基于CO_2和大气污染物排放征税分析的区域电力系统优化

为了优化电力系统并促进节能减排,将不确定性优化方法与区域电力系统模型相结合进行电力系统规划:以系统成本最小化作为目标函数;参考国家相关政策与标准设置资源量、电力供需平衡、排放限值等约束;对各发电技术发电量、外购电量、CO_2及大气污染物排放总量进行最优化;为了探讨征收排放税的减排效果以及可行性,设置对电力系统征收大气污染物排放税和碳税进行相应的情景分析.研究以淄博市作为实例,在淄博的电力系统规划中,情景1中违反系统约束概率的增大会使最优火力发电量增加,在3个情景中,清洁能源发电量均能达到占总电力需求量10%的目标;而外购电将主要作为保证电力系统安全平稳运行的补充;情景1中违反系统约束概率为0时SO_2,NO_x和烟尘的排放限值在所有情景中为最低,即淄博市现行的排放限值标准将会得到更好的减排效果,并且其他情景下的系统成本将显著增加.因此,基于对淄博市的案例研究结果可知,对于电力系统征收排放税并不具有必要性.

区域污染物总量控制及排污权交易优化模型的应用

修正区域污染物总量控制优化模型,并利用修正后的模型研究案例省"十二五"总量控制减排方案.模型优化结果表明,"十二五"期间案例省COD,NH3-N,SO2,NOx可控指标减排量分别增加了3.01(6.85%),0.47(8.63%),5.00(17.34%),1.25(6.51%)万t,优化后减排成本为494.02亿元,较案例省"十二五"期间主要污染物总量控制规划成本降低了28.00亿元,缩减比例达5.36%,并细化了各行业及各类别污染物的减排量.

Z比分数-模糊综合评价模型在煤质实验室室间质量评价中的应用

将稳健统计分析中的能力统计量Z比分数与模糊综合评价相结合,建立了Z比分数-模糊综合评价模型。该模型可建立一组用于多因素集中所有元素的模糊隶属度函数,以进行整体判断和描述,降低了运算复杂度。以某烟煤为检测对象,对34个煤质实验室检的测结果进行分析,结果表明,Z比分数-模糊综合评价模型克服了稳健统计分析和模糊综合评价的不足,适用于多因素集、多指标集的煤质实验室检测能力比对。

新能源发电约束下中国长期电力系统规划

根据国家能源发展政策,以新能源发电装机容量为指标,设置新能源发展目标。基于区间机会约束方法,以系统成本最小为目标,重点考虑新能源发展约束,兼顾电力供需和环境减排,构建了新能源发电约束下的中国长期(2021—2050年)电力系统规划模型。该模型不仅可表征区间和随机不确定性对电力系统的影响,而且可得到不确定性条件下常规能源和新能源最优发电方案。研究结果表明,未来30年中国电力生产结构仍以常规能源为主,但新能源发电占比逐渐增加。规划期末,新能源将肩负43%的电力生产任务。此外,研究结果还表明2021—2030年水电发电量以年均1.5%~2.6%的速度增加,2030年后其发电量则基本保持稳定。

循环冷却系统污垢中无机磷提取方法优化

再生水中磷绝大部分为无机磷,是引起循环冷却系统结垢腐蚀的重要因素。为了探究无机磷在系统内的迁移转化及其对系统的影响,无机磷的定量定性尤为重要。在分析了无机磷的SMT (standard measurements and testing)连续提取法在循环冷却系统污垢提取中应用的可行性的基础上,对SMT提取方法进行条件优化,建立了污垢中无机磷定性定量分析方法。结果表明,优化后的SMT连续提取法能够实现对系统内污垢中无机磷的完全提取,且回收率接近100%;污垢中弱吸附态磷(NH_4Cl-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)和钙结合态磷(Ca-P) 4种形态无机磷能得到完全分离。

