基于专利视角的制氢技术成熟度分析

为响应国家“双碳”目标,推动清洁能源的发展和利用,合理规划布局制氢技术路线,首先对专利初始数据进行处理,构建测度数据集,并基于构建的测度指标体系计算得到了技术成熟度值;其次,根据技术成熟度值拟合技术生命周期曲线,确定了每种制氢技术所处的技术生命周期阶段;最后,从技术应用广度、技术先进性、技术竞争潜力、技术影响力4方面对技术成熟度进行了综合分析。结果表明:目前最普遍使用的煤气化制氢技术已进入衰退期,而电解水制氢技术近年来发展较快,已经进入成熟阶段,预计未来一段时间内将快速成长为主流制氢技术路线。中国应围绕技术潜力较大的制氢路线,通过渐进替代以实现制氢结构的绿色、高效,助力能源结构转型。

应变幅对低层错能Fe-Mn-Si系合金室温低周疲劳性能的影响

在低加载应变速率(8×10^(−3) s^(−1))下对退火态低层错能Fe-29.4Mn-4.3Si-1.4Al-0.049C合金进行室温低周疲劳试验,研究了不同应变幅(1%,2%,3%)下合金的低周疲劳性能以及疲劳断裂后的微观结构,揭示应变幅对低周疲劳变形行为和疲劳寿命的影响规律和作用机制。结果表明:随着应变幅的增加,试验合金的疲劳寿命显著缩短,疲劳变形行为均表现出初始循环硬化、循环饱和、二次循环硬化的三阶段加工硬化特征;增大应变幅会增加循环加工硬化程度及其随循环次数的增加速率,缩短初始循环硬化阶段和循环饱和阶段。随着应变幅的增加,试验合金中的ε马氏体平均转变速率增大,疲劳断裂后组织中不可逆块状ε马氏体含量增多,尺寸增大,且组织内部应变分布的不均匀程度增大。试验合金的疲劳变形机制为Shockley不全位错的平面滑移和ε马氏体的相变及逆相变。增大应变幅会提高疲劳变形的平均峰值应力,促进Shockley不全位错分离和块状ε马氏体生成,增大块状ε马氏体的尺寸,削弱ε马氏体相变可逆性和变形可逆性。

煤炭在中国农村生活能源中的利用与退出路径

碳中和对我国农村能源革命和能源转型提出了加速发展的更紧迫要求,煤炭退出农村生活能源系统是大势所趋,关键在于如何有序、有效、公平、高质量地退出。基于农村生活能源全品类谱系的消费量与碳排放,回顾评估1949年以来煤炭在我国农村生活能源系统中的作为、地位与影响;基于北京农村调查分析政策性退出煤炭的问题与挑战;进一步结合有效能需求评价与预测,系统分析农村生活能源系统碳中和转型的韧性、经济性和差异化瓶颈,预判煤炭在未来农村生活能源系统中的地位与贡献,探索煤炭退出机制。主要结论:(1)我国农村人均生活能耗及有效能需求均处于增长通道,全电力模式下未来农村居民生活用电峰值预计人均5 000 kW·h。(2)长远看,农村生活能源电气化将是以碳中和、可再生、市场化为核心特征的电气化。煤炭退出机制重在推动农村生活能源系统朝“清洁”能源转型,是“煤炭替代”与“替代煤炭”的有机综合。在农村绿色能源市场还没有充分发展之前,煤炭依然是确保农村能源安全的首选“压舱石”。(3)基于区域差异,提出跨越煤炭、煤炭替代(煤炭替代生物质,清洁煤升级)与替代煤炭(自愿退煤,强制禁煤)3类共5种能源转型路径,分类施策,组合发展。未来我国农村居民生活将享有一个富有韧性与公平性的现代化碳中和能源系统。

