间歇或连续运行下能源管廊热力响应特性现场试验∗

能源管廊作为能源地下结构的重要形式之一，不仅可以经济高效地提取浅层地温能，而且可以调控地下综合管廊温度、降低运维成本。依托南京雨花台区软件谷杆线迁移地下综合管廊工程，在管廊的底板、侧板及顶板内埋设换热管形成能源管廊，实测换热系统进/出口水温、底板温度及热致应力等变化规律，探讨间歇或连续运行模式下，能源管廊系统运行过程中的换热效率及管廊结构热力响应性能。研究结果表明，与连续运行模式相比，间歇(12 h)运行模式下能源管廊换热效率基本不变、管廊结构热致应力可以减少约 50%；间歇(12 h)或连续运行模式下，换热效率分别为 83.6和 82.5 W/m2 ，底板热致应力分别为 0.63和 1.17 MPa；邻近管廊段产生 0.22 MPa的压应力。     

月球氦_3核魅力助解能源危机

几次世界能源会议上都有专家提出开发新能源的急切需求.他们认为,眼前的能源趋势是严峻的,大约再过60年之后,现在广泛应用的煤炭、石油、天然气等传统能源将出现短缺危机.到时会制约各国丁农业的快速发展.从开源角度上说,一些专家寄希望于热核反应堆的工程开发,以解决这个制约发展的难题,但是这种获得电能的方法同时会产生大量原子放射性废料.核废料如果隐藏处理不当会给人类带来巨大的灾难,政府花费巨资还是难以攻克这一难题,这让人们头疼不已.     

城市能源隧道开发潜力及效益分析北大核心CSCD

城市地区土地资源稀缺,使得20世纪以来城市地下空间的开发利用得以蓬勃发展。地下基础设施除了实现结构功能外,还可以作为浅层地热能采集系统与地层进行热量交换。在城市地区,交通隧道比建筑基础具有更广阔的作为能源地下结构的利用空间。以上海地铁为例,根据上海市的水文和地质环境,研究以城市尺度进行能源隧道建设的地热能开发潜力及其经济与社会效益。结果表明,与上海市2030年规划地铁线路同等规模的能源隧道的年度采集能量总量可达35亿kWh,经济收益超过15亿元,每年可减少CO_(2)排放量200万t以上,相当于上海市20%的住宅取暖或制冷所需的总能量,投入成本在10年左右可回收,说明能源隧道拥有巨大的开发潜力和广泛的应用前景。     

基于离散元法的能源管传热过程模拟

采用自主研发的离散元软件MatDEM,依据能源管桩的现场热响应试验,提出了能源桩离散元数值模拟的建模方法,对能源管桩的热响应试验过程进行了模拟研究,得到了桩周土体的位移分布,桩芯和桩周土体的温度分布,通过与现场实测数据的对比,验证了利用离散元法研究能源桩换热性能的有效性,该方法在研究能源桩与土体的热-力学行为特征方面具有广阔的应用前景。     

村镇能源供应系统防震减灾建设布局研究

从"5·12"汶川大地震的应急救援工作中可以看出,基础设施的大面积损毁,严重制约了灾后营救的速度和效率。尤其是能源设施,直接制约了灾后其他基础设施功能的发挥。本文从能源系统规划的一般角度出发,结合村镇特点,考虑防震减灾布局的要求,包括:区域共享、网络布局以及利用村镇特有设施建设等,建立了村镇能源系统防震减灾布局模型,可以显著提高村镇能源供应系统抵御地震灾害的能力。     

