基于全生命周期的O2/CO2循环燃烧电厂的技术-经济评价

利用生命周期评价(LCA)和全生命周期成本(LCC)方法对2×300 MW 燃煤电厂和改造后的O₂/CO₂ 循环燃烧电厂进行技术-经济分析, 分别计算了全生命周期内的CO₂排放量、成本费用、发电成本以及减排成本. 计算结果表明, 全生命周期内, 在不考虑CO₂ 压缩情况下改造后的O₂/CO₂ 循环燃烧电厂CO₂ 减排率可达77.09%左右; 年成本费用约增加了5.9%, 净功率下降了约21.33%, 发电成本约增加34.77%, 减排成本约为28.93 USD/t; 在考虑CO₂ 压缩的情况下CO₂ 减排率约为73.35%左右; 年成本费用约增加了9.35%, 净功率下降了约26.70%, 发电成本约增加了49.13%, 减排成本约为45.46 USD/t. 在不考虑CO₂压缩情况下碳税约为24 USD/t 和在考虑压缩CO₂情况下碳税约为34 USD/t 时, 才有利于促进现有燃煤电厂改造进行CO₂ 减排.     

钢铁生产流程物流-能流-环境作用机理及广义热力学优化

将有限时间热力学、构形理论和(火积)理论等现代热学理论与冶金流程工程学相结合,提出钢铁生产流程广义热力学优化理论.在搭建钢铁流程能耗排放仿真平台和建立分析与生命周期评价结合的物流-能流-环境作用评价方法的基础上,基于钢铁生产流程广义热力学优化理论对单体组件、工序模块、功能子系统和流程进行物流-能流-环境作用机理研究,并开展多学科、多目标的广义热力学优化.优化后流程和工艺的选择、物流和能流的分配、余能余热综合利用更加合理,流程系统得到集成、运行调控更加合理,物流-能流-环境得到综合协调,实现流程能源的高效配置和余能的梯级利用,系统能耗和排放显著降低.本文通过探索钢铁生产流程高效、节能、减排技术途径为钢铁联合企业能源环保中心的设计运行提供了理论支撑,也为一般物质转化过程高效节能的相关共性问题的解决提供了研究平台,奠定了科学和技术基础.     

基于能值分析的生态经济系统综合研究:以河南省为例

基于能值分析方法,对1990~2011年间河南省生态经济系统的能源和自然资源利用状况、投入与产出、环境承栽量和可持续发展指数等进行综合分析与评价。结果表明:1990~2011年河南省生态经济系统总能值输入呈递增趋势,从1990年的1.61×10~(23)sej增至2011年的7.46×10~(23)sej,其中不可更新资源能值投入由1.51×10~(23)sej增至6.91×10~(23)sej,占能值总投入中的比重约94%;人均能值和能值密度分别从1.86×10~(15)sej上升至7.94×10~(15)sej,0.97×10~(23)sej·m~(-2)上升至4.47×10~(12)sej-m~(-2);环境承栽量从14.27上升到66.85,能值投资率从0.004上升到0.08;可持续发展指数呈显著降低趋势,从19.30下降至0.19。从整体上说明河南省生态经济系统正处于不可持续性的消费型发展阶段。     

控制CO2排放的能源科技战略综合研究

探索符合我国国情的控制CO2排放的技术路线和政策,是本世纪能源、环境和管理三个学科领域共同关心的重要研究议题。在能源环境交叉领域寻求潜力和突破口,同时强调技术路线研究与政策决策研究之间的有机结合。通过分析控制CO2的科技难点,探索能量转化利用与CO2分离一体化原理、能源环境相容的系统集成理论,提出了低能耗甚至零能耗分离CO2的新型能源环境系统,给出了适用于控制CO2排放的技术路线和政策综合评价的方法学和模型体系框架。还构思了适合我国国情的控制CO2排放的全国能源网络和政策框架,试图开辟能源与温室气体控制协调发展的新方向。     

