氢能供应链中最佳运氢方式的选择

氢的运输在整个氢能供应链的经济、能耗和排放性能中占有很大比重。该文通过设计以运氢规模和运输距离为特征参数的"点对点"运输情景,对比分析了3种运氢方式(气氢拖车、气氢管道和液氢罐车)在不同情景参数下的成本、能耗和CO2排放特性。分析结果表明不同运氢方式适合不同的运输情景:在以经济性为主要评价指标的前提下,气氢拖车方式适合小规模、短距离运输;气氢管道方式适合大规模、中短距离运输;液氢罐车方式适合长距离运输。     

加氢站氢气运输方案比选

首先结合文献定性介绍了现有氢气运输方式,然后对氢气通过长管拖车、槽车及管道运输的运输成本、能源消耗及安全性进行深入研究.运输成本通过建立加氢站氢气运输成本模型进行分析,结果表明上海大规模氢气运输的长管拖车运输成本为2.3元·kg-1,液氢运输成本为0.4元·kg-1,管道运输成本为6元·kg-1.氢气液化能耗占自身低热值30%以上,约为压缩能耗的3倍左右,但气态氢气运输能耗高于液氢运输能耗.运输中尽管存在如高压、液氢蒸发以及氢脆等安全风险,但都可通过设计、规范等措施避免.根据分析结果,对于上海近期千辆级规模燃料电池汽车的发展计划,长管拖车输送氢气是最佳方案.     

混氢天然气物性规律及管道水合物生成模拟分析

氢能是一种绿色低碳的二次能源,在天然气管道中掺入氢气进行大规模运输是当前研究的热门领域。但氢气与天然气混合后因其物性参数的改变,使管道产生堵塞、氢脆、泄漏、聚积、燃烧和爆炸等问题。基于此,利用Aspen HYSYS软件,选取代表性数据,运用理论研究、数据模拟和数据分析等方法,针对不同混氢比下天然气与氢气混合后的物性变化规律和管道水合物生成情况进行模拟分析。结果表明：随着混氢比增大,混合气体温度先降低再升高,在混氢比为36%时达到最低温度;混合后气体质量密度和比热容比与混氢比呈负相关;质量焓、质量熵、质量基准热值、Z因子、热导率、运动黏度均与混氢比成正相关;随着混氢比增大,水合物生成温度降低,压力升高。可见在天然气管道中适当混入少量氢气可抑制水合物的生成;混氢天然气物性参数变化规律为探究适合不同条件下的最优混氢比、保证管道输送及使用的安全性提供了数据基础。     

液氢加氢站及其关键装备的发展现状及展望

为了更好地了解液氢加氢站系统和各个关键装备的发展现状，助力我国氢能基础设施的建设，首先给出了液氢加氢站不同发展时期的工艺流程，对氢尤其是液氢的压缩、气化、储存、运输、加注过程与加氢站风险研究分别进行了介绍，最后展望了未来我国液氢加氢站及其关键装备的发展，为液氢加氢站的规模化应用提供参考。     

基于全生命周期评价的燃料电池汽车氢能路径分析

在调研分析国内外氢能基础设施的基础上,设计了4条适合我国近期发展燃料电池汽车加氢网络的氢能路径,使用全生命周期评价方法,核算了燃料电池汽车在这4条氢能路径下的能耗和污染物排放.计算结果表明:工厂焦炉煤气制氢在4条制氢路径中的能效最高,能耗和温室气体排放最低.氢气运输距离对能耗与排放有较大影响.通过对比分析,建议我国近期应优先采用工厂焦炉煤气制氢;在远离炼焦工业但天然气资源相对丰富的地区,应采用工厂天然气蒸汽重整制氢;当氢气运输距离过长时,可采用现场天然气蒸汽重整制氢;在可再生能源资源丰富地区,应优先使用可再生能源发电进行工厂电解水制氢.     

级配在提高浆体输送浓度上的可行性

针对浆体管道输送低浓度短距离现状,为达到简化制浆脱水工艺、节约输料用水、提高运输效率的目的,通过实验证明,在现有的运输基础上,有效地控制颗粒的上限粒径和级配,改善浆体在输送中的流动性和稳定性,可以提高浆体输送浓度,降低输送能耗,进一步发挥浆体管道输送的优越性.图1,表4,参8.     

