基于区域气候模式的内蒙古地区风能资源预测评估

基于逐步聚类分析(stepwise cluster analysis,SCA)理论,依托R语言构建了SCA降尺度模型,并通过3种检验方法对模型进行校准,优选出了不同站点的模型显著性水平,从而得到最优的SCA降尺度模型。然后基于哈德利中心全球环境模式第三版本区域气候模式(Hadleycentre global environmental model version 3 regional climate model,HadGEM3-RA)和SCA降尺度模型对我国内蒙古地区未来风速和风能进行预测评估。结果表明,2011—2100年,阿尔山站风速呈上升趋势,其余站点风速呈下降趋势。蒙西地区3个站点及蒙东地区的阿尔山站风能基本呈增大态势,蒙中地区风能在2011—2040年呈增大趋势,在2071—2100年呈减小趋势,林西站未来风能均呈减小趋势。蒙东地区秋季和冬季风能有明显的增大趋势,春季风能减小;蒙中地区和蒙西地区春季风能基本呈减小趋势,夏季、秋季和冬季的风能基本呈增大趋势。

表面活性剂复配体系修复芘污染土壤实验

以芘污染土壤为对象,利用阴离子表面活性剂鼠李糖脂和非离子表面活性剂皂素进行复配实验,得出最佳复配比并对污染土壤进行修复处理;其次,研究表面活性剂浓度、p H及Ca Cl_(2)、Mg Cl_(2)、KCl三种离子浓度、洗脱液的回收次数等单因素对洗脱效果的影响;然后利用响应曲面分析,确定影响洗脱效果的主效应因素及其交互作用强度;最后用Box-Behnken模型优化复配体系处理芘污染土壤的实验条件。结果表明:(1)当复配比为0.2时,鼠李糖脂-皂素混合溶液的表面张力最低,对芘的协同增溶效果最好;(2)复配体系处理芘污染土壤的单因素实验中,复配药剂浓度、p H、Mg^(2+)浓度分别达到1800mg/L、8、0.1mmol/L时,洗脱效率最高;(3)环境因素对芘去除效果的影响从大到小依次为p H>表面活性剂浓度>Mg^(2+)浓度,表面活性剂浓度与p H对芘的洗脱产生较大的交互影响作用,而p H与盐浓度的交互作用最微弱;(4)Box-Behnken模型优化后得出最佳组合是混合表面活性剂浓度为1900mg/L、pH为5、Mg^(2+)浓度为0.2mmol/L,得到的洗脱效率为89.25%。

二氧化碳资源化技术研究进展

过量的二氧化碳(CO2)排放可导致温室效应的不断加剧,因此CO2减排受到越来越多的关注,其中将CO2转化为附加值较高的化工产品,即CO2资源化利用技术不仅可实现CO2减排,同时具有一定的经济效益。CO2资源化利用技术主要包括光化学还原法、电化学还原法和催化转移氢化法等。重点介绍并总结了以上3种方法的特点、优势和不足,指出未来需研究解决的关键问题和研究方向,为实现高效的CO2资源化利用提供借鉴和参考。

气候变化下的风能资源评估技术研究进展

由于风速直接受到大气环流的影响,因而风能对气候变化非常敏感。有研究表明,我国一些地区的风力在下降,且风能资源丰富的地区同时也是下降最严重的地区。因此,精确的风能资源评估对风电场的合理选址,保证长期经济效益具有重要意义。风能资源评估方法包括基于数理统计的风能资源评估和基于数值模拟的风能资源评估。数理统计方法一般是利用测风塔、气象站的测风数据,通过构建数学模型,最终得出风功率密度等风场评估参数。与数值模型相比,统计方法计算时间短且计算效率高,但模拟准确度不太高。而人工智能技术的蓬勃发展,可使风能资源评估更加精确。具有更高空间分辨率的气候模型可以获得模拟区域内所有空间立体网格点上的风能参数,能够全面地对风能资源进行评估。但单一数值模式存在更大的不确定性,应关注多模式的比较和集合研究。将数理统计用于修正模式误差是一种较好的解决方法,也是大数据时代的必然趋势。用于风资源设计和评估的软件有线性模型和流体力学模型两类,可以对风电场进行高分辨率、小尺度的精细模拟,在风电场微观选址中广为应用。我国应加大有关数值模式和评估软件的自主研发力度,尤其是开发中尺度区域气候模型和高分辨率的风能资源数据集。

