DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 高效优化设计 效率是电力直驱推进电机的重要考核指标。电机损耗的主要来源可分为电磁损耗和机械损耗 [ 5 ] ，为了使电机能够达到高效率，需要从电磁设计和机械设计两个方面入手，开展高效优化设计。 1) 低电磁损耗优化设计 电机的电磁损耗主要有铁耗、铜耗和谐波损耗，其中铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗，铜耗是绕组的电流发热损耗，谐波损耗是由于电机高次谐波引起的损耗。 电机的铁耗主要与电机硅钢片参数相关，为了降低电机的铁耗，电机硅钢片的选用至关重要，常用的规格为50W400、50W310铁损系数的硅钢片，而该电机则选用铁损更低的50W290硅钢片，通过对采用50W310、50W290两种硅钢片进行铁耗电磁计算对比计算分析可以得到，采用50W290硅钢片比采用50W310硅钢片时电机的铁耗减少了约0.4 kW，有效提高了电机的效率。所采用50W290磁力曲线如图3所示。 在该推进电机中，电机的转速较低，电气频率较小，铁心损耗较小。而电机的转矩较大，且电压较低，因此电流较大，铜耗成为电机最主要的损耗。为减少铜耗，需尽可能地提高电机槽满率，增大铜线截面积，减少铜线电阻，在绕组电流大小不变的情况下降低绕组电密，从而减少绕组铜耗。因此，在电磁设计时，考虑槽数太少会引起谐波损耗增大，槽数太多会引起铜面积的减小，所以在综合考虑电磁设计的各项参数后，最后选择对144槽32极和108槽24极2种电磁方案进行对比分析。 如表4所示，经分析计算，可以得到当采用144槽32极时，电机的铜耗约为8.5 kW；当采用108槽24极时，电机的铜耗约为6.2 kW。因此，采用108槽24极时的电磁铜耗较少，有利于提高电机效率的提升。 另外，电机的绕组跨距如图4所示。可看出，该分数槽短距分布绕组电机的端部跨距很短，可有效减少电机绕组端部过长产生的额外铜损，提高电机效率。 电机的谐波损耗主要源于电机高次谐波引起的损耗，要降低电磁谐波损耗就需要减少高次谐波的产生。由于电机的高次谐波最主要是齿谐波 [ 6 ] ，为了降低和避免齿谐波的产生，电机转子通过采用永磁体 图3. 50W290磁化曲线图 图4. 电机绕组跨距图 Table 4 Copper loss comparison of two kinds of motor when the speed is 60 rp 项目 32极144槽 24极108槽 铜损 8.5 kW 6.2 kW 表4. 转速60 rpm时两种电机铜损对比 斜极布置，可以有效地减弱高次齿谐波损耗，通过对永磁体不斜极和斜极进行谐波损耗对比计算分析，其结果如表5所示。 当永磁体不斜极时谐波损耗为0.5 kW，当永磁体采用斜极时谐波损耗为0.2 kW，因此，采用永磁体斜极布置可以有效提高电机效率(磁密分布见图5)。 2) 低机械损耗优化设计 电机的机械损耗主要包括轴承摩擦损耗、转子风摩损耗等。 考虑减振的因素，电机采用滑动轴承。如图6所示。滑动轴承摩擦损耗来源于轴承摩擦副的动静之间的摩擦损耗 [ 7 ] ，为了减低轴承摩擦损耗，电机的轴承采用具有一定自润滑功能的复合绝缘材料油润滑滑动轴承，该轴承与一般的滑动轴承相比，其具有更好的自润滑功能，能更高效地形成油膜，降低摩擦力；而且在加工工艺上提高轴颈加工粗糙度要求，轴颈部位采用精细加工工艺，进一步减少转子的机械摩擦损耗；因此，电机运行时该新型轴承的摩擦损耗是一般滑动轴承摩擦损耗的一半左右，可以大大减少轴承带来的摩擦损耗。 电机的风摩损耗是电机损耗的重要方面，为了避免风扇带来的损耗，电机转子采用无风扇结构设计，同时定子铁心采用无通风槽结构设计，结构示意如图7所示。