城市轨道交通光伏发电系统的全生命周期研究

对太阳能光伏发电系统在国内城市轨道交通应用的经济性和环保性展开论证。全国城市轨道交通的分布与太阳能辐照资源的分布的具有一定的规律性,分析太阳能光伏发电系统在城市轨道交通中的应用类型、设置方案,在此基础上,基于全生命周期评价(LCA)方法,引入太阳能光伏发电系统的全生命周期分析方法,推导出太阳能光伏发电系统在城市轨道交通应用中的碳排放回收周期模型、经济投资回收周期模型,以轨道交通主要分布城市的太阳能辐照资源为边界条件,通过计算,得出从经济性和环保性层面上,太阳能光伏发电系统在全国主要城市的轨道交通应用是合理可行的,并结合实际项目中的参数条件,进一步验证了在边界条件下,模型在轨道交通主要所在区域的适用性。本研究对太阳能光伏发电系统在全国轨道交通的应用具有指导意义。

能源进化论的建立、论证及应用

能源发展历史已经超过几十万年,现代能源发展史也超过了几百年。立足当下,能源正在经历新一轮转型,从化石能源为主的能源体系逐渐过渡到清洁、低碳、安全、高效的现代能源体系。能源的转型也是不断演化的过程,历次能源转型背后既有历史环境因素的影响,也有其自身发展规律,即共同遵循进化论思想。在理论创新方面,本文首先基于生物进化论思想,提出能源进化论理论体系,即能源进化遵循“可复制的技术突破、生存竞争和自然选择”三个演化过程。其次,在实证分析方面,基于能源进化视角,系统分析了历次能源转型的底层逻辑并论证了能源进化论理论体系的实践性。最后,在实践方面,围绕能源转型周期、能源供应安全稳定、转型路径依赖、技术创新关键要素,剖析当前能源行业转型挑战及应对建议,并针对企业转型提出警惕化石能源投资风险、寻找好生存竞争中的生态位、注重技术创新与突破等发展建议。

风机群在轨道交通项目中的节能探索

为实现城市轨道通风系统节能,提出一种新的节能方案。分析风机群的节能原理,对轨道交通典型TVF风机进行改造,详细对比常用的变频节能方案与风机群节能方案的优缺点。风机群的节能技术是用多台小型风机替代一台大风机,分解了设备整体质量及电机容量,方便吊装和维护;小功率的电机可以不配置软启动装置而直接启动。通过关停风机群的个别风机可实现通风系统的气动性能调节,进而实现按实际需求调节通风;不需配置变频装置,节约了初投资。该方案有望用于轨道交通旧项目改造、新项目建设中,也可用于替代其他工程项目的大功率风机。

三维内并联TBCC进气道模态转换过程气动特性研究

对一种典型的三维内并联TBCC进气道在模态转换过程中的稳态气动特性进行了数值模拟,探索了分流板分别处于冲压通道关闭、模态转换初始位置、涡轮通道关闭以及中间位置上时进气道的气动性能。重点分析了进气道出口的马赫数、流量、总压恢复系数、畸变指数等参数随出口反压的变化规律。结果表明:冲压通道和涡轮通道各自内部的结尾激波被推出分流板以前,通道出口反压变化对另外一个通道出口参数的影响较小;但是由于其中一个通道的结尾激波的变化,可能会在出口反压增加到某一数值后,另外一个通道的畸变指数发生突增。研究结果可以为TBCC进气道模态转换过程中的性能分析提供方案参考。

中国鲁北生态工业模式

山东鲁北生态工业系统拥有磷铵?硫酸?水泥联产、海水“一水多用”、盐碱电联产三条联系紧密的产业链,形成了一个资源共享共管的联合企业型的生态工业模式.利用工业生态学、系统工程、化学工程等方法对该系统进行定量分析,揭示了系统物质、能量、共生、柔性等方面的特性,建立了一套系统的生态工业分析方法和指标.分析结果表明鲁北已经形成了一个较为成熟的工业生态系统.