紫竹院公园竹框架房屋生命周期分析

为研究不同结构体系建筑物对环境负荷的影响,以1 m2的相同布置的混凝土结构、钢结构、砌体结构及竹结构建筑为研究对象,采用全生命周期法量化分析了原材料的获取、建筑材料的运输、建筑构件的生产、建筑物的施工等阶段的能耗和主要污染物排放。结果表明:建筑物产生的环境污染主要来自于建材的运输和生产阶段,主要表现为电力和汽油消耗以及排放了大量的温室气体。竹结构房屋是最适合人居的绿色住宅。     

长管拖车天然气瓶疲劳寿命分析

长管拖车天然气瓶在内压变化及道路运输造成的惯性载荷作用下,存在疲劳失效风险。为了明确在交变载荷作用下气瓶的安全状态,以目前广泛采用的长管拖车天然气瓶为模型,针对内压和惯性载荷作用下的长管拖车气瓶进行了疲劳分析。采用ANSYS Workbench进行模拟,得到了不同载荷条件下气瓶的疲劳寿命分布情况。分析结果表明,在内压作用下,气瓶处于有限疲劳寿命状态,但能够满足要求;当惯性载荷超过一定数值时,长管拖车气瓶处于有限寿命状态,不满足强度要求,因此要控制其受到的惯性载荷。     

建筑行业碳排放特征及减排潜力预测分析

目的 预测中国建筑行业碳达峰年限和减排潜力,明确超低或近零能耗建筑在推动建筑行业节能降碳方面的贡献,助力我国实现双碳目标。方法 通过文献查阅和实地调研,获得不同建筑类型全生命周期碳排放特征;基于建筑面积和不同能效等级建筑碳排放强度自下而上建立建筑行业运行过程碳排放计算模型,并根据不同建筑类型未来发展情况设置4种情景,预测建筑行业未来40年建筑碳排放情况。结果 随着建筑能效等级提升,建材生产阶段二氧化碳排放占全生命周期二氧化碳排放比例越来越大,而运行阶段占比相反;绿色建筑全生命周期二氧化碳排放量比普通建筑减少了20.0%左右,超低和近零能耗建筑全生命周期二氧化碳排放量相比普通建筑约减少了56.0%。随着绿色建筑和超低或近零能耗建筑发展时间提前,占比越来越大,建筑行业的达峰年限逐渐提前,峰值也逐渐降低;中速情景下建筑行业2030年达峰,二氧化碳排放峰值为26.44亿t;预测到2060年,低速、中速和高速情景下二氧化碳排放量分别比基准情景降低23.2%、29.7%和45.1%左右。结论 大力发展超低+近零能耗建筑对于推动建筑行业节能降碳具有重要作用。     

基于行业标准的木材生产作业系统碳排放

以现行林业行业标准为基础,核算标准工序下木材生产的综合能耗量,并以此计算木材生产作业系统的温室气体排放量.结果表明:在基本条件下机械化木材生产的碳排放在9.405 0~12.348 8 kg/m3,其中木材运材碳排放最大,约占65.3%~74.7%;其次为集材段(拖拉机占12.2%~15.7%,索道占11.0%~14.3%);碳排放作业过程还受气温、海拔及林型、蓄积量等的影响,尤其是采伐工序,平均条件下的油锯采伐碳排放是基本条件下的2.22倍.虽然木材运输在平均条件下的碳排放是基本条件的1.5倍,但由于木材运输阶段所占的排放比例最大,因此在实际生产中,提高车辆的使用率与尾气排放技术对降低木材生产的碳排放具有重大意义;从碳排放角度看,油锯采伐—索道集材—绞盘机装车—柴油车运材—水运到材为最优作业模式.研究结果可为森工作业过程中合理选择木材生产作业方式提供科学依据.     

燃料电池汽车能耗、排放与经济性评估

针对电解水制氢路径,深入讨论不同发电方式对燃料电池汽车全生命周期的影响;对不同发电方式下电解水制氢路径的燃料电池汽车采用GREET软件进行能耗、排放、环境影响和替代效益的建模及仿真计算;对不同发电制氢路径的燃料电池汽车综合成本进行计算和分析.结果表明,风能发电电解水制氢路径的能耗和排放最低,对环境最为友好,且经济效益相对较高,是目前实现绿色、高效使用燃料电池汽车的最可行路径.     