钢铁产品生命周期数据库研究与开发

高质量的本地化数据库是生命周期评价(LCA)研究的重要基础,企业数据库是其主要来源和基本构成单元。本文提出了中国钢铁企业LCA数据库研究与开发的主要方法,包括:(1)系统边界与数据范围划分方法,将产品废弃后循环再利用阶段纳入其中,反映该方法的导向性是促进废钢的回收再利用;(2)钢铁产品的生命周期清单计算方法,特别是针对钢铁企业复杂系统的分配原则,将钢铁生产单元划分为类似功能系统和多功能系统,分别应用物理化学属性和系统扩展法进行分配;(3)钢铁产品生命周期影响评价计算方法。     

煤粉空气分级柔和燃烧及排放特性

柔和燃烧(又称无焰燃烧)能有效降低煤粉燃烧NO,CO的排放,空气分级燃烧同样有利于降低NO排放.为了探索新的燃烧方式,进一步降低燃煤锅炉NO_x排放,本文进行空气分级柔和燃烧特性及排放的实验研究.实验采用直径为500 mm,长度为3000 mm,热容量为0.3 MW/m~3的气流床装置.研究内容包括:炉膛流场分布规律;一二次风量占比、燃尽风入口位置对煤粉燃烧时炉膛内温度场,出口处NO,CO排放的影响规律.实验结果表明:一二次风量占比增大时,NO排放先降低后增加,CO排放逐渐降低;燃尽风入口位置靠近烟气出口有利于降低NO排放,但CO排放有所增加.当一二次风量占比为0.7,燃尽风入口位置为2600 mm时,NO排放仅为139.8mg/Nm~3(本文中的NO,CO排放量统一折算到氧气浓度为.ф(O_2)=9%时的排放量).飞灰中含碳量比无空气分级时稍微增加,燃烧稳定性没有明显变化.     

低碳经济下中国CO_2排放量预测分析

为了准确分析CO2的排放量以便有效控制其释放,统计收集我国历年CO2总排放量及各类能源消耗的CO2排放量分别构成时间序列,对每一个时间序列分别利用GM(1,1)模型、DGM(1,1)模型、微分Verhulst模型以及差分Verhulst模型进行拟合,并比较它们的拟合精度。最后分别选取拟合精度最高的模型对各类能源消耗所释放的CO2量以及CO2总排放量进行预测。预测结果表明:我国CO2总排放量及各类能源消耗所排放的CO2量在未来一段时期内将迅速增加,但由天然气消耗所排放的CO2量的增速明显高于煤炭与石油所排放的量。且煤炭和石油消耗所排放的CO2量的增长率有下降趋势;天然气消耗所排放的CO2量的增长率有逐年上升的趋势。最后,根据目前CO2排放量状况提出一些政策建议以供参考。     

科技政策、科研管理评论与报道

中美医学科学研究体系与管理有以下特点 :(1)资助和管理的政府机构 ,我国主要有国家科学技术部、国家自然科学基金委员会和国家卫生部 ;美国主要是国立卫生院 (NationalInstitutesofHealth ,NIH)。 (2 )项目的资助模式上 ,我国为“3+ 2”计划体系 ,即三大项目体系 (国家高技术研究发展项目计划 ,国家科技攻关计划和基础研究计划 )和两大科技平台条件建设体系 (研究开发条件建设计划和科技产业化环境建设计划 ) ,不同基金资助基础到产业化研究的不同阶段和类别 ;NIH基金按疾病领域、经费和院内、外研究机构 ,从基础、应用基础和平台条件建设以及产业化整体系统资助。 (3)管理和运行模式上 ,我国有两种模式 ,一是国家部委到地方科委再到高校和科研院所 ,二是国家部委直接到各高校和科研院所 ;NIH直接到高校和各科研院所。 (4)基金的构成特点上 ,我国医学科学研究来自三大项目和两大条件计划体系的每个部分 ,申请项目必须根据项目研究的不同性质和阶段找准计划体系中不同计划的特定资助方向 ;NIH基金系统支持医学研究的各个领域和不同研究阶段。 (5 )经费的投入上 ,我国医学科研经费投入约占总科研经费投入的 2 0 %左右 ,历年投入总和只相当于NIH一年经费的几十分之一。 (6 )规划计划上 ,NIH宏观和微观相结     

