东南大学成功举办第一届江苏(栖霞)-北欧新能源论坛

随着我国大力发展新能源等战略新兴产业国策的实施，国际交流与合作成为推动我国新能源产业发展的重要桥梁。江苏省是我国新能源产业最大聚集地，这与江苏省各级政府的科学决策密不可分。南京市栖霞区燕子矶街道内有国家级东大科技园、市级科技园，具有发展新能源的良好条件，并且地方政府高度重视人才集聚和发展。在我国产业转型的关键时期，发展清洁能源的决策符合该区域产业定位规划。

计及源端不确定性的综合能源日前调度方法研究

可再生能源出力的多重不确定性对系统安全、经济运行的影响,已成为以风、光为主体的高比例可再生能源综合能源系统亟须解决的问题。在构建的日前调度模型基础上,基于可再生能源发电功率概率预测模型,以其预测置信度为决策变量,引入经济性、风电机组及光伏机组发电功率越限惩罚三个评价指标,提出一种外层为多目标优化、内层为两阶段鲁棒优化的日前调度方法。仿真结果表明:通过对可再生能源发电功率概率预测模型置信度的寻优,可以得到兼顾鲁棒性和经济性的日前调度计划。该方法可充分考虑可再生能源多重不确定性对日前调度计划的影响,为含高比例可再生能源的综合能源系统的安全、高效运行提供指导。

舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性

[目的]旨在研究舰船舱室环境油雾在金属和织物表面的沉降特性。[方法]在试验舱内释油雾,让其在目标表面上沉降,称量表面沉降前后的质量差即为表面上的沉降质量,以此来对比不同朝向、不同材质表面的沉降特性;将水平向下表面的沉降合理假设为气相沉降,估算其贡献大小,并计算颗粒相的沉降速度。[结果]在朝向方面,金属水平向上表面的沉降质量分别是竖直和水平向下表面的3.98倍和4.66倍,织物水平向上表面的油雾沉降质量是竖直和水平向下表面的1.08倍和1.20倍;在材质方面,织物水平向上、竖直和水平向下表面的沉降质量分别是同朝向的金属表面的49.1倍、169.8倍和155.5倍。估算表明,对于金属水平向上和竖直表面,气相沉积的贡献分别为21.5%和79.2%;对于织物的水平向上和竖直表面,则约为90%。[结论]研究表明,舰船舱室环境油雾在织物表面的沉降远强于在金属表面的沉降;在金属水平向上表面的沉降远大于竖直表面和水平向下表面;在3种朝向的织物表面的沉降差别并不明显;无论何种材质和朝向,气相沉降都不可忽视。对于舰船舱室环境,气相沉降占据主导作用。

典型生物质发酵制取燃料乙醇环境影响分析

结合生命周期评价方法与层次分析方法对杨木、玉米秸秆、甘蔗渣3种典型纤维素生物质的发酵制取燃料乙醇工艺进行环境影响评价。针对酸化、富营养化、全球变暖、化石能源消耗、光化学污染、人体毒性6种环境类型进行分析对比,并选取3个不同视角分析生物质发酵工艺所带来的环境影响。结果表明:农业阶段和生产阶段所产生的温室效应在全生命周期过程中占比最高;全球性视角下,全球变暖影响占比较高;区域性和局地性视角下,工艺的酸化影响最严重。

液态空气储能耦合综合能源系统热电联储联供优化配置研究

液态空气储能(LAES)在多能耦合的综合能源系统中极具应用前景,合理的储能容量配置更有利于综合能源系统低碳经济运行,但目前研究未充分考虑LAES热电联储联供强相关的特性和优势。因此,本文提出了一种LAES耦合综合能源系统的热电联储联供优化配置方法,针对综合能源系统的基本架构,构建了各组成单元的热电联储/供调度约束模型,并以设备初始投资成本、设备运维成本、购能成本、弃风弃光成本等为目标函数,考虑了系统能量平衡约束、设备容量约束、设备出力约束、外网交互功率约束以及储能约束,建立了相应的优化配置模型,并基于混合整数线性规划方法进行模型求解。以某实际园区为例,设置了5种场景进行优化结果对比分析,结果表明:考虑LAES热电联储联供特性的综合能源系统能实时有效地满足系统用能需求,同时能实现更好的经济效益和环境效益,相较于传统分供系统,系统总经济成本下降37.1%,实现碳减排71.50%,并在消纳可再生能源和减少弃光弃风方面更具潜力。本研究可为LAES耦合系统热电联储联供优化模型的有效性提供理论依据,有助于推动LAES在综合能源系统中的商业化应用。

