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。

基于DeST的超低能耗建筑负荷特性研究

为实现节能减排,进一步降低建筑的能耗,通过DeST软件对严寒地区SJZU超低能耗示范中心建筑的负荷进行模拟计算,对比超低能耗建筑和不同节能水平的建筑负荷特性,分析新风量和内扰对建筑负荷的影响规律,利用数学分析方法研究内扰因素对建筑负荷的显著性。结果表明:典型超低能耗建筑的全年最大热负荷为14.74 kW,全年最大冷负荷为13.23 kW;全年累计负荷较不同节能水平下的节能建筑显著降低;人均新风量增加5 m^(3)/(h·人),全年累计热负荷平均增幅为4.73%,而全年累计冷负荷几乎不变;超低能耗建筑全年累计负荷的影响最显著的内扰因素是人员密度。

平抑风电波动的电-氢混合储能容量优化配置

针对电-氢混合系统协同平抑接入新型电力系统的新能源波动问题,提出考虑碱性电解槽运行特性的电-氢混合储能容量优化配置方案。首先,基于经验模态分解,将原始风电功率信号分解为符合波动量限值的直接并网分量和混合储能功率任务;在综合考虑电化学储能和氢储能介质充放电功率约束和存储状态约束的基础上,制定计及碱性电解槽运行特性的混合储能能量管理策略。基于此策略,以综合成本最小为目标,建立用于平抑风电波动的电-氢混合储能容量配置模型,并通过实际数据进行计算分析。算例结果表明,所提策略下的容量配置方案,在满足平抑需求的前提下,可以有效提高系统经济性。

牛支原体能量耦合因子转运蛋白S组件Mb BioY摄取外源生物素的功能分析

牛支原体(M.bovis)感染与生存依赖于外界微环境提供的各类营养代谢因子。开展M.bovis外源生物素摄取的机制研究,将对M.bovis防控具有极其重要的意义。通过对M.bovis PG45 Mb BioY(MBOVPG45_0349)基因进行系统发育分析、分子对接分析,筛选M.bovis PG45 Mb BioY突变株,比较PG45和PG45ΔMb BioY的生物素敏感性,异源构建Mb BioY功能性克隆验证其功能。结果表明,PG45染色体上存在一种崭新的生物素膜转运蛋白,全长996 bp,GC含量30.95%,蛋白长度为332个氨基酸,是由7个跨膜结构域组成的能量偶合因子(ECF)转运蛋白S成分Mb BioY。进一步验证后发现,当M.bovis缺失Mb BioY会影响其生长,表现出生物素代谢营养缺陷的表型。通过异源敲入生物素代谢营养缺陷大肠杆菌MG1655,表明Mb BioY单独存在时,就能够恢复生物素代谢营养缺陷大肠杆菌缺失株的生理功能。初步证明,Mb BioY编码的是能量偶合因子(ECF)转运蛋白的S成分具有摄取外源生物素的能力,该研究结果将补充细菌生物素代谢调控的多样性和复杂性,为M.bovis的有效防控提供独特视角。

计及氢气注入与压缩因子的综合能源系统能流计算

为实现“双碳”目标,综合能源系统(integrated energy systems, IES)成为了近几年的重要研究方向之一,然而传统的IES能流计算已经无法精确地反映电制气(power-to-gas, P2G)技术带来的氢气注入天然气网络后的混合燃气的参数变化对IES的影响。为此,在传统天然气系统稳态分析方法的基础上加入了SRK(Soawk-Redlich-Kwong)气体状态方程,将压缩因子作为状态变量,提出可以反映氢气注入天然气系统,对气体流量和混合燃气热值产生影响的稳态分析方法。以此为基础,提出了计及氢气注入与压缩因子的电-热-气IES能流分解求解计算方法。最后通过算例验证了所提方法可有效反映混合燃气的参数变化对IES的影响。

植物油微胶囊沥青混合料的微观力学性能及自愈合机制

为了研究植物油微胶囊沥青混合料的微观力学性能及自愈合机制,利用分子动力学方法基于12分子沥青模型构建沥青微裂缝模型,采用植物油提取物油酸、亚油酸以及石油基再生剂乙基四氢化萘作为芯材,探究三种芯材释放后沥青微裂缝的自愈合进程,计算沥青分子的自扩散系数并分析不同芯材的作用机制,同时构建沥青-集料模型,采用粘聚能、粘附能、粘附强度等指标分析融入不同芯材后沥青-集料界面的微观力学性能。结果表明:芯材的释放加速了沥青分子的自扩散,提高了微裂缝的自愈合能力,且微裂缝自愈合能力随温度的升高而增强;与芯材融合后老化沥青的粘聚能和粘附能分别提高了37.2%和36.8%以上,并且老化沥青-集料界面的粘附强度增加;与石油基再生剂相比,植物油能更好地促进微裂缝的愈合。通过分子动力学技术可以更深入地探查微胶囊沥青路面的自愈合机制,从而为微胶囊芯材的设计与选择提供可行的方法。