基于(火积)理论的火力发电节能优化研究

提高能源利用效能,是控制化石能源总量,进而实现2030年碳达峰、2060年碳中和目标的必要途径.接近我国总装机容量50%的火力发电机组全工况节能降耗在用能能效提升中具有关键作用.新物理量"(火积)"的引入贯通了系统能效与关键设备内部各物理量场、传热传质表面结构参数、运行方式之间的关联,为火力发电系统的全工况节能降耗提供了新视角.本文梳理了(火积)耗散分析方法在火力发电热力系统节能中的应用成果,重点阐述了基于热量(火积)耗散、动量(火积)耗散以及质量(火积)耗散的锅炉尾部烟道及火电机组冷端换热网络的优化方法;并对有待深入解决的问题和未来的研究方向进行展望,分析各关键子系统的节能潜力和优化目标,以期为进一步提升能源转型时期火电机组的节能运行水平提供参考.     

三峡库区典型滑坡危险度评价方法探讨

随着滑坡学的发展,如何定量和客观的评价典型滑坡的危险度越来越得到关注,根据典型滑坡的强度指标和发生可能性指标建立典型岩质滑坡危险度评价指标体系,利用信息熵原理,结合巫山县21个典型岩质滑坡计算各评价因子客观权重,建立定量评价模型.计算巫山县21个典型岩质滑坡的危险度,通过实地调查对评价结果进行对比验证,危险度评价结果处于高危险度的有3个点,占14.2%;中等危险度14个,占66.7%;低危险度4个,占19.1%;准确率达90.4%,此模型可作为评价典型滑坡危险度的新方法进行推广运用,为滑坡的防治提供依据.     

高光谱卫星海洋遥感资料辐射精度评价模型研究

对于海洋水色遥感卫星来说,辐射定标精度作为一项重要的核心指标,恰恰是目前我国自主海洋水色卫星存在的不足之处,需要对遥感器进行系统的在轨辐射测量精度评价.文中基于大气辐射传输理论开发了一套高光谱卫星海洋遥感资料辐射精度评价模型(HRSREM),可以比较精确地计算出卫星平台接收到的遥感反射率,来衡量可见光遥感数据的测量精度.通过Gordon查找表方法对HRSREM模型的大气Rayleigh散射和气溶胶散射分量的精度验证,表明模型对两种大气散射计算误差小于2%;利用海上现场ASD高光谱仪测量的天空光反射率对模型的前向散射计算结果验证,其光谱平均相对误差约5.4%;利用宽视场海洋水色扫描仪(SeaWiFS)数据对模型的大气顶遥感反射率计算精度进行验证,其相对误差小于3.5%,说明HRSREM模型对卫星遥感资料的光谱辐射测量评价具有很高的精度.利用HRSREM模型对高光谱遥感卫星Hyperion在澳大利亚附近海域测量数据进行精度估算,可见近红外波段的光谱平均相对误差约为7.3%;对中分辨率成像光谱仪(CMODIS)数据精度评价结果表明,CMODIS存在较大的测量误差,特别是近红外波段的定标系数明显偏大,需要重定标来提高定量化处理和应用水平.     

时变能量网络建模与分析

不同类型的能源系统通过能量转换设备(感应电动机、离心泵等)相互耦合,研究能源系统的动态特性及其仿真方法对综合能源系统优化设计及性能分析具有重要的实际意义.为对时变能量网络进行建模和分析,本文从能量本质的角度出发,通过深入探讨能量传递及转换机理,分别建立时变传递线(管)路和能量转换设备的能量网络等值模型.在时变能量网络模型的基础上,提出通过构建时变能量网络方程(包括状态方程和输出方程)对综合能源系统的动态特性进行建模仿真的分析方法,最后通过具体算例对本文所提分析方法的有效性及实用性进行验证.本文的研究内容为时变能量网络的建模、分析、优化及规划奠定了基础.     