考虑径向温度效应的能源桩荷载传递分析方法研究

针对能源桩受温度作用影响时的承载特性难以量化,提出考虑径向温度效应的荷载传递法对能源桩热-力耦合作用下的受力特性进行研究,评估温度变化对能源桩的影响,研究桩身轴力、桩侧摩阻力的分布状态,并以昆山能源桩的现场测试为依托,验证了本文方法的可行性。计算结果表明,温度作用对能源桩桩身应力应变状态有显著影响,当桩体受极限荷载与温度作用时,侧阻力发挥的作用几乎不大,在降温作用下能源桩桩顶会产生残余变形,因此在能源桩设计时应以降温作用时的沉降值为标准进行折减,考虑能源桩的设计承载力。     

减少环境灾害高效开发油页岩的集成技术分析

能源是经济发展的动力,面对世界能源资源的日益短缺以及国际石油价格猛涨的局势,开发利用新能源已迫在眉睫。介绍了油页岩的特性和用途及其开发前景;提出了油页岩综合利用的“集成技术”,阐述了该技术的重要思想,详细分析了其经济效益,为油页岩的高效开发利用提供参考。     

能源隧道热响应试验数值分析与适用性评价

以能源桩和能源隧道为代表的能源地下结构是一类节能环保的地下结构形式,能源隧道的理论研究与实际应用还处于起步阶段,相关测试与设计方法还不够成熟。以新八达岭长城站能源隧道试验段为研究背景,利用COMSOL软件对能源隧道热响应试验进行了数值分析与适用性评价,对TPT测试工况进行了数值模拟,经验证与现场实测结果吻合较好;对线热源传热模型用于能源隧道TRT试验的适用条件与方法做了初步探索,利用相对热效率的概念对模拟结果进行了分析。结果表明,线热源传热模型不能直接用于分析能源隧道TRT试验结果,但是T_fln(t)曲线的斜率与模型输入的围岩导热系数线性相关,可定义相对热效率来反映围岩导热系数对隧道埋管换热器换热能力的影响。     

基于源网荷互动的分布式能源消纳方法

分布式能源发电的不确定性给电网公司消纳新能源带来了极大的挑战,电力物联网全域感知技术为分布式能源消纳提供了有效的数据支撑,故提出了一种基于源网荷互动的分布式能源消纳方法,构建了分布式能源总功率预测方法,采用自回归移动平均算法对新能源发电功率进行预测,并建立分布式能源发电波动影响因子,分析新能源发电波动对电网带来的影响。根据源网荷的互动情况,采用离群点自趋优算法,实现新能源机组有功功率精准控制,有效推动分布式能源的消纳。仿真验证表明：采用离群点自趋优的新能源机组控制算法能根据电网运行情况,自动调控分布式能源、电网资源,实现分布式能源最大化消纳,有效提高了园区分布式能源的经济运行水平。     

关注地下蕴藏的“大热源”

<正>伴随着经济的高速发展,电荒、水荒、油荒接踵而至,拉闸限电、煤炭紧缺、油价上涨,一个接着一个,让人无可奈何,"能源危机"已成为人们心头挥之不去的阴霾。而来自能源专家的建议却令人为之一振。2009年8月30—31日召开的全     

用于机场道面融雪的能源桩系统优化研究北大核心CSCD

研究以数值分析为手段,以能源桩系统为对象,将融雪过程以微分方程的形式输入至数值模型,分析桩内回路对能源桩取热的影响,比较增设储热水箱与直接利用浅层地热能对系统融雪效果的不同。结果表明:能源桩内部回路为螺旋型布置时,能够提供较多的浅层地热能。利用能源桩系统为道面提供热量进行融雪,随持续时间的增加,可融雪面积减小。当增设储热水箱时,系统运行过程分为雪前储热和雪中融雪两个阶段。保证水箱在雪前储热阶段达到稳定温度,有效增加可融雪面积,并随储能水箱体积的增加,达到稳定温度所需时间增加,可融雪面积边际效用递减。在实际使用过程中,增加储能水箱可明显提升能源桩系统的融雪水平,水箱体积的确定需要根据融雪能耗和机场管理情况综合确定。     