不确定条件下能源优化配置与敏感性分析模型

随着人口的快速增长与经济的快速发展,能源需求量与消费量也持续快速增加。实现能源优化配置是促进节能减排,缓解能源供需矛盾的根本措施。文章基于不确定性优化方法,构建了能源优化配置模型;应用所构建的模型,结合相关数据进行了包含多种资源类型、多重规划期和多重终端需求的案例验证研究;权衡经济目标与环境目标,得到了最低系统成本下的资源供应方案、电力与热力供给方案、扩容方案与污染物控制方案;结合析因分析方法对优化模型结果进行敏感性分析,确定了对研究目标影响最为显著的因子。该模型可为制定优化能源配置的相关政策提供有效的决策支持。

变电站铅酸电池的失效及综合修复

铅酸电池是直流(DC)系统的重要储能设备,对变电站的安全稳定运行至关重要。站用铅酸电池寿命普遍低于理论寿命,大量电池的提前失效给电网企业带来巨大的经济和环境压力。针对变电站铅酸电池的特殊运行环境,对失效电池复杂的失效模式进行分析。采用化学和物理相结合的技术手段,针对性地选择合适的活化剂,同时使用“大电流-恒流-恒压”的充电方式,达到修复活化失效铅酸电池的目的,修复后的铅酸电池容量可达额定容量的80%以上。

高炉水淬渣对电镀废水中重金属和COD吸附的响应面优化

为了考察高炉水淬渣处理实际电镀废水中重金属离子和COD的可行性,分别研究了吸附剂投加量、p H、吸附时间以及温度等单因素对Cu^(2+)、Zn^(2+)或COD去除率的影响。在单因素实验的基础上,应用Box-Behnken中心组合方法进行三因素三水平试验,建立二次多项数学模型,并验证该模型的有效性。采用响应曲面法探讨吸附剂投加量、p H、吸附时间3个因子的交互作用及其最佳水平。结果表明:在吸附剂投加量为1.4g、p H为8、吸附时间为120min的最优化条件下,电镀废水中Cu^(2+)、Zn^(2+)和COD去除率达到最大,分别为99.35%、98.46%和53.63%。经对最优条件进行验证,预测值与验证实验平均值接近。吸附后废水中的Cu^(2+)和Zn^(2+)低于GB 21900—2008电镀废水新建企业污染物排放限值要求,而COD没有满足排放要求,所以仅应用高炉水淬渣吸附技术还不足以去除电镀废水中所有有害物质,因此可利用此技术作为辅助工艺,联合其他技术共同去除电镀废水中的重金属离子和有机物,使出水水质达到国家排放标准。

木质与草本生物质燃烧特性及工况优化研究

为提高生物质燃料的燃烧效率,缓解生物质电厂锅炉的腐蚀问题,在不同的氧气化学当量比(14%和42%)及不同升温速率(10℃/min、30℃/min、60℃/min)下,采用热重-差热分析(TG-DTG)联用技术,以桉树干为基准燃料,对桉树枝、桉树皮和甘蔗渣混燃过程中的燃烧特性进行研究分析。结果表明,各燃料燃烧过程具有相似性,在同等升温速率下,桉树干在燃烧过程中表现出一定的滞后性,如10℃/min下M1-M5的最大失重速率在325~330℃之间,桉树干则在336℃时有最大失重速率。同时,随着氧气化学当量比的增大及升温速率的降低,各燃料的燃烧特性有所提高。此外,在14%O_2条件下掺配比例较高的甘蔗渣(M2),在42%O_2条件下掺配中低比例的甘蔗渣(M4)均能提高生物质燃料的前期可燃性和综合燃烧特性,但燃尽特性较差。因此,甘蔗渣等草本类植物可作为难点燃的木质类物质的助燃添加剂,为生物质电站的高效稳定运行提供一定的参考。

基于区间规划的多区域行业间碳排放权交易模型研究

碳排放权交易是为促进全球温室气体减排所采用的市场机制。在区域及行业层次的CO2减排目标基础上,考虑交易过程不确定性特性及交易参数浮动特征,运用区间线性规划方法,建立了多区域行业间碳排放权交易模型,并应用于仿真案例研究,以期为区域及行业层次碳排放权交易管理决策提供有效的技术支持。

