《巴黎协定》下中国燃煤发电耗水压力的长期评估

水资源匮乏问题越发严重的背景下,电力部门对水资源需求仍不断增加。该研究基于世界资源研究所（WRI）开发的“水道”水风险地图集定义了煤电机组耗水压力指数（煤电机组耗水量与当地可用水资源总量的比值）,并基于微观煤电机组数据库,在全球2℃温升目标下考虑机组是否提前退役以及有无新增装机两种情况,设定了4种不同的煤电逐步退出情景来评估它们对中国煤电机组耗水量及耗水压力空间分布变化的影响。分析结果表明：①2019年中国煤电机组总耗水量约48.29亿t,全国有近1/3的省份耗水压力为极高等级,且主要集中在黄河中下游及淮河流域等北方地区。②煤电机组耗水量与煤电有无新增容量趋势一致,在无新增装机的S0、S2情景下,机组耗水量呈持续下降趋势,而有新增装机的S1、S3情景下,机组耗水量于2025年达峰后开始下降。③碳中和目标约束下煤电装机逐步退出,随着煤电耗水量不断减少,耗水压力将逐年减弱,且高耗水压力区逐渐向长江、黄河中下游等东部地区汇集,最终于2050年前后煤电耗水压力指数均降为低等级。④若在现役机组的基础上无新增装机且煤电机组因碳约束部分提前退役,则到2050年可累计节约近171.07亿t水,按现行水价折合约558亿元人民币;若在现有基础上严控煤电新增,则到2050年煤电机组提前退役可比自然退役情况下累计减少共557.39亿t的水资源消耗,约1 817亿元人民币。依据研究结果认为,提高燃煤电厂的水资源利用效率,合理制定远期的煤电有序退出路线图,有利于从根本上降低煤电发展对水资源的影响。     

我国能源消耗对人群PM2.5暴露水平的随机影响效应分析

能源燃烧产物是PM2.5暴露水平提高的重要因素,燃烧不同种类的能源对PM2.5形成的影响机理不同,但各类能源消耗量对人群PM2.5暴露水平的影响程度尚不明确.基于2003-2010年的PM2.5质量浓度与煤炭、焦炭、原油、汽油、煤油、柴油、燃料油、天然气和电力消耗数据组成的面板数据,建立了不同种类能源消耗影响我国人群PM25暴露水平的随机效应模型.结果表明,我国2003-2010年多数省(市、自治区)的年均PM2.5质量浓度超过了世界卫生组织的标准.在研究时间段内,不同种类能源消耗量对人群PM2.5暴露水平的影响具有较大差异,煤炭、焦炭、汽油和煤油消耗对人群PM2.5暴露水平具有正影响,其中,正向影响最大的为焦炭消耗量,表明工业消耗焦炭对形成PM2.5的促进作用比较明显;与焦炭消耗量具有相近的影响效果的因素是汽油消耗,表明改进机动车和航空燃油技术同样非常重要;原油、柴油、燃料油、天然气和电力消耗对人群PM2.5暴露水平具有负影响,其中负向影响最大的为电力消耗量,表明电力作为一种清洁能源,有利于降低人群PM2.5暴露水平.     

城市典型居民社区水能消费碳排放核算与影响评价

居民社区用水用能的碳排放与行为选择和技术水平有关,且随时间波动性强。通过智能监测、实地调研、问卷调查等多种方法,自下而上构建了涵盖居民社区水能消费行为和基础设施相关的碳排放核算方法并评估其影响。通过对北京市海淀区某社区的案例研究发现,该社区夏季、春秋季、冬季碳排放量分别为18.2~20.8、19.3~21.5、58.5~63.8 t/d（以二氧化碳计）,不同季节周末日均碳排放量约为工作日的1.0~1.2倍,由于采暖等因素造成冬季碳排放是其他三季的3.0~3.1倍。从全年来看,社区基础设施端共排放二氧化碳6.98×10³ t/a,居民消费端排放4.94×10³ t/a,占比分别为58.7%和41.3%;案例社区的温室气体核算体系范围1（能源直接碳排放,即气耗）碳排放量为8.98×10³ t/a,范围2（能源间接碳排放,即电耗和水耗）碳排放量为2.92×10³ t/a,占比分别为75.4%和24.6%。研究结果表明,推动燃气设备等基础设施升级改造、倡导居民生活器具和行为方式节能化等途径是推动居民社区减碳和绿色低碳转型的重要手段。

     