5套再分析资料在阿勒泰地区风资源评估中的适用性研究

该文评估了5套再分析数据对阿勒泰地区风资源的模拟能力,并分析再分析资料在该区域长年代订正中的适用性问题。结果表明,不同再分析资料在阿勒泰地区的空间模拟存在差异,高分辨率的CFSv2、ERA5资料在空间模拟上更具优势,而JRA55、NCEP-DOE模式存在明显高估。季节上,除NCEP-DOE外,其余4套再分析数据均能模拟出阿勒泰地区风速的季节特性,且对冬季的模拟优于其他季节。在此基础上,以阿勒泰某风电场为例,分别以附近气象站和4套再分析数据作为长期测站,对测风塔数据进行代表年订正。订正结果表明,与参证气象站相比,ERA5和CFSv2数据与测风塔数据的相关性更好。在缺乏合适的气象站数据时,使用ERA5和CFSv2数据作为代表年订正的长期测站数据在阿勒泰地区具有可行性。

光伏产业与环境支撑体系的耦合协调研究

以光伏产业发展与环境支撑体系之间的协同关系评估为主要研究目标,在确定评价指标和利用层次分析法对其进行赋权的基础上,构建二者的耦合协调度模型,计算得到2014—2020年全国总协调度和各个地区的协调度。结果表明:在2014—2020年,全国光伏产业与环境支撑体系的总协调度呈逐年递增趋势;其中,海南与重庆的耦合协调度最低;甘肃、青海与西藏等地高度耦合。为了更好地评估全球气候变暖导致的辐照变化可能给光伏产业发展带来的影响,在运用区域气候模式PRECIS预测得到未来气候变化条件下(RCP4.5与RCP8.5两个情景)辐照量的基础上,计算了气候变化条件下2030—2060年全国总协调度和各个地区的协调度。相较于现状评估结果,未来辐照量的增加、光伏发电技术的不断发展和配套基础设施的逐渐完善,全国的总协调度和各个地区的协调度均高于现状值,在合理的政策支持和技术创新条件下,有望进一步达到高度耦合协调甚至是优质耦合协调状态。

基于FCI-公平性的电力系统负荷侧碳排放责任分摊研究

电力系统碳排放责任的合理分摊,有助于准确判断重点减排区域,对促进各区域之间的减排合作和经济协同发展具有重要意义。为了确保电力系统碳排放责任分摊的合理性和公平性,在应用节点碳迹强度(Footprint Carbon Intensity,FCI)分摊方法完成负荷侧碳排放责任的首次分摊的基础上,创新性地引入适用于电力系统的“公平性区间”概念,构建了针对负荷侧的碳排放责任分摊公平性区间,完成了以满意度和满意度标准差为评估标准,基于区间中位数的分摊结果调整,在标准PJM-5节点系统算例中得到了很好的应用。对比原始的FCI分摊结果,考虑公平性的分摊方案更为公平、合理,符合行业的发展需求,具有广阔的应用前景。

低碳脂肪胺的治理技术研究进展

低碳脂肪胺(LCFAs)的末端处理技术主要分为物理法、化学法和生物法等3类,物理方法主要包括液相吸收法、吸附法、空气吹脱法、膜分离法;化学法主要包括低温等离子体法、高温催化氧化、光催化氧化、微波辐射法和液相高级氧化法。重点介绍各种方法的原理、处理效率和优缺点等。研究表明,LCFAs的去除方法虽然多样,但每种方法在不同程度上都存在一定局限性。鉴于LCFAs出色的水溶性,提出将液相吸收法与高级氧化法/生物法联合使用将是一种十分具有前景的LCFAs治理技术。最后对LCFAs未来的治理方向提出了展望。