生物质发电厂优化选址建模及决策研究

生物质发电厂运行过程中,生物质的运输费用占有较大比例。优化生物质发电厂厂址,具有重要的意义。针对生物质发电厂选址问题,提出了一种区间线性规划模型,模型充分考虑了选址过程中生物质量、运输价格等信息不确定性,并在生物质建设运行成本最小、能源消耗最低和运输过程中对环境排放的废气最少的目标下,确定优化厂址、生物质电厂个数及秸秆燃料供给方案。并以装机容量为45000kW的生物质发电厂为假设案例。计算得出建厂的数量为1;生物质电厂建设运行最小成本为(1.84,2.77)亿元,最佳厂址坐标区间为[(258.70,232.99),(254.54,225.89)]km,以及区域生物质能源系统中各个收储站的运输方案。通过文中模型得到的结果客观可行,实现了经济与环境的双赢,对于决策者可以提供科学客观的依据。

Mn掺杂VWTi催化剂宽温区脱硝实验研究

采用溶胶凝胶法制备了一系列锰掺杂VWTi催化剂,在固定床反应装置上测试了催化剂宽温区脱硝性能,同时考察了催化剂的制备工艺、烟气组分、反应温度、空速等因素对催化剂宽温区脱硝活性的影响,并借助BET、XRD、XPS、SEM和H_(2)-TPR等手段对催化剂进行表征分析。结果表明,Mn掺杂显著提高了催化剂在200-300℃的脱硝效率,较低的干燥温度有利于提升催化剂的脱硝活性。催化剂的表征表明,随着干燥温度的上升,催化剂表面的TiO_(2)由锐钛矿晶型向金红石晶型转变、催化剂表面的化学吸附氧占比明显减少、高价锰占比减少、催化剂表面活性组分锰元素和钒元素的占比明显减少、催化剂的低温还原峰逐渐消失,从而降低了催化剂的催化氧化活性。

吉林省西部人工湿地生态系统健康与综合生态效益研究

[目的]对吉林省西部人工湿地的生态系统健康状况和综合生态效益进行评价。[方法]以吉林西部人工湿地为研究对象,考察了英台采油厂中水灌溉对湿地生态系统的影响,从生态环境、经济和社会发展角度构建了人工湿地综合生态效益评价指标体系,并采用均方差法对2003～2010年吉林西部人工湿地生态系统健康和综合生态效益进行定量评价。[结果]经中水灌溉的人工湿地运行8年后,生态系统健康等级由Ⅳ级(退化区)转变为II级(近自然区);人工湿地的综合生态效益等级由IV级改善为II级,经济、生态环境和社会发展已趋于完善。[结论]在干旱、半干旱的湿地地区,采用中水灌溉恢复生态系统是一种"以废治旱"的适宜途径。

基于结构减排的碳排放总量控制优化模型研究

全球性气候变暖已成为迫在眉睫的世界性环境问题,作为平衡碳排放与经济发展之间关系的最佳发展模式,低碳经济由此提出并受到广泛青睐,世界各国由传统经济向低碳经济转型已成为世界经济的发展趋势,我国也于哥本哈根大会上承诺在2020年实现单位GDP碳排放量较2005年降低40%~45%的碳减排目标。在低碳经济理论的基础上,充分结合我国低碳发展现状,选取我国在哥本哈根会议上承诺的2020年单位GDP温室气体减排目标、社会经济增速不变、行业经济增长量等作为约束条件,运用区间规划方法构建基于结构减排的不确定性低碳经济发展碳排放总量控制优化模型,以碳排放量最小为优化目标进行求解、分析,提出基于结构减排的低碳经济发展碳排放总量控制优化方案,为低碳经济发展提供决策支持。

基于模糊条件风险价值的水资源系统规划模型

针对水资源系统的不确定性和复杂性,开发了一种基于模糊条件风险价值的交互式两阶段随机规划模型,并将其应用于水资源系统规划问题。该模型在解决参数不确定性问题的同时,能将系统损失的风险定量化,最终得到不同约束可信度α和风险置信水平β下的系统收益和水资源分配量,使决策者可以根据风险偏好和可信度需求对配置方案进行调节;城市用水和农业用水的最优分配量对α和β的敏感度不高,但是工业用水的最优分配量会随着α或β的增大而减小。