大采高综采覆岩两带发育高度特征研究

覆岩两带发育高度是矿井水害防治和实施保水采煤的一个基本参数。为揭示西部宁东煤炭基地大采高综采覆岩移动破坏特征,以红柳煤矿1121综采面为研究对象,采用钻探、数值模拟和综合分析相结合的方法研究覆岩两带发育高度及其破坏特征。结果表明:1121综采面开采后覆岩两带发育高度为81.66 m,裂采比15.47,垮落带高度为42.76 m,垮采比8.10;综采面回采过程中,上覆岩层主要发生剪切和拉张塑性破坏,分别对应压应力释放和拉应力释放过程;压应力主要集中在工作面切眼和回采前方的煤壁处,拉应力主要集中在采空区上方;覆岩两带发育可划分为孕育、发育、缓增、突增和稳定5个阶段,发育稳定后整体呈现稍倾斜的“马鞍型”且发育高度与开采距离之间满足正相关的指数关系。     

人工湿地型微生物燃料电池研究进展述评

湿地型微生物燃料电池(Constructed Wetland-Microbial Fuel Cell,CW-MFC)由人工湿地和微生物燃料电池耦合而成,因其具有丰富的微生物种群和较强的电极催化活性,在水质净化和生物产电领域有着良好的应用前景。从CWMFC反应器结构、电极材料及电极布置、填充材料、湿地植物、微生物和运行参数等几个方面对其研究和应用现状进行述评。总体上,大多数CW-MFC系统的产电效果并不理想,普遍净能量回收率小于0.050(kW·h)/kg COD,但在污染物处理去除方面效果显著,COD去除率基本可以达到80%以上。目前,上流式的垂直流运行模式是最合理且常用的运行模式,颗粒状的石墨或者活性炭与金属集电器的组合则是理想的电极材料,较小电极间距、多电极和扩大阴极的电极布置可有效提高系统产电性能,脱水明矾污泥是最具有研究价值的填料。此外,湿地植物会明显提高CW-MFC产电性能,其影响因素包括根际微生物活性、根际分泌物、根际沉积物、径向泌氧、光合作用;湿地植物和电系统还会促进微生物种群增长从而提高系统性能。CW-MFC中的污染物负荷、HRT(大多为3 d)、运行温度(20~40℃)和pH值(7~9)也是提高系统性能的关键因素。总结了未来CW-MFC所面临的挑战及研究方向,包括如何提高产电效率补充能源消耗、新兴污染物的降解及降解机理的研究,以及与其他工艺的联合应用。     

民航机务人员工作负荷评估仿真研究

为准确评估和预测机务维修人员工作负荷,结合机务人员的受力、姿势、能耗等工效学因素,首先以任务所需时间资源与可用时间资源之比为主评估量,以能量消耗率及工效学负荷为修正因子,建立机务维修工作负荷评估模型;其次应用工效学仿真软件Simens JACK 8.4(简称JACK)仿真模拟得到模型中的工作所需时间和修正因子,并提出基于机务维修工作负荷评估模型和JACK仿真软件的机务人员工作负荷评估方法;最后用该方法仿真评估A320主轮拆卸作业工作负荷。研究表明:所提方法能够弥补现有民航机务人员工作负荷评估方法中存在的实验室化严重、操作性差、主观性强、预测困难等不足,可方便有效地评估及预测维修人员工作负荷。     

几种无机盐类脱氧型阻化剂耗氧速率试验研究

为解决目前阻化剂只有单一阻化作用的问题,加入一种具有耗氧功能的材料,形成一种具有耗氧和阻化双重作用的脱氧型阻化剂。通过试验的方法,将不同配比的脱氧型阻化剂放置在恒温仪器里测其耗氧时间,得到不同配比的脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。改变试验温度,得到脱氧型阻化剂的耗氧速率与氧体积分数的关系以及耗氧速率的变化规律。试验结果表明,氧体积分数越大,耗氧速率越高;随温度的升高,脱氧型阻化剂的耗氧速率在加快;硅藻土的量为0.6 g时,脱氧型阻化剂的耗氧速率最快;无机盐使用量相同时,耗氧速率为v(MgCl₂)>v(NaCl)>v(KCl)>v(CaCl₂),耗氧速率随无机盐使用量的增加而降低,使用0.15 g MgCl₂的脱氧型阻化剂耗氧速率最快。     

基于灰色理论的民航燃油消耗量预测模型及应用

民航运输中燃油消耗量的精确预测对能源需求的科学规划和决策具有重要参考价值,针对民航燃油消耗量历史数据少的特点,通过灰色系统建模、关联度分析以及残差辨识,建立了民航燃油消耗量的灰色预测模型,以均方差比值和小误差概率两项评级指标,将预测结果与精度检验等级的对比分析表明灰色预测民航燃油消耗量的拟合精度高,预测结果较为可靠。