综合能源生产单元的全生命周期碳足迹评价与技术经济性评估

综合能源生产单元(integrated energy production unit,IEPU)通过耦合可再生能源制氢与火电碳捕集技术,制备易于储运的绿色燃料,在协调解决可再生能源消纳、碳利用及氢能储运等问题方面具有良好的应用前景。为定量评价IEPU的技术经济性与降碳潜力,该文通过构建IEPU工艺流程的仿真模型,模拟风电制氢、甲醇合成及压缩提纯等关键过程,建立多能流与物料流数据的全生命周期清单,进行碳足迹评价,并指出进一步碳减排的可行路径;通过对能量效率、电流密度等技术参数及风电价格、碳税等经济参数进行灵敏度分析,开展不同技术经济性背景下的经济性评估,探究IEPU的盈利条件。碳足迹评价表明,年产39万t绿色甲醇IEPU的全生命周期净碳减排量达5.88万t。技术经济性评估表明,在良好的技术经济性背景下,当风电售价降低至0.21元/(kW×h),基于IEPU生产的绿色甲醇成本可与传统甲醇生产工艺相当。

环境工程“五位一体”人才培养体系构建与实践

以课程体系-基础性实践-综合性实践-开放性实践-创新性实践为导向,建设“五位一体”进阶式实践教育体系,探索研究实践型教学融入专业教育和人才培养全程,构建“三叉四合五融入”的创新以课程体系—基础性实践—综合性实践—开放性实践—创新性实践为导向,建设“五位一体”进阶式实践教育体系,探索研究实践型教学融入专业教育和人才培养全程,构建“三叉四合五融入”的创新实践人才培养新模式,全面提升环境工程专业人才工程实践和创新能力。实践人才培养新模式,全面提升环境工程专业人才工程实践和创新能力。

基于OBE理念的能源动力类专业产教融合机制改革

当前我国高校能源动力类专业人才培养的紧迫任务是培养兼具工程实践经验及创新能力的新工科人才。本文阐述了能源动力类专业在产教融合协同育人方面所面临的发展问题。以产出导向理念为核心,从产教融合课程体系、产教融合实践基地、“双师型”教师队伍三个方面,对能源动力专业产教融合改革开展分析,构建基于OBE理念的能源动力类专业产教融合协同育人机制。目的是提高专业人才解决工程实际问题的能力,促使高校毕业生就业的能力以及院校服务地方经济社会发展的水平得到提升。

中国发展能源农业的环境效益的定量评价和地理分布格局分析

在总结现有估算方法的基础上,从减少大气污染物排放、减少农村面源污染和生态效益3个方面建立环境效益的评价模型,利用已有统计资料和数据,定量评价了我国发展能源农业的潜在环境效益,并分析了其地理分布格局。研究表明:(1)中国农村生物质能蕴藏丰富,2007年我国农村生物质能源总蕴藏量和理论可利用量分别达30.88×108tce(折标煤,t)和5.98×108tce。生物质能源的利用理论可以减少排放SO21674.33万t,NOX246.57万t,CO215.50亿t,CH47524.35万t,总N626.01万t,总P467.96万t,通过使用沼气从而减少砍伐森林2123.99万hm2。(2)中国发展能源农业的环境效益总体上分布不均,省际差异较大。西南、东北地区及河南、河北、山东等省是环境效益较大的地区,效益最少的地区主要分布在上海、北京、天津、青海、宁夏和海南。

不同太阳能热水系统的全生命周期环境影响和能源效益分析

该文从环境影响和能源效益两个方面建立太阳能热水系统全生命周期的评价指标和量化方法,分别对家用全玻璃真空管太阳能热水系统、家用平板型太阳能热水系统和集中式全玻璃真空管太阳能热水系统进行生命周期评价。研究结果表明对于1 m^2轮廓采光面积,集中式全玻璃真空管太阳能热水系统造成的环境影响最小,节能潜力最大,在我国不同太阳辐照资源带使用的能源回收时间为0.9-1.8 a;其次是家用全玻璃真空管太阳能热水系统,能源回收时间为1.4-2.8 a;家用平板型太阳能热水系统的环境影响负荷和总能耗值最大,能源回收时间为2.0-3.9 a。