建筑空间最优节能设计模型仿真研究

由于建筑结构主体较多,空间能耗难以合并控制,导致目前建筑空间能源耗用量较大。为此,构建基于等效转换法的建筑空间最优节能模型,并对其仿真研究。提出建筑总体能耗作为初始优化的“尺度”概念,该尺度为建筑空间的外墙、内墙、屋顶、分户楼板以及门窗等参数,求解这些尺度的最佳标准值。采用等效转换法计算在节能条件下所能接受的最大能耗范围。在此基础上,以上述范围值为约束条件,建立控制函数。将上述提到标准尺度值和最大能耗范围设置为最优解,建立最优节能设计模型,设定温差调节因子,对每一次室内外温差实施有效调节控制,保证建筑体参数符合最佳能耗范围。仿真结果证明,所提方法对冬季采暖和夏季制冷的能耗控制效果均较佳,节能效果最优且算法收敛性高,鲁棒性较好。

太阳能光伏发电技术发展现状与前景

太阳能光伏发电技术综合了半导体材料、电力电子技术、现代控制技术、蓄电池技术和电力工程技术,已成为当前新能源发电领域备受研究关注的综合性技术,具有发电过程简单、电能供应稳定、使用范围广、清洁无污染等优点的太阳能光伏发电技术。在当前绿色能源背景下,太阳能光伏发电技术在我国取得了长足发展,重要性日益凸显。介绍光伏发电基本原理、常见技术,阐述国内外现有光伏发电技术现状,探讨光伏发电技术应用,展望光伏发电技术的发展方向。

基于投影寻踪模型的水-能源-粮食-人口系统安全评价

河北省作为京津冀城市圈中不可或缺的一部分,其水、能源、粮食、人口等资源安全稳定对于整个区域经济和社会的发展尤为重要。为了深入了解河北省水-能源-粮食-人口系统的安全状况,将人口因素纳入水-能源-粮食系统进行分析,构建水-能源-粮食-人口系统的安全评价指标体系,运用基于麻雀算法改进的投影寻踪模型对河北省2010—2019年水-能源-粮食-人口系统安全进行时空演变综合评价。结果表明:在研究期,河北省水-能源-粮食-人口系统安全等级逐渐升高,各市的水-能源-粮食-人口系统安全差异性降低;河北省各市水-能源-粮食-人口系统安全等级值在1.32~3.95之间,说明该系统安全处于不安全、亚安全、安全3个等级。建议河北省根据自身资源优势,合理分配资源,实现水、能源、粮食和人口的协调发展。

中国“新能源矿产目录”厘定研究

全球能源体系正在加速从传统能源向新能源转变,新能源产业发展需要的矿产资源已成为大国博弈的焦点。科学厘定我国“新能源矿产目录”,对于保障国家能源安全和经济安全意义重大。首先,界定了新能源、新能源“产-储-运-用”体系、新能源矿产的概念,据此进一步提出了涵盖重要性、关键性及新能源领域对矿产需求影响程度3个维度的中国“新能源矿产目录”评价体系和评价方法;然后,按照“产-储-运-用”的4大环节梳理出新能源领域主要使用的43种矿产作为备选矿产清单,并通过系统评价确定了涵盖锂、铜、钒、硅(高纯石英)、钕、镝、镨、铽、铀、铂等19种矿产的中国“新能源矿产目录”;最后,分析了我国新能源矿产的供应保障情况,指出我国8种新能源矿产高度紧缺、依赖进口,另外11种矿产目前能够保障需求,未来极有可能面临供不应求、依赖进口的局面,亟需提前布局,加大勘查开发和投资力度,确保国家新能源矿产资源稳定供应。

一款紧凑型磁谱仪的特性参数分析与实验刻度研究

超短脉冲激光与靶相互作用可产生高能电子以及质子、离子、X/γ射线等次级粒子和射线,这些粒子和射线在惯性约束聚变、激光核物理、实验室天体物理、生物、医学以及材料科学等领域具有广泛的应用前景。高能电子的特征参数测量对理清激光等离子体相互作用过程、优化粒子参数和拓展其应用具有重要意义。本文研究设计了一款紧凑型矩形结构磁谱仪,在永磁铁均匀场中采用前、侧、后三面IP板布局,满足了几十keV到10 MeV的电子能谱测量需求,并对磁谱仪的特征参数如能量色散、能量色散梯度、能量分辨率、斜入射效应等进行详细分析。基于北京大学DC-SRF-Ⅱ射频超导光阴极电子枪开展了磁谱仪能量刻度实验,在真空条件下实验测量了0.7~1.8 MeV区间内多个能量的电子能谱,结果显示,磁谱仪的能量测量与监测系统结果基本符合。电子能谱的能量分辨率主要决定于磁谱仪自身分辨能力,为提高能量分辨率,需通过准直系统进一步减小入射孔径和电子发散角。