城市轨道交通节能线路仿真算法

建立了多质点牵引计算模型,开发了一套可用于不同线路条件的牵引仿真软件。通过最优控制极小值原理分析了节能运行模式,提出了采用三角函数设计节能线路纵断面的方法.在满足运营速度前提下,采用目标速度逼近算法求取撤除牵引力的时间,可最大限度降低能耗.利用该优化算法,对所设计的不同坡度、坡长节能线路进行了仿真分析,和实际线路运营能耗相比,节能效果明显.提出了通过节能坡设计和列车牵引动力配置相结合实现系统优化配置的建议.

二硫苏糖醇处理导致大豆叶片两光系统间激发能分配失衡

通过叶绿素荧光技术研究了二硫苏糖醇 ( 1 ,4 dithiothreitol,DTT)对大豆叶片光系统I(PSI)和光系统Ⅱ (PSⅡ )间激发能分配的影响。结果显示 :DTT处理没有影响叶片最大光化学效率 (Fv/Fm) ,但光下叶绿素荧光降低比率 (Rfd)下降 ;强光下 ,DTT处理叶片PSⅡ开放反应中心激发能捕获效率 (Fv′/Fm′)比对照高 3 0 %～ 40 % ;分配给PSⅠ的激发能比对照叶片低约 3 0 % ,分配给PSⅡ的激发能比对照叶片高 2 0 %左右 ,激发能分配严重偏离平衡状态 ;DTT处理叶片PSⅡ的激发能压力 ( 1 -qP)较对照高 ,但非光化学猝灭(qN)明显比对照低 ;进一步的实验揭示DTT的引入抑制了玉米黄质 (Z)的生成和状态转换 (qT)。据此 ,推测DTT可能通过抑制天线色素的调节能力导致两光系统间激发能分配失衡。

再生制动条件下的城轨列车节能驾驶综合模型

当供电区段内有列车进行电力再生制动时,所产生的再生电能会向牵引供电网反馈,若邻近无处于牵引状态的列车吸收此部分再生电能,则会造成牵引变电所两端的电压升高。由此提出通过检测牵引供电网第三轨电压并在牵引供电网网压升高时适当提高邻近列车运行速度,以充分利用再生电能,从而实现城轨列车的节能运行。基于此思路建立列车节能运行优化控制与牵引供电系统相配合的城轨列车节能驾驶综合模型。该模型由列车节能运行优化控制算法和牵引供电模型组成。前者为牵引供电模型提供列车运行动态信息;后者基于牵引供电系统特性生成列车运行控制最佳策略所需的数据,供列车节能运行优化控制算法使用。以北京地铁亦庄线为例,验证综合模型的可行性和有效性。结果表明:在该线4站3区间10个列车全部准点运行的情况下,采用综合模型后列车的运行能耗降低了7.18%。

城市轨道交通列车区间节能运行优化方法

提出了城市轨道交通列车区间运行的节能驾驶策略,分析了能耗节约量与区间运行时分增加量的关系。通过解析方程,分析了列车区间运行的节能效果。通过实例验证了惰行进站策略的节能效果优于降速行驶策略。利用动态规划的方法,在城市轨道交通服务水平的约束下,求解了全线路能耗节约量与列车旅行时间的关系,便于运营管理部门制定更节能的列车运行计划。

新型城市轨道交通接触网融冰方法研究

提出一种新型城市轨道交通接触网融冰方案,其核心思想是利用具有四象限变流功能的中压能馈装置在中压环网与接触网之间形成不断流动的融冰电流,在接触网导线电阻中产生热量使得覆冰融化。基于布尔斯道尔夫理论,研究不同接触网供电制式下的防冰电流、最小融冰电流与最大融冰电流以及给定环境条件和时间内融冰电流的计算与选取方法;提出4种融冰电流循环方式,并通过仿真验证控制策略的有效性,达到预期效果;基于2MW的中压能馈装置进行融冰模拟试验,通过对试验数据的分析和总结,验证融冰方案的可行性和可靠性。