(火积)方法在低品位工业余热利用的换热网络优化中的应用研究

低品位工业余热的有效利用对提高能源利用效率、减少CO_2排放具有重要意义,能量系统集成和相应的换热网络优化是余热利用的有效方法.(火积)方法可以量化换热过程中的不可逆性,能够指导和评价换热网络的优化,但是(火积)方法在余热利用的换热网络优化中的实际应用案例较为缺乏.本文基于(火积)方法对某工业园区蒸汽凝水余热利用的既有换热网络进行了分析,通过减小换热过程(火积)耗散的原理进行了换热网络优化,使得高品位余热用于驱动吸收式制冷机满足当地的空调制冷需求,将高品位余热排放转换为低品位余热排放.优化的换热网络指导了实际蒸汽凝水余热利用工程改造.实验测试结果表明,采用的海水直接冷却的吸收式制冷机的制冷量达到3430 kW, COP达到0.76.蒸汽凝水换热过程的(火积)耗散降低了57.3%,蒸汽凝水余热利用的热效率和?效率分别提升了55.8%和81.1%,验证了(火积)方法在低品位余热利用换热网络优化中应用的有效性.     

复杂能源系统结构演化和评价的新模型

能源系统作为开放的有机整体,是一个无确定边界的、与环境耦合的实体。定义了描述该实体的新物理量,由此建立了能源系统演化和评价的新模型,对“参考情景”、“可选择情景”以及“高经济增长情景”三种模式下的中国能源系统结构演化进行了案例分析,得到了合理的结果。该模型也为一般的社会经济系统发展提供了比笛卡尔一牛顿式的机械模型和熵增的热寂模型更合理的图景。     

低温保护剂微液滴在液氮表面的Leidenfrost效应及分析

借助红外摄像和图像分析技术,并结合非等温结晶动力学模型理论分析,系统研究了微量低温保护剂溶液在液氮表面的Leidenfrost效应及其影响因素.研究结果表明:微水滴的相变温度最高(约273K),最大结晶度变化率达到3×10~(-2),最大运动速度值为100~130mm/s,但其Leidenfrost时间最短;随着低温保护剂浓度的增大,其相变温度降低(20%和50%甘油分别约为250和225K),结晶变化率显著减小(20%和50%甘油分别约为1.4×10~(-3)和7×10~(-7)),其最大运动速度值也会降低(20%和50%甘油分别为90~120和85~105mm/s),且Leidenfrost时间会随着浓度增大而增长;Vs55的相变温度最低(约158K),结晶度变化率最小(约2.8×10~(-16)),最大运动速度值降低到75~95mm/s,且其Leidenfrost时间最长(约是水的2~3倍);微液滴体积越大,其Leidengfrost时间越长,但对低浓度溶液(水和20%甘油)最大运动速度的影响不大,而对于高浓度溶液(50%甘油和Vs55)则是呈现出"体积越大,速度越快"的变化趋势.这些结论对于微液滴玻璃化保存生物样本方案的优化设计具有重要的指导意义.     

重庆市生态承载力评价研究

通过生态足迹分析法,以2006年统计数据为基础,对重庆市"十五"末期的生态承载力进行评价.结果表明,重庆市人均生态赤字0.823461 hm2,总生态赤字2609.68万hm2,化石燃料、林地、耕地三类生态生产性土地对生态赤字的贡献率达81%,其中化石燃料达55%,对资源和生态环境造成了巨大压力.综合分析表明,重庆市生产、生活强度超过了生态系统的承载力,导致能源紧张、生态系统功能脆弱等生态问题,生态环境恶化,经济社会发展处于一种不可持续的发展状态.同时,为改善生态环境提出了对策建议.     

工业大数据驱动的核电装备智能设计-制造-服务技术与应用

针对核电大数据集成管理缺乏适应性和应用价值有限的问题,提出了一种基于工业大数据分析架构的核电装备智能设计制造服务体系.首先,基于核电大数据的领域特性设计了核电装备全生命周期数据空间,通过业务系统数据与主数据两个层次,实现海量多源异构数据分布式存储,并提出模型驱动的核电大数据应用模式.在此基础上,基于数据空间提出了核电装备智能设计制造服务体系框架和关键技术,包括基于模型数据知识联合学习的智能协同设计、多阶段数据融合驱动的质量管控与精准追溯、高维动态边缘数据驱动的运行服务智能诊断预测等技术,为生产决策和运作管理提供依据,促进核电装备安全性、可靠性和经济性指标持续优化.最后通过核电装备典型业务场景来验证所提框架和技术的有效性,并取得了良好的应用效果,为未来核电大数据协同管理和智能应用提供参考.     