平衡多维度的能源转型——2024年剑桥能源周主要观点

2024年第42届剑桥能源周以“多维能源转型:市场、气候、技术与地缘政治”为主题,深入探讨应对动荡世界的能源策略。本届能源周就复杂地缘政治格局下保障能源安全,推动公正、可持续能源转型展开讨论,议题涵盖地缘政治、全球经济、油气市场、能源融资、应对气候变化、碳市场及产业政策,以及生成式人工智能(AI)、氢能、生物燃料、甲烷控排、碳捕集利用与封存技术(CCUS)、地热和核聚变等技术发展问题。同时也展现了各国低碳与新能源政策的差异,以及石油公司在应对低碳转型、技术创新等问题时的战略思维和实施路径差异。建议中国能源企业、智库和研究机构积极参会并发出中国声音,增强与国际公司和国外机构的合作交流,以商界和学界纽带对冲政治压力;密切关注国际石油公司归核化趋势,积极开拓海外优质新项目,把握发展中国家市场增长机遇;中国炼化企业应加快走向海外市场,扩大出口规模,提升炼化产能利用率和资产回报率,更好地实现业务的转型与战略接替。

不同干燥方式对杜仲雄花品质特性及挥发性成分的影响

为探究干燥方式对杜仲雄花品质特性及挥发性成分的影响,选择5种不同干燥方式(真空冷冻干燥、微波真空冷冻干燥、热风干燥、远红外辐射干燥和热泵干燥)对新鲜杜仲雄花进行脱水处理。测定了杜仲雄花干制品的干燥特性与品质特性,并对干制品的挥发性成分进行了分析。结果表明,真空冷冻干燥所需时间最长,为14.1 h,能耗最高,为231.27 kJ/g,微波真空冷冻干燥效率最高,与真空冷冻干燥相比,干燥时间缩短57%,干燥能耗节省76%。与其他3种干燥方式相比,真空冷冻干燥和微波真空冷冻干燥条件下杜仲雄花干制品的总色差最小,与新鲜样品最接近,表面结构更为平整,活性成分含量最高且自由基清除能力最强。在挥发性成分检测中,干燥前后共检测出27种挥发性成分,其中微波真空冷冻干燥产品挥发性成分种类最多,为18种,是新鲜杜仲雄花挥发性成分种类的1.8倍。综合分析,微波真空冷冻干燥为杜仲雄花的适宜干燥方式,该研究为杜仲雄花的干燥及加工提供理论依据。

智能时代人因科学研究的新范式取向及重点

本文首先提出了“人因科学”这一创新的学科群概念来表征工程心理学、人因工程、工效学、人机交互等相近领域。尽管这些领域的研究角度不一样,但是它们分享共同的研究理念、对象以及目的。我们近期的研究表明,人工智能(AI)新技术带来了一系列新的人因问题,而作为人因科学研究对象的人机关系呈现出从“人机交互”向“人智组队式合作”的跨时代演进。这些变化对人因科学研究提出了新问题和新挑战,需要我们重新审视基于非智能技术的人因科学研究范式和重点。在此背景下,本文梳理人因科学研究范式取向跨时代的演进,总结我们近5年所提出的一系列用于丰富人因科学研究范式的新概念模型和框架,其中包括人智协同认知系统、人智协同认知生态系统以及智能社会技术系统的模型和框架。本文进一步从人因科学研究范式取向的角度进一步提升这些概念模型和框架,提出智能时代人因科学研究的三种新范式取向,分析相应的应用意义,并展望今后的研究方向。同时,针对智能时代人因科学研究重点的跨时代转移新特征,本文从“人智交互”“智能人机界面”“人智组队合作”三个方面展望了今后人因科学的研究重点,揭示出人因科学新研究范式取向对未来研究重点的作用。我们认为,人因科学的研究范式取向和研究重点互为影响,互为促进,智能时代的人因科学研究需要多样化、创新的研究范式取向,从而进一步推动人因科学的发展。