城市轨道交通全寿命周期设计理论及应用

城市轨道交通全寿命周期设计的核心,是运用全寿命周期的理论和方法进行专项设计和整体优化,将全部设计要素综合集成,以实现城市轨道交通全寿命周期的整体最优。其目标体系以功能-经济目标、工程-环境目标和工程可持续发展目标为核心。构建了城市轨道交通全寿命周期设计的流程。城市轨道交通的全寿命周期设计以工程系统分解结构和目标分解结构为基础,通过子目标设计方案和子工程系统设计方案之间的整体优化和协调集成形成城市轨道交通全寿命周期设计方案。该设计理论已在某地铁工程中得到了应用。

城市轨道交通制动能量逆变回馈系统研究

城市轨道交通以电力为动力,由供电网向车辆提供电能,驱动车辆前进。车辆到站电制动时,产生大量的再生制动能量。目前我国城市轨道交通车辆再生制动能量只有很少部分被利用,大部分通过电阻转变成热能而被消耗掉。研究了一种新型城市轨道交通车辆再生制动能量逆变回馈设备,实现车辆再生制动能量的回馈利用,以降低能耗、节约能源。

HIAF中环形质量谱仪SRing的线性设计

为了精确测量短寿命原子核质量，提出了在强流重离子加速器装置（HIAF）上建造高精度环形质量谱仪SRing。SRing长188．7m，最大设计磁刚度为13T·m，主要由磁聚焦结构、注入系统、引出系统、随机冷却以及探测系统等组成。SRing将运行在等时性模式和收集模式下用于短寿命原子核质量的精确测量和放射性次级束流收集并纯化。详细介绍了SRing的线性光学设计，并给出两种模式下的光学设计、注入及引出系统的设计等，设计参数优化完毕后，机器测量精度有望提高到10^6。

“碳中和”情景下能源转型的选择与路径

应对气候变化需要各国的共同努力,中国要实现2030年之前“碳达峰”和2060年之前“碳中和”的目标,推动生态文明建设是时代赋予能源界的重要使命。本文首先梳理了中国能源结构现状以及实现“碳中和”的难点,并对实现“碳中和”的技术路线与路径进行了分析。在此基础上,本文利用中国社会科学院数量经济与技术经济研究所开发的中国能源系统模型(CEMS),把各种技术路径和其发展情景纳入总体能源系统,模拟了三种技术路径情景。结果表明,只有高能效、高可再生、绿色甲醇、终端煤炭替代相结合的转型路径,才可以实现2060年之前“碳中和”的目标。最后,本文就如何实现“碳中和”提出了政策建议,包括大力发展“碳中和”技术体系、煤炭替代、实现非碳能源的商业化应用等措施。

城市轨道交通站台屏蔽门最大动能及其测试方法的商榷

对CJ/T236—2006《城市轨道交通站台屏蔽门》标准中给出的,利用动能试验装置测试屏蔽门动能的方法提出了质疑。提出了以测定滑动门运行速度和质量来计算屏蔽门动能的方法。

城市轨道交通再生电能的吸收与利用分析

在城市轨道交通中,如果采用车辆吸收电阻吸收列车运行过程中的再生能量,则将带来隧道和站台内的温升问题,同时也增加了站内环控系统的负担,造成大量的能源浪费并使城市轨道交通的建设费用和运行费用增加。为了降低隧道洞体和车站内的温度并提高洞内空气质量,应进行再生能量吸收的相关技术系统研究,并在城市轨道交通工程中使用成熟的再生能量回收装置。

GaInNAs/GaAs量子阱结构基态光跃迁的能量

从理论和实验两个方面对GaInNAs/GaAs量子阱结构基态的光跃迁能量进行研究.在理论计算过程中,分别采用电子有效质量近似法和双能级推斥模型计算了GaInNAs合金的电子空穴分立能级的能量及其带隙能,讨论了由应变引起的带隙变化量.将理论计算结果与光致发光的实验结果进行比较,两者符合得很好.并简单分析了N的加入对GaInNAs合金带隙能产生的影响.