中美医学科学研究体系与管理分析

中关医学科学研究体系与管理有以下特点：(1)资助和管理的政府机构，我国主要有国家科学技术部、国家自然科学基金委员会和国家卫生部；美国主要是国立卫生院(National Institutes of Health，NIH)。(2)项目的资助模式上，我国为“3 2”计划体系，即三大项目体系(国家高技术研究发展项目计划，国家科技攻关计划和基础研究计划)和两大科技平台条件建设体系(研究开发条件建设计划和科技产业化环境建设计划)，不同基金资助基础到产业化研究的不同阶段和类别；NIH基金按疾病领域、经费和院内、外研究机构，从基础、应用基础和平台条件建设以及产业化整体系统资助。(3)管理和运行模式上，我国有两种模式，一是国家部委到地方科委再到高校和科研院所，二是国家部委直接到各高校和科研院所；NIH直接到高校和各科研院所。(4)基金的构成特点上，我国医学科学研究来自三大项目和两大条件计划体系的每个部分，申请项目必须根据项目研究的不同性质和阶段找准计划体系中不同计划的特定资助方向；NIH基金系统支持医学研究的各个领域和不同研究阶段。(5)经费的投入上，我国医学科研经费投入约占总科研经费投入的20％左右，历年投入总和只相当于NIH一年经费的几十分之一。(6)规划计划上，NIH宏观和微观相结合，研究领域和战略有机统一，将分子医学作为未来10年的方向，面向未来的人才建设和重铸临床研究作为研究战略，科学性和学术性强。     

基于油水产出动态的水驱油藏连通性评价新方法

针对当前连通性评价模型仅能预测产液动态数据、现有分流量方程不能准确表征整个含水变化周期内产出特征的内在缺陷性,基于油水产出动态数据,建立了一种可快速反演水驱油藏井间连通状况的连通性评价新方法.该方法将油藏离散为一系列以生产井为中心的控制单元(CRMP),通过CRMP电容模型和分段含水率表征方程进行井点液量计算和含水率追踪,获取井点处的生产数据;在此基础上,采用新近提出的随机近似梯度StoSAG优化算法实现动态数据预测值与观测值的自动拟合,快速反演连通系数、时滞常数、泄油孔隙体积等参数.应用实例表明,相比于集合卡尔曼滤波(EnKF)算法和投影梯度算法,StoSAG算法鲁棒性更强,油水动态数据拟合效果好,连通性评价结果可靠;相比于单一的Koval方程,分段含水率表征模型能够更好地反映全生命周期内的产水规律,适用范围更广.     

考虑孔隙压密的岩石非线性变形行为计算分析

含孔隙裂隙岩石的非线性变形对分析岩体工程中的力学响应和安全评价具有重要意义.需要考虑岩石的孔隙性建立能够反映岩石变形非线性特性的本构模型.本文首先分析了岩石非线性变形的力学机理,将岩石的全应力应变曲线分成两段.然后对两段分别建立本构关系:在压密闭合阶段,提出压密因子的概念,以表征孔隙率变化对岩石变形特性的影响;除压密闭合阶段外的另一阶段,基于损伤理论,采用岩石细观单元本构模型来描述,以最大拉应变准则和摩尔-库仑准则作为损伤判断准则.借助有限元分析软件COMSOL Multiphysics,通过MATLAB编程实现对该模型的数值求解.为验证模型的正确性,将数值模拟得到的结果与试验数据进行对比.最后,对6种孔隙率不同但岩石基质相同的岩石进行了单轴压缩破坏过程数值模拟.研究结果表明:运用提出的压密因子所建立的本构模型可以很好地模拟岩石的压密闭合阶段的非线性,对同种岩石孔隙率越大单轴抗压强度越小,随孔隙被压密弹性模量越来越大.