冷热电储一体化综合能源系统优化研究

近年来分布式综合能源站作为助力双碳目标实现的一条有效路径得到广泛应用,由于其在负荷端就近利用多种可再生能源,集产能、储能、供能于一体,应进行供需双侧的精准分析和优化调度以保证实际运行的节能效果。该文选取泰州市某园区级综合能源站为研究对象,根据用能建筑的全年负荷预测结果提出系统配置方案,然后基于TRNSYS仿真平台搭建系统模型并对多台机组变频控制策略进行分析,同时采用TRNSYS与GenOpt相结合的方法对冷热电储耦合系统能效影响因素进行研究,调用Hooke-Jeeves算法对水泵和光伏组件主要参数进行同步优化。研究结果表明:在相同初投资情况下,优化后的系统年能耗降低3%,每年可节省运行费用178490元。

不同生物质原料的气化合成制航煤的环境影响评价

采用生命周期评价方法对玉米秸秆、稻壳和杨木3种生物质的气化合成航空煤油工艺路线进行环境影响评价。选取全球变暖、酸化、富营养化、光化学污染、人体毒性和固体废弃物6种环境影响类型,对3种工艺路线的全生命周期进行环境影响潜值计算。计算结果表明:系统全生命周期中生产阶段排放最多的是CO_(2),占比为69.13%~74.36%;运输阶段环境影响最小,在各环境影响潜值中占比不足7%;玉米秸秆是3种生物质中环境影响最小的原料,减少费托合成反应器的耗电量可降低玉米秸秆工艺的环境影响。

考虑闭环动态的离网型综合能源系统配置–运行一体优化方法

对综合能源系统进行合理配置,确定各能量转换设备的容量是保证系统动态可靠、经济、低碳供能的基础。为此,该文提出一种综合考虑投资、运行成本及闭环动态调控性能的综合能源系统配置–运行一体优化方法。通过构建感知设计、调度的控制器和感知设计、控制的调度器,将系统配置、调度、控制优化三者关联,实现对不同容量配置和运行策略下系统经济成本和闭环动态性能的公正评价。案例研究表明,相比常规稳态配置方法,所提方法可以降低76.12%的系统动态热偏差和58.15%的系统动态电偏差,总经济成本仅增加4.61%。结果可为高比例可再生能源接入下综合能源系统的配置与运行优化提供一种有效方法。

氮掺杂生物炭高湿环境下吸附甲苯的性能研究

为了研究含氮官能团对甲苯与水蒸气竞争吸附的作用机制,制备氮掺杂开心果壳基生物炭(PBN)和对照组(PB),通过吸附实验和密度泛函模拟研究含氮官能团对高湿环境下甲苯吸附的影响。结果表明,氮掺杂后,生物炭孔隙结构更加发达,亲水性和极性更低。在80%的相对湿度下,PBN和PB吸附低质量浓度(ρ0为110 mg·m^(-3))甲苯的容量分别为干燥条件下吸附量(223.56和123.01 mg·g^(-1))的79.2%和64.2%,PBN的水蒸气吸附等温线的形状呈现疏水的“S”形。含氮官能团会促进甲苯的吸附,抑制水蒸气的吸附,π-π作用、疏水作用和范德华作用是影响甲苯吸附的主要作用。

静电纺丝纳米纤维复合材料及其在环境领域的应用

概述了静电纺丝工艺,总结了引入金属纳米颗粒、氧化物、氧化石墨烯、丝素蛋白以及金属有机框架(MOF)等改性物质的纳米纤维复合材料的研究进展和应用现状,并对静电纺丝纳米纤维复合材料的未来进行了展望。

空气PM2.5污染分析以及环境治理研究

PM2.5(细颗粒物)是构成雾霾的主要物质,对环境与人体均产生严重危害,以江苏省为目标区域,进行空气PM2.5污染分析以及环境治理研究。分析江苏省当前空气PM2.5污染现状,选择连云港市、扬州市和常州市作为PM2.5浓度监测点,设定采样日期为2020年1月1日至12月31日,通过采样器和滤膜获取PM2.5浓度数据。分析结果显示,3个监测点的PM2.5日均质量浓度分别为0.005~0.261、0.004~0.083和0.009~0.081 mg/m^(3);监测点第一季度的样本超标率较高,即江苏省2020年第一季度的PM2.5污染较为严重;全年PM2.5重污染天数达到41 d,分别占全年总污染天数和全年天数的93.2%和11.2%;夏季降雨量较大,空气相对清洁;风速与空气内PM2.5质量浓度之间存在负相关性。同时针对PM2.5污染提出完善生态环境保护的相关法律法规,开发太阳能、风能与天然气等清洁能源以及提升环境污染治理力度等环境治理措施。

