考虑“电-交通”协同最优潮流的电气化交通碳汇效应评估

为缓解环境压力,推动交通电气化改革已成为全球共识。电动汽车(Electric Vehicle, EV)的普及虽可有效降低交通直接碳排,但同时也会增加电力负荷,造成源侧间接碳增量。针对电气化交通导致的整体碳排“一增一减”现象,提出一种考虑“电-交通”协同的碳汇效应优化评估方法。首先,建立兼顾EV和油耗汽车特性的多智能体微观交通配流模型,完善多类汽车直接碳排计算的仿真基础;接着,提出基于无迹Kalman滤波随机估计的间接碳排等值模型,直观刻画EV入网对电源侧影响;然后,以最小化总碳排(直接碳和间接碳)及交通不均衡量为目标,构建考虑“电-交通”协同最优潮流的电气化交通碳汇评估模型,并用广义Benders算法高效求解。算例结果表明,所提出方法可通过促进车流量与功率流均衡分布,同时实现直接和间接碳排削减,提升“电-交通”耦合系统整体碳汇效应。

微碳汇植物培养系统温度场均匀性控制研究

针对微碳汇植物培养箱温度场不均匀导致植物生长的差异性,从而影响微碳汇研究的准确性问题,提出几种加热方案,利用Fluent对不同方案下的培养箱温度场进行仿真,分析不同目标温度下培养箱内部植物区温度场的均匀性与热风机位置、个数、送风速度的关系,找到最佳加热方案,提高植物区温度场均匀性。结果表明,单热风机加热时植物区温度场均匀性普遍优于双热风机加热,但实时性较差。增加热风机送风速度,可提高植物区温度场均匀性和系统实时性,但导致植物区平均风速增大,对植物观察造成影响。经分析得出结论:单热风机放置于培养箱底面中心位置,送风速度1.4m/s是最佳加热方案,最适用于微碳汇研究。

虚拟仪器在植物碳汇测量中的应用

植物碳汇是减少大气中CO2的主要途径,要想充分开发植物的碳汇能力,必须建立科学的碳汇评价系统。植物碳汇能力与其生长环境的温度、湿度紧密相关,精确建立植物碳汇能力与温度、湿度间的关系能够提高碳汇测算精度。研究中设计了一种基于虚拟仪器技术的植物培养系统,采用模糊控制方法实现对温湿度的自动控制,能够在短时间内较平稳地改变系统内部温湿度,为研究植物微碳汇与温湿度的关系提供良好的实验基础。实验结果表明,植物培养系统内部温湿度调节时间短、超调量小,温度偏差范围为[-3℃,+3℃],湿度偏差范围为[-3%RH,+4%RH]。

变论域模糊PID在微碳汇测量系统中的仿真研究

在微碳汇研究中,分析植物在不同温度条件下的碳转换能力是必要的。针对微碳汇测量系统中温度变化具有的非线性、时变性、滞后性等问题,提出一种改进型变论域模糊PID控制方法。该方法采用分段函数作为伸缩因子,实现论域的等效伸缩;分段函数伸缩因子在保证控制精度的同时减少运算步骤,从而减小系统的滞后性,提高系统响应的实时性。采用MATLAB/Simulink分别对PID控制器、模糊PID控制器、变论域模糊PID控制器进行建模仿真,仿真结果表明:采用改进变论域模糊PID方法控制系统温度,调节时间短,最大超调量小,跟踪能力好,能为研究植物碳汇能力与温度的关系提供良好基础。

一种林木微观碳汇计量同化箱装置的设计

根据箱式法的原理及其特点,设计了一种林木微观碳汇计量同化箱装置,该装置由箱体、制冷系统、气体调节系统、浇灌系统及测控系统等五部分组成,既可模拟箱外自然环境,又可根据需要营造人工环境。通过对箱内温湿度、CO2浓度、光合有效辐射、叶片厚度、植株重量及植株直径变化量等参数的测量,可对单株植物的碳汇量进行研究。

海水养殖环境碳汇机制分析

中国拥有世界最大的水产养殖产业,基于广阔的海水养殖环境,深入挖掘水体和沉积碳汇资源种类,系统开发增汇技术体系,对发展低碳经济和实现碳中和目标具有重要意义。文章从渔业碳汇切入,阐述了养殖环境中包括生物体、微型生物介导的水体和沉积等主要碳汇资源的形成过程机制与耦合关系,旨在系统挖掘中国特色碳汇资源并完善增汇技术体系,为“双碳”目标提供海洋科技支撑。

基于全生命周期的兰州微公园碳平衡探究

微型公园绿地作为一种城市绿色空间对于达成“碳中和”目标具有重要价值。近年来,兰州城关区先后建成了一批微公园并投入使用,提供给市民休闲游憩、娱乐等服务。但建造时产生的碳排能否快速被自生所消纳尚不明确,据此展开了微公园全生命周期的碳平衡计算。结果表明:鱼池口微公园需要40.8 a实现碳平衡,东岗西路微公园则需要5.4 a实现碳平衡。说明兰州微公园在建设过程中大量消耗能量,导致了碳排放量高、生态效益低等问题。基于计算的结果进行对比分析发现影响其碳平衡的主要因素有运输距离、绿地率、景观材料的选择和施工工艺复杂程度等。据此,进一步对建造内容及过程提出优化策略。

不同灌溉方式对华北平原冬小麦田土壤CO2和N2O排放通量的影响

节水灌溉是现代农业的发展趋势,为研究节水灌溉措施对农田土壤温室气体排放的影响,采用静态箱暗箱法研究了微喷水肥一体化(微喷)与传统漫灌方式下华北平原西部2013~2014年冬小麦田土壤CO_2及N_2O排放通量的变化特征及微喷方式下垂直微喷管不同距离的3个空间位置土壤CO_2、N_2O排放通量的空间变化.利用根排除法分析土壤呼吸组分,并估算不同灌溉方式下农田碳收支状况.结果表明:1微喷与漫灌方式下小麦田土壤CO_2排放通量平均值分别为418.19mg·(m^2·h)^(-1)和372.14 mg·(m^2·h)^(-1),两种灌溉方式间CO_2排放通量无显著差异,累积排放量分别为2 150.6 g·m^(-2)及1 904.6 g·m^(-2).2返青期-成熟期微喷方式下距离微喷管不同距离的3个位置土壤CO_2累积排放量表现为距离微喷管近的土壤CO_2排放量最大,但无明显差异.3微喷和漫灌方式下,小麦生长季土壤异养呼吸排放量(以C计)分别为468.49 g·m^(-2)和427.31 g·m^(-2),净初级生产力(以C计)分别为1 988.21 g·m^(-2)和1 770.54 g·m^(-2),生长生育期小麦田碳汇(以C计)分别为1 519.72 g·m^(-2)和1 343.24 g·m^(-2).4微喷与漫灌处理小麦生长季土壤N_2O排放通量的平均值分别为50.77μg·(m^2·h)^(-1)和28.81μg·(m^2·h)^(-1),两种灌溉方式间N_2O排放通量无显著差异,累积排放量分别为272.67 mg·m^(-2)及154.08 mg·m^(-2).5小麦返青期-成熟期微喷方式下3个空间位置土壤N_2O排放通量表现为距离微喷管越远,N_2O累积排放量越小,但处理间无显著性差异.可见,小麦田由传统漫灌转变为微喷节水灌溉后,农田土壤CO_2和N_2O排放通量均有增加,但农田碳汇强度也增加了.