中国火电行业燃煤烟气CO_(2)捕集技术路径探究

碳捕集、利用和封存技术(CCUS)是支撑电力行业在脱碳早期阶段继续使用化石燃料发电的关键。围绕CO_(2)高效低耗减排,对当前电力行业燃煤烟气碳排放趋势和主要捕集技术进行总结,并对下一阶段火电行业碳捕集技术的发展方向进行预估,为“双碳”背景下中国电力行业的绿色转型和高质量发展提供有益参考。建议未来CCUS部署应从“老、旧、小”设备的淘汰改造着手,在完善政策激励与监管的同时,重点开发高效、低能耗的碳捕集技术,降低整体技术的运行成本。

有机胺法吸收二氧化碳的研究进展

温室效应主要是由产生的大量二氧化碳(CO2)引起的,CO2的脱除工作受到了越来越多的重视,其中有机胺法吸收CO2的技术可以取得很好的效果。综述了各种有机胺溶液吸收CO2的方法,其中单组分有机胺法存在一定的局限性,使用混合胺体系可以弥补存在的问题,提高技术水平。为了降低解吸能耗,采用非水溶剂与有机胺混合,但是黏度会影响反应的吸收能力,可以添加减黏剂对混合体系进行改善。提出一个猜想,在N-甲基二乙醇胺(MDEA)溶液中加入离子液体,再加入聚丙烯酰胺减黏剂,进行二氧化碳的吸收。

富集型MOF复合基底对铀酰的拉曼光谱研究

铀元素是一种放射性元素,广泛应用于核燃料。在核电站运行、核废物管理等活动中,铀的泄漏会对环境和人体健康产生巨大威胁。铀酰是铀在水体中最稳定的存在形式,具有强毒性、放射性、移动性,能对人体器官产生严重损害。具有灵敏度高和分子指纹特性等优点的表面增强拉曼光谱(SERS)技术已应用于水体中铀酰的低浓度检测。本研究将磁性SERS基底与多孔结构材料ZIF-8复合得到一种新型富集型MOF基底。实验研究表明,多孔材料的组装不影响底物对探针分子及铀酰的响应,可以实现对铀酰的吸附和痕量检测。

基于TRNSYS的气候变化下“冷-热-电”联供系统运行优化

气候变化导致的极端天气给建筑负荷和冷、热、电联供(combined cooling heating and power, CCHP)系统供能策略带来很大的影响,以上海市某医院为主要研究对象,采用PRECIS软件预测该地区2025至2100年的温度变化,利用TRNSYS软件搭建医院能耗模型计算气候变化影响下的全年逐时负荷,构建了考虑负荷变化影响的“冷-热-电”联供系统运行优化模型,最终生成适应气候变化的供能系统运行方案。负荷预测结果表明,极端高温现象导致建筑的冷、热负荷呈现波动变化趋势,可能造成供需失衡,即夏季高温制冷不足和冬天暖冬供暖过剩的问题。与传统优化模型相比,该模型生成的系统协同运行方案可以增强用户体验,实现降本增效。

AHP-VIKOR在风电项目后评价中的应用

项目后评价是风电项目进行决策管理的一个非常重要的手段。传统后评价方法主要是通过定量和定性的方法,对项目的实际成果和效益进行分析,但是由于不同项目之间的指标存在冗余情况,采用单一的后评价方法难以客观合理地对项目进行评价。为此,提出层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)-直觉模糊多属性决策方法(VIKOR)综合评价方法,以4个风电项目实施情况的对比分析和评估为研究案例,首先基于AHP确定各个指标的权重,并基于灰色关联度分析(grey relation analysis,GRA)法评估单个项目竣工投产后实际运行状况与预期目标之间的差别,再利用VIKOR方法完成不同项目对应不同评价指标的得分情况和综合排序,完成风电项目包括立项规范性、准备充分性和实施有效性的综合评估。