典型综合能源系统建模及特性仿真研究

建立了综合能源系统中光伏光热设备、燃料电池和电解槽、吸收式制冷机和空气源热泵、储热罐和储氢罐等的机理模型,并给出了设备能量平衡约束。根据不同设备的效率、启停速度等实际情况,分别对热设备和电设备制定了管理和调度策略。结合3种不同的应用场景,在能量平衡约束下,根据制定的规则,测试了在不同场景中的系统运行情况,即在可再生能源发电充足的情况下,针对负荷侧电量消纳进行分配,展示了系统的储能调度过程;在可再生能源发电不足的情况下,针对源侧的出力方式进行分配,展示系统的供电供热调度过程。最后针对锂电池电量充满或者放尽的情况进行了仿真,阐述了燃料电池和电解水制氢系统对电能大规模供给和大容量消纳的影响。研究成果可为综合能源系统调度管理提供借鉴和参考。

基于天然气分布式联供的多能互补综合能源系统在工业项目中的应用

随着“双碳”目标的提出,我国电力系统低碳转型将是必经之路。多能互补综合能源系统具有清洁、低碳、绿色、高效等特点。文章以江苏某工业项目为例,对其冷、热、电、气等用能需求进行分析,并根据负荷需求,设计了适用于该工业项目的多能互补综合能源供应系统,采用内燃机+余热锅炉+溴化锂机组结合光伏、地源热泵系统的技术方案。技术经济性和节能效益评价结果显示,系统利用峰谷电价差,错峰运行,在降低成本的同时起到了“削峰填谷”的作用,具有一定的经济效益和环境效益。多能互补系统采用部分可再生能源,能耗低、碳排放量低。该系统适用于在周边有稳定的且价格合理的天然气供能场景,具有一定的推广意义。

考虑电网可再生能源渗透率的太阳能-燃气系统优化

基于Matlab软件,搭建一种太阳能-燃气耦合供能的综合能源系统,并考虑系统在不同电网可再生能源渗透率下的表现,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法对系统进行经济、环境及节能三方面的优化分析。传统碳税核算表明,以电定热(FEL)模式综合表现最佳。FEL模式下,系统CO_(2)减排率(CDERR)随渗透率增大而显著增大,化石燃料节约率(FFSR)和年度成本节约率(ACSR)受影响次之;在实际渗透率为29.1%情况下,最佳运行决策对应FFSR、ACSR及CDERR分别为38.87%、47.61%、70.19%。敏感性分析表明,碳税增大及天然气价格降低引起ACSR增大。

氢氧化钠改性生物炭/凹凸棒石复合材料对铅、镉的吸附机理研究

利用水稻秸秆与凹凸棒石在缺氧条件下热解制备稻秆生物炭/凹凸棒石复合材料(BA),并通过氢氧化钠改性提升其吸附性能。通过吸附动力学、等温吸附及改变初始pH等吸附试验研究复合材料在Cd、Pb一元及二元污染体系中的吸附行为,并结合扫描电镜能谱(SEM-EDS)、比表面积及孔径分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段深入分析改性后复合材料对溶液中重金属Cd、Pb的吸附机理。试验结果表明氢氧化钠改性复合材料(NBA)对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附容量分别为117.05和274.65 mg·g^(-1),其去除效率比BA分别增加31.2%和51.7%。在二元金属体系中NBA吸附能力也明显优于BA,准二级动力学模型和Langmuir等温模型能更好地用于模拟吸附结果,表明该吸附主要为单分子化学吸附过程。此外,竞争吸附分析表明在Cd、Pb共存溶液中,与Cd^(2+)相比,Pb^(2+)更易被复合材料吸附。通过SEM-EDS、FTIR、XRD和XPS等表征方法确定了NBA对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附机制,主要包括其与表面含氧官能团的络合作用、与矿物质的沉淀作用及π-电子作用。综上,改性复合材料NBA在实际废水处理中是一种极具潜力的吸附剂。