能源富集区土地利用变化及驱动因素分析——以山西省为例

对山西省土地利用变化及驱动因素研究可以为黄河流域生态保护与高质量发展战略落实提供科学依据。基于1980-2020年7期影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵及地理探测器对山西省土地利用变化特征进行分析并探究土地利用变化影响因素。研究期内最主要的3种土地利用类型为耕地、草地和林地。建设用地动态度最大。耕地、草地及林地三者之间的相互转化最为突出。因子探测结果表明,不同研究时期山西黄土高原土地利用变化的主导因子不同。高程、坡度、土壤类型、人口密度、GDP等5个因子的平均解释力较强。因子间交互作用相对于单因子均有所增强,GDP、人口密度、城镇化等因子与其他因子间交互作用增强最为显著。

新能源汽车碳减排潜力分析

在“碳达峰、碳中和”双碳目标驱动下,新能源汽车凭借其碳减排优势受到了广泛关注.旨在促进新能源汽车碳减排潜力评估的相关研究,从新能源汽车碳排放计量与分析、车网协同优化低碳运行、车辆碳排放总量态势预测等三个方面进行分析与综述,归纳了相关领域最新研究成果,总结各类建模方法优缺点,重点阐述了汽车节能减排核算体系与行业碳排放管理体系等相关成果,并提出新能源汽车碳减排潜力分析研究的发展趋势及未来研究方向.

水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调及驱动力分析

为加深对我国水资源、能源、粮食、生态系统协同演变趋势的认识,构建水资源-能源-粮食-生态多维系统指标体系,运用耦合协调度模型对我国2005—2020年水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调度进行评价,并采用多因素归因分析法进行驱动力分析。结果表明:我国水资源-能源-粮食-生态系统耦合协调度从2005年的0.55增长到2020年的0.84,各地区耦合协调度从勉强协调发展水平过渡到中级协调发展水平,各子系统对耦合协调度上升的驱动分别经历了由粮食子系统到生态子系统再到水资源子系统主导的过程;能源子系统的贡献率虽然比较小,但是未来可能是各地区提升水资源-能源-粮食-生态系统多维系统协调发展水平的突破口。

乡村振兴促进农民增收的逻辑理路——基于“势能—效能—动能”框架的分析

新时代以来,面对农民增收的应然需要与实然状况之间的张力,基于“政治势能—治理效能—内生动能”的分析框架,乡村振兴促进农民增收是国家在场、外源嵌入、组织振兴的综合过程。其中,以国家在场凝聚政治势能是乡村振兴促进农民增收的起点,以外部资源要素嵌入乡土社会释放乡村增收治理效能是实现农民增收的关键,以组织振兴培育农民增收的内生动能则是农民增收的保障。促进农民持续增收的最优行动策略就是通过构建国家政策链、完善乡村产业链、优化村社组织利益链,形成“三链同构”的合力推动。

有效市场、有为政府与深化能源体制革命

能源体制革命是能源安全新战略的组成部分。本文从市场建设、价格改革、管理优化、法治完善等方面,梳理了2014年“四个革命、一个合作”能源安全新战略,此战略提出后我国深入推进能源体制改革,本文分析了新形势下深化能源体制改革面临的新要求,对进一步深化能源体制改革进行了探论和建议。

三维能量多普勒超声参数联合胎盘生长因子对早发型胎儿生长受限的预测价值

目的探讨三维能量多普勒超声参数联合胎盘生长因子(PLGF)对早发型胎儿生长受限(FGR)的预测价值。方法选取早发型FGR孕妇80例为FGR组,另选取同期产检健康孕妇50例为对照组。在孕11~13周+6对所有研究对象进行三维能量多普勒超声检查,收集胎盘容积(PV)、血管化指数(VI)、血流指数(FI)、血管化-血流指数(VFI)等指标。在孕14~16周+6检测所有研究对象血清PLGF水平。结果FGR组的PV、VI、FI、VFI以及血清PLGF水平均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。多元Logistic回归方程分析显示,PV、VI、FI、VFI以及血清PLGF水平过低是早发型FGR的危险因素(P<0.05)。受试者工作特征(ROC)曲线分析显示,PV、VI、VFI以及血清PLGF均对早发型FGR有一定的预测价值,曲线下面积分别为0.723(95%CI:0.629~0.817)、0.776(95%CI:0.693~0.860)、0746(95%CI:0.653~0.839)、0.799(95%CI:0.713~0.884),FI对早发型FGR的预测价值一般,曲线下面积为0.625(95%CI:0.524~0.725)。经分析显示,PLGF联合VI以及PLGF联合VFI对早发型FGR的预测价值较好,PLGF联合VI的敏感度、特异度和约登指数分别为86.25%、76.00%、0.623,PLGF联合VFI的敏感度、特异度和约登指数分别为81.25%、80.00%、0.613。结论三维能量多普勒超声参数联合PLGF对早发型FGR有一定的预测价值,可用于临床筛查早发型FGR高风险人群。