基于物联网技术的多能源设备数据采集方法

针对宁东新能源化工基地水、电、气、热、冷等多能源设备数据采集速率低,质量差的问题,提出了1种基于物联网技术的多能源设备数据采集方法。本方法综合考虑水、电、气、热传感设备的监测细粒度、联动控制策略等因素,建立多能源设备数据采集模型。在此基础上,基于物联网技术,对多能源设备进行并发数据采集,实现多采集策略协同处理和高速采集,并按目标时间将多能源设备采集数据分类存储在智能融合终端中,以开展综合能源边缘控制。应用结果表明：本方法可面向综合能源多尺度采集性能指标和差异化数据结构,实现多能源数据自趋优协同采集,提高多能源采集的准确性与传输效率。     

能源桩试验材料热力学参数测试研究

提出在传统混凝土能源桩的基础上加入相变材料和钢纤维来提高能源桩的换热效率,通过钢球封装相变材料不仅将相变材料应用于混凝土,而且钢纤维和钢球的高导热特性可以改善相变材料导热性能上的不足,提高相变储能混凝土的导热性,为相变材料在能源桩工程的应用提供参考依据。通过相变钢纤维混凝土材料不同热力学参数测试的具体过程和结果发现纤维增强型混凝土破坏时没有明显的碎块和崩落,是因为钢纤维与裂缝两边混凝土之间的粘结应力起着约束裂缝开展的作用,从而降低混凝土脆性破坏程度;另外钢纤维可以很好的补偿低导热的相变材料所带来的缺陷,使能源桩整体的导热性能得以提高;钢纤维会降低混凝土的比热容,但砂率对混凝土的比热容有明显的影响。此结果会为后续评估和优化能源桩热交换系统提供参数指导。     

饱和砂土地基相变桩的热力学特性试验研究

能源桩是一种新型的能源地下结构,相变材料能够改变自身状态来提供潜热。制作相变混凝土能源桩来实施室内大尺寸模型试验,将直径为0.2 m,长度为1.5 m的相变能源桩放入长宽高分别为2.45 m×2.45 m×2 m的模型箱中,模型箱中为饱和砂土地基。随后对能源桩施加三次循环温度荷载,测量桩体内部以及桩周土体温度的分布,并对相变能源桩的力学特性进行监测和分析,研究了循环温度荷载下相变能源桩的应力应变以及桩顶位移。研究结果表明:① 能源桩在循环温度荷载作用下产生的温度变化会给桩周土体带来一定的温度累积;② 沿桩身深度方向及桩体内部同一平面内都存在着不均匀的应力应变分布;③ 桩顶位移随温度循环过程变化,温度循环结束后会产生不可恢复的塑性位移。     

压缩空气下FRPC能源桩承载特性分析

可再生能源储存系统是利用钢筋混凝土桩基础来储存由太阳能板产生的可再生能源,可再生能源以压缩空气的形式储存在空心截面的桩基内,桩基础作为上部结构的承载结构,不仅要承受上部结构荷载,还要承受土体的反作用力和压缩空气的压力。然而,混凝土在拉应力作用下易产生裂缝,导致钢筋混凝土桩储存能源的使用性能和耐久性受限。为了克服传统钢筋混凝土能量桩的这些缺陷,针对各种FRP(Fiber Reinforced Polymer)-混凝土复合桩基础储能和承载的双功能进行研究。综合考虑结构荷载、土体的反作用和压缩空气热动力循环引起的内部空气压力的共同作用,对多种形式的复合能量桩基础体系的适用性进行了综合有限元分析。研究表明,内侧和外侧的FRP管可以有效提高使用性能和耐久性,相对于钢筋混凝土桩,FRPC管桩的使用可靠性和耐久性性能更高。     