中国道路运输行业CO2和污染减排潜力情景分析

为了评估中国交通道路运输行业减排潜力,基于长期能源替代规划系统(LEAP)建立了LEAP-Tran模型,并应用该模型模拟分析了两种不同情景下(基准情景和综合措施情景,后者包括组织管理措施、技术进步措施和能源结构升级措施三种子情景)中国道路运输行业2012~2030年CO_2和其他大气污染物排放水平,通过估算减排贡献率识别了行业减排措施推广时间和重点部门.模拟结果表明,相对于基准情景,综合措施情景在2030年CO_2,CO,NOx,PM10和HC(碳氢化合物)污染物排放分别减少39.6%,58.6%,91.5%,79.9%和83.9%.各子情景中,组织管理措施CO_2和CO减排效果最佳,技术进步措施对其他污染物减排贡献度大,能源结构升级措施减排效果较小,但呈现增长势头.因此,道路运输行业具有巨大的减排潜力,近期减排主要通过组织管理措施和技术进步措施,如大力推广营运货车节能技术和制定更为严格的尾气排放标准.     

能耗约束下多起讫点的港口集疏运系统运输策略研究

针对如何选择多起讫点的港口集疏运系统运输策略问题,文章建立了集疏运系统的成本模型、能耗最小模型以及能耗约束下的成本最小模型。通过对集疏运网络节点的扩展,简化了问题的复杂性,并从能耗与时间范围的角度分析了能耗、时间范围和成本之间的关系,进而选择合适的运输策略。结果表明:运输策略的选择受时间范围、能耗最大量和可接受总成本综合影响;不同的模型下,运输策略存在较大差异,能耗约束促使运输策略以铁路、水路运输为主,成本约束下的运输策略则更倾向于选择公路、铁路运输。     

水平振动管内液氢流动沸腾压降的数值模拟

在液氢加注系统中,管道振动会显著影响液氢加注效率,甚至会威胁到加注过程的安全性。为了避免这种现象,确保加注过程的安全的进行,建立加注管路的三维模型,采用数值仿真的方法,从不同入口速度、振幅、频率等方面,利用CFD软件模拟并分析振动对液氢管内流动沸腾压降的影响。利用快速傅里叶变换(FFT)分析方法,得到液氢管内流动沸腾压降波动与管道振动之间的关系。研究结果表明:对液氢在输运管内流动压降影响最大的是频率,而对压降波动影响最大的是入口速度。     

中国城市居民直接能耗碳排放的空间格局及影响因素

采用2009年我国287个地级以上城市市区数据,在对人均直接能耗的CO2排放量进行测算的基础上,分析城市居民各项直接能耗碳排放在不同尺度下的空间格局,并探索其影响因素.结果表明:①城市居民人均直接能耗CO2排放量在不同空间尺度上均存在差异:从区域层面看,东北和东部地区高于中部和西部地区,北方地区高于南方地区;从省级层面看,北方高纬度地区的省份高于位置靠南的省份,中部无集中供暖的省份最低;从城市层面看,北方纬度较高的寒冷地区以及珠三角地区的城市高于其他城市;②城市居民人均直接能耗CO2排放在结构上亦存在空间差异:北方城市以集中供暖和电为主,南方城市以电和交通为主;东北地区城市以集中供暖为主,东部城市以电及交通为主,而中部和西部地区城市各项构成相对均匀;③人均直接能耗CO2排放在经济和气候因素的作用下,分别呈现出东西向、南北向的空间差异,城市规模的不同使城市居民人均交通CO2排放有所不同.     