燃煤电厂煤及其燃烧副产物中砷形态分析

燃煤电厂煤中砷(As)的形态在燃烧过程中不可避免地会发生转化。煤及其副产物中砷的形态与人体健康和环境安全密切相关,亟待鉴别。然而目前针对煤燃烧相关产物中砷形态的前处理手段和分析方法尚缺乏。本研究采用高效液相色谱-氢化物发生-原子荧光光谱法(HPLC-HG-AFS)成功测定了电厂煤、粉煤灰和石膏中砷的形态,优化了仪器参数、提取试剂和前处理方法(超声和微波辅助)。优化后,无机砷的分离时间缩短至7 min,As(Ⅲ)和As(V)的检出限分别为1.8 ng/g和4.6 ng/g。砷形态的高效提取剂为1.0 mol/L磷酸和0.1 mol/L抗坏血酸的混合溶液。微波辅助(2000 W、80℃、40 min)和超声辅助(40 kHz、20℃、40 min)分别是煤/粉煤灰和石膏样品中砷形态的最佳提取方法。在微波和超声波辅助提取条件下,As(Ⅲ)/As(V)的回收率分别为95.8%/104.5%和90.6%/89.7%。样品分析结果表明,煤中砷主要以As(V)形式存在,As(Ⅲ)所占比例很小,而在粉煤灰和石膏中只观察到As(V)。该研究揭示了As(Ⅲ)向As(V)的转化是气态砷捕获的关键,可以为控制电厂砷排放提供科学依据。

石油烃污染土壤联合修复技术研究进展

随着石油的开采和使用,土壤石油烃污染的问题已经十分严峻,研究绿色、高效、低成本的修复技术对于污染土壤修复具有重要意义。通过总结了物理、化学和生物修复技术对石油烃污染土壤的修复效果、影响因素以及优缺点,并针对以上技术的局限性,归纳整理电动-化学氧化、电动-微生物修复、表面活性剂淋洗-生物修复、预氧化-生物修复、植物-微生物修复等联合修复技术的应用研究。

铀酰在氧化石墨烯和碳纳米纤维上吸附的研究进展

铀是核能利用过程中(包括铀矿开采加工、乏燃料后处理和放射性废物的处置等)存在的重要元素之一。铀酰( UO2^2+)具有很好的水溶性易于在环境中扩散、迁移与转化。由于其放射性和化学毒性,铀酰进入环境中将对生物和人类造成潜在的威胁。因此,开发新型的纳米材料对水中铀酰的治理具有非常重要的意义。本论文评述氧化石墨烯(GO)、碳纳米纤维(CNF)及其复合材料对铀酰的吸附过程,为实际含铀废水的治理提供理论依据,为我国核能可持续发展和核环境的保护提供技术支持。

基于CiteSpace的碳配额文献可视化分析

碳排放配额是碳市场的重要组成部分,配额的合理分配是碳减排目标实现的关键环节,也是国内外重点关注的研究领域。利用CiteSpace软件,选择Web of Science(WoS)和中国知网(CNKI)2009—2021年碳排放权分配相关文献作为数据来源,绘制网络图谱、归纳研究热点和探索发展趋势。研究表明:(1)碳配额研究领域的发文量逐年递增,CNKI数据库中的发文量略低于WoS数据库,这是由于我国碳配额领域起步较晚。但是,CNKI数据库中的发文量和WoS数据库中源自中国的发文量增长较快,表明我国在碳配额领域研究快速发展,与国际研究的前沿和热点逐渐接轨。(2)WoS数据库和CNKI数据库核心作者的研究方向和关注重点基本一致,即开展面向区域和行业等不同层面,兼顾公平、效率等不同原则的碳排放权分配方法研究以及碳市场中碳配额价格的制定和影响因素的识别研究。(3)WoS数据库和CNKI数据库的碳配额研究热点大致相同,最主要的聚类为“碳排放配额”与“碳市场”,代表了目前研究领域的两大分支。(4)未来碳配额领域需要在配额管理和发放以及碳抵消机制的完善等方面进行更深入的研究。

基于PRECIS区域气候模式的清水河流域水文预测研究

极端天气的频繁出现导致未来河流水文条件变化不稳定,使用SWAT水文模型,对清水河泉眼山水文站点处径流进行模拟与验证,再基于PRECIS区域气候模型,对清水河流域泉眼山站点处21世纪中期和末期径流变化进行模拟。结果表明:在21世纪中期和末期,随着未来温度的升高,降水量的下降,导致未来清水河的径流量有所下降,其中在世纪中期,2种情境下的径流量模拟值基本一致;而在世纪末期,由于SSP8.5的情景下降水预测值更高,产生的模拟径流量大于SSP4.5情景下的径流量。