不确定条件下的城市低碳排放总量控制优化模型研究

低碳经济作为应对气候变化的一种经济发展模式一直受到世界各国的广泛关注。文章着眼于碳排放总量控制,基于城市低碳经济发展碳排放控制指标体系,通过引入区间-模糊线性规划方法,构建了不确定条件下基于技术减排的城市低碳排放总量控制优化模型,旨在探寻能源消费组成和碳排放量之间的关系,为我国城市低碳排放控制和经济发展基本战略的制定提供科学理论依据。

基于因子交互分析的热电厂经济性优化研究

随着采暖期内多热源供热系统在我国北方大型城市的逐渐普及,热电厂的有效节能减排是目前亟待解决的问题之一,为达到有效节能降耗同时经济性最优的目的,以北方典型城市区域供热供电系统为案例,建立了基于采暖期供热负荷预测的热电厂热化系数优化模型。该模型基于无因次综合公式法,对采暖期供热负荷、供热量进行了预测,并以此为边界条件输入,形成了以热化系数为决策变量的供热-发电非线性优化模型。同时,考虑到模型中相关参数波动引发的不确定性问题,利用因子交互分析技术分析了不确定因子参数波动对多热源供热系统煤炭供应经济性的影响。分析结果表明,热电比与其它参数间的交互作用会对系统煤炭供应经济性产生重要影响,在影响因子潜在波动区间内,制定适宜的机组运行方式,在满足供热需求,发电上网-调峰的基础上,使得采暖期发电供热煤炭消耗总量降低,最终达到系统运行成本最优的目的。

不同配比Ni-Cr系涂层非线性动力学系统的抗腐蚀性能研究

采用非线性动力学系统的BP数据网络进行管材涂层腐蚀性能预测。首先采用增重法获取9种腐蚀工况下的增重数据,将获取的数据用于构建BP神经网络模型,通过传输和反演操作设置拓扑结构为6×15×1的BP神经网络,然后基于90组实验数据用于验证和评价BP神经网络预测模型,最后通过对优选出的涂层进行Ni-Cr系涂层的机理分析,从而解决生物质电站锅炉"四管"的腐蚀问题,研发的抗腐蚀涂层具有较好的经济性和实用性。

一种基于水质约束的农业种植模式优化模型建立及应用

针对农田灌溉-作物种植系统,提出了一种包含改进的水质约束和其他相关约束的农业种植管理优化模型。该模型以农田系统收益的最大化为目标函数,在传统水量和农药、化肥限制约束基础上,兼顾了农田径流污染物浓度和河流径流污染物浓度约束对系统的影响,以此对耕地作物种植模式进行优化。案例分析结果表明,由于水质约束的存在,各耕地区域内不同作物种植模式明显不同,同时,最优作物种植模式下的河流氮、磷浓度可达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中三类标准要求。所建立的模型不但可为合理利用农业水资源提供依据,还可为决策者制定科学的作物种植模式提供参考。

交互式两阶段分位值水资源系统规划模型

开发了一种交互式两阶段分位值优化(ITFO)模型,并将其应用于不确定条件下水资源系统规划问题。该模型将分位值优化方法引入随机规划模型中,用于处理目标函数和约束两侧的双重不确定性,同时体现决策者对水资源系统收益的偏好。结果表明:1ITFO模型可以有效解决水资源系统规划问题,得到不同可信度和分位值下系统收益和水资源分配量;2可信度θ与系统收益上界呈现反比关系,与系统收益下界呈现正比关系,即随着可信度θ的增大,系统收益值减小,同时系统收益区间变小,不确定性降低。3分位值pne与系统收益呈现反比关系。ITFO模型可以为决策者提供可行的水资源系统方案,使水资源系统分析更加符合客观实际。