高速公路改建工程沥青面层施工期能耗与排放量化分析

针对旧路处理、混合料拌和、运输、摊铺和碾压五个阶段,从数据收集、计算等分析了沥青面层改建工程的能源消耗及排放,建立改建工程沥青面层能源消耗与排放的量化分析模型,计算了单位质量不同沥青面层混合料在改建工程施工过程的总能耗和环境排放总量.结果表明,SMA-13混合料拌和能耗比AC-20C、AC-25C混合料高11.2%、21.2%;沥青混合料拌和时加热环节的能耗占整个拌和过程的94.5%,通过选择热值高、排放低的能源是节能减排的有效措施;SMA-13混合料整体能耗比AC-20C、AC-25C混合料高9.8%、17.7%, AC混合料随着集料公称粒径的增大,能耗降低;沥青混合料拌和环节的能耗和排放占整个施工过程的79.6%~82.0%和84.1%~85.8%,因此沥青混合料拌和是降低能耗与排放的关键环节.     

考虑通道总能耗的城际列车运行速度优化研究

在考虑不同运输方式竞争关系的基础上,探讨了能力约束下的通道客流分配方法.以乘客出行总费用及通道运营总成本最小为目标,构建了城际列车运行速度非线性优化模型,并采用遗传算法对模型进行求解.算例结果表明,模型能够有效求解含限速区间的城际列车运行速度优化问题,且随限速区间运行速度的下降,非限速区间最优运行速度呈缓慢上升趋势;对于短距离通道而言,可开行较高运行速度的城际列车,以吸引客流;而对于中距离通道而言,可适度降低城际列车运行速度,减少运营能耗.     

面向盐穴大规模储氢商业模式的副产氢供应链管理决策

在“双碳”背景下，氢能的利用成为解决能源供应并降低温室气体排放总量的措施之一。工业副产氢是一类来源广泛、生产成本低廉且潜在市场可观的氢气。然而，大规模存储设施和相应物流供应链缺乏，终端市场开拓不足，阻碍了工业副产氢的有效利用。该文在氢气可大规模存储的背景下，以盐穴收储化工厂副产氢为商业模式，研究了该商业模式下化工厂和盐穴的供应链管理决策。通过对盐穴储氢量变化、盐穴-化工厂氢气交换的动态过程等详细建模，将供应链管理决策过程整合成一个混合整数非线性优化问题。针对所提优化问题的特点，结合遗传算法和线性规划商业求解器得到最优解；通过实例分析了供应链管理决策优化带来的经济效益及其对参数的灵敏度，得出了产量和运输距离如何影响化工厂运输路径和运输方式的一般性结论，并对市场需求变化对售氢收益的影响进行了研究。研究结果表明：所提模型可为盐穴-化工厂副产氢供应链中各参与者的决策提供依据，所提商业模式可为化工厂和盐穴提供新的收入来源，并能减少工业废气排放，提高资源利用率。     

中国钢铁工业流程结构、能耗和排放长期情景预测

为了准确预报我国钢铁工业未来生产结构、能耗和排放情况,构建了钢铁生产、加工、消费、折旧的全生命周期模型和基于人均钢铁存储量的产量预测模型,结合工序能耗和排放特征,针对基准、折旧寿命延长、废钢回收率提升、能源效率提高及综合等五种情景进行了情景预测.中国钢铁产量、能耗和排放会历经一个峰值后下降,电炉短流程会逐渐替代高炉长流程成为主流.流程结构转变是未来中国钢铁行业节能减排的关键"红利",而节能技术的作用在后期越发凸显.中国钢铁行业要达到2050年减排一半的目标,需结合综合情景实施生产结构调整、废钢回收、节能减排技术推广等相应措施.     

部分充液罐车动力学特性的数值模拟与分析

为了保障罐车的运输安全,针对罐车罐体内液体的动力学特性进行了研究.基于欧拉-欧拉多相流模型对罐车在公路制动和转弯过程中罐体内液体的晃动过程进行了数值模拟,通过改进罐车转弯时横向离心力的施加方式,建立了一种更为准确的罐车运动物理模型,同时分析了充液比、刹车速度和转弯半径对罐车罐体运动状态的影响,并提出了一种数值计算方法.模拟结果表明:罐车制动时在行进方向上的受力随充液比的增加非线性增大,随减速度的增大线性增大;罐车转弯时所受的横向稳定转矩随充液比的增加线性增大,随转弯半径的变化非线性变化.所提方法可以计算获得罐车转弯过程中的最小临界转弯半径,这对于保证罐车的安全运行,尤其是装有化学试剂的罐车具有重要的参考价值.