赖性和非重力依赖失充气表型与28 d预后生存的关系。结果单因素Cox回归分析发现,白细胞介素-6、SOFA评分、机械通气时间(h)、间质性失充气、实变性失充气、不张性失充气、存在重力依赖性失充气改变与患者28 d预后结局相关(P<0.05),进一步通过多因素Cox分析校正后发现存在间质性失充气肺部超声模式、机械通气时间和存在重力依赖性失充气改变与患者不良预后结局相关(P<0.05),重力依赖肺失充气表型的死亡风险是非重力依赖肺失充气表型的的2.003倍(HR=2.003,P=0.028,95%CI=1.112-6.387)。结论重力依赖肺失充气肺部超声表型可作为脓毒症机械通气患者不良预后的预测指标。

松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩油储层中的重力坠落砂脉的发现及其意义

古龙页岩油是松辽盆地重要的接替资源,资源量可达151亿吨之多。从沉积和岩石学特点上看,古龙青山口组页岩最大的特点之一是广泛发育了一种很特殊的砂脉,所以这也是探讨古龙青山口组页岩形成环境的一个重要信息。古龙青山口组页岩油储层中的砂脉总体规模较小,宽度多在1~2 mm,可见长度(或高度)多在1~2 cm,大部分弯曲如肠,少数微曲;多倾斜产出,倾斜方向有一定规律,隔180°对称;一般发育在灰黑色的泥页岩中,少量发育在粉砂岩和白云岩(结核)中。砂脉的上部或顶部一般都有一层粉砂,与砂脉紧密相连,是砂脉的“根”;而砂脉的底部一般都是灰黑色的泥页岩,见不到粉砂层,所以揭示形成砂脉的源物质是来自于顶部的粉砂层,而不是底部。初步研究认为,古龙青山口组页岩油储层中的岩脉有两种成因:第一种是高压液化充注,形成了规模较大的砂脉;第二种由密度倒置引起的重力沉降形成风暴把(粉)砂级颗粒快速搬运到刚沉积的黏土之上,由于风暴浪的振荡,使粉砂液化流动,再加上黏土的密度较小和粉砂层的密度较大,使得粉砂在重力的驱动下沉降到黏土中形成砂脉。研究古龙页岩油储层中的砂脉具有4个意义:1)可以研究砂脉形成时的沉积环境、沉积过程和沉积物状态;2)可以研究泥页岩的成岩压实率;3)辅助确定白云岩(结核)的形成时间;4)可以辅助储层评价。