长期循环温度下能源桩‑土热传播特性研究∗

开展了桩长 52.5 m、桩径 1.05 m 的能源桩?土热传导离心模型试验,揭示了三十个周期的冷热循环温度作用下能源桩?土传热规律,基于 ABAQUS 有限元数值模拟,建立了桩周土体温度场长期数值计算模型,并将其与离心模型试验结果进行了对比验证。结果表明：各循环温度区间变化模拟值与实测值整体波动具有很好的一致性,各周期内最大相对误差为 5.6%,整体误差较小,验证了模型的合理性;长期冷热循环温度作用下,能源桩整体运行效率存在降低趋势;桩端土体的温度变化滞后于桩体中部区域土体,因此在进行能源桩内管道布设时可以考虑桩端部分区域内适当加密,提高能源桩的换热性能;热循环阶段,模拟值变温区峰值高于实测变温区峰值,而在冷循环末期,模拟值较小,且距桩不同距离位置处实测值相对应的变温时间区间,相较模拟值变温区间均存在一定程度的后延,且循环周期越多时间区间后延效应越明显。     

世界上另一个能源宝库——北极

北极蕴藏900亿桶原油现代语境下的＂北极开发＂,主要是指开采北极的能源。北极是指环绕在地球北极点周围的地区,由被巨大冰原覆盖的北冰洋和环绕在其周围的冻土带组成。在这片天寒地冻的广袤地带,储存着令人艳羡的能源。美国地质调查局2008年发布评估报告称,北极地区可用现有技术开发的石油储量高达约900亿桶,可供全球使用近3年。此外,北极的天然气储量估计为47万亿立方米。北极石油和天然气储量,分别占全球未开发的石油和天然气储量的13%和30%。     

考虑地基刚度分区的能源支护桩有限元模拟北大核心CSCD

能源支护桩在工程实践中已有应用,但国内外相关研究甚少。以雄安城市计算(超算云)中心能源支护桩的应用为背景,使用COMSOL Multiphysics软件对深基坑桩锚支护结构进行了基坑开挖和变温过程的有限元模拟。在开挖模拟中通过对比模拟结果和现场实测数据,优化了模型参数设置,提出了同时考虑回弹区土体的卸载状态、剪切区土体的小应变刚度以及土体刚度随深度增加而增大的“地基刚度分区”建模思路;在基坑开挖模拟的基础上,研究了不同温度荷载对支护桩变形和内力的影响,并对如何在工程设计计算中考虑温度荷载对支护桩的影响提出建议。结果表明,考虑地基刚度分区的建模方法能有效优化基坑开挖线弹性模型的模拟结果,温度荷载对支护桩的变形和内力影响较小,工程设计时可以忽略。     

大有作为的"绿色化工"--未来的可再生柴油

20世纪可谓“石油世纪”，石油在社会发展中的作用和战略价值日益重要，其消费迅猛增长，其开采如同对大自然的掠夺。结果是：21世纪的前50年，人类已步入石油短缺和枯竭的时期。找寻代替石油的新型能源已成为当前重大而迫切的战略问题。其解决的主要途径和方法尚待探讨和研究，但“绿色化工”——可再生生物柴油是最有潜力的途径和方法之一。     

能源桩-土体接触力学特征试验装置的研发与应用

研发了能源桩-土界面特性测试仪,在测试仪中安装可控温钢筋混凝土模型桩,在桩周围填充各类土体,模拟不同地基中的能源桩。通过对土体施加一定的恒定竖向荷载模拟不同深度的土层。模型桩中安装有换热管,利用低温恒温水浴,通过循环液控制桩体的温度,模拟能源桩吸热、放热过程。利用铂电阻温度传感器测量桩和土体的温度;利用安装在桩体表面上的微型土压力计测量桩-土界面的法向应力;利用FBG准分布式光纤传感技术测量桩体的周向变形。以砂土地基为例,通过冷热循环试验,准确得到了桩温、土温、桩-土界面的法向应力和桩的周向变形,说明EPSICA可以用于揭示桩-土界面的接触力学特征,为能源桩的热、力学行为研究提供了新的手段。