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user: 5. 小结 本文提出了一种面向中、小功率船舶的200 kW级电力推进高效直驱电机的设计方法。以负载特性为出发点，以高效为落脚点，从铁损、铜损、谐波损耗、轴承摩擦损耗、转子风摩损耗等角度出发，对电 Table 5 Comparison of harmonic loss of pole and non oblique pole moto 项目 不斜极 斜极 谐波损耗 0.5 kW 0.2 kW 表5. 斜极与不斜极电机谐波损耗对比 图5. 电机磁密分布图 图6. 滑动轴承 图7. 转子结构图 机进行降损优化设计。
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user: 摘 要 VS 4 的放电电压大约在2.0 V，用作锂离子电池正极材料其电化学稳定性较差，主要原因在于多硫离子在醚类电解液中的溶解。因此，本论文采用溶液法制备了FeS x 包覆VS 4 /RGO复合材料作为锂离子电池正极材料。研究表明，所得到的FeS x -VS 4 /RGO复合正极材料在醚类电解液中的循环性能和倍率性能均得到明显改善。在100 mA∙g −1 的电流密度下，循环100圈后仍具有456 mAh∙g −1 的比容量，在1.0 A∙g −1 的倍率下，比容量可达372 mAh∙g −1 。进一步分析表明，FeS x 包覆层能够化学吸附多硫离子，抑制多硫离子在醚类电解液中的溶解和穿梭，进而降低其自放电效应。而且，FeS x 包覆层能够促进锂离子的迁移，提高电化学反应的动力学过程，进而改善VS 4 /RGO正极材料在醚类电解液中的储锂性能。 关键词 :锂离子电池，四硫化钒，多硫离子，FeS x Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着人们对高比能锂离子电池的需求持续增长，开发高容量、长寿命的新型电极材料成为科研工作者的研究热点。过渡金属硫化物具有原料丰富、成本低、理论比容量高等特点，是一种极具潜力的新型电极材料 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 。在脱嵌锂过程中，大多数金属硫化物表现出具有锂–硫机制的电化学行为 [ 4 ] 。四硫化钒(VS 4 )，作为过渡金属硫化物中的一员，因其高的理论比容量(1197 mAh∙g −1 )、高的硫含量以及独特的一维链状结构，表现出潜在的储锂性能 [ 5 ] 。VS 4 在第一圈放电后生成金属钒和硫化锂，随后的电化学反应为Li/VS 4 和Li/S两个反应 [ 6 ] 。因此，VS 4 在脱嵌锂过程中，会发生多硫离子的溶解和穿梭效应，与锂硫电池中存在的问题相似。 在锂硫电池中，通常采用物理吸附、化学固硫和催化等方法来抑制多硫离子的溶解和穿梭 [ 7 ] - [ 12 ] 。最近，Cui [ 13 ] 等人研究了一系列的金属硫化物作为活化剂来催化Li 2 S氧化。他们发现，Li 2 S的分解势垒取决于锂离子与金属硫化物中硫离子的作用力。Zhang [ 14 ] 等人也报道了FeS 2 能够化学固定多硫离子，减少活性材料的损失，从而改善锂硫电池的循环性。基于此，我们认为，可以采用金属硫化物改性方法来解决VS 4 充放电过程中多硫离子的溶解问题。目前四硫化钒的研究主要集中在负极材料上 [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] ，但其放电电压接近于2.0 V，如此高的电压和高的理论比容量使其成为一种潜在的正极材料，如锂硫电池中单质硫一样。 将VS 4 /RGO复合物用作正极材料进行电化学性能测试，但所得到的结果并不理想，在100 mA∙g −1 的电流密度下，循环100圈，比容量只有289 mAh∙g −1 。为了改善该电极材料的循环稳定性，本文采用金属硫化物包覆的方法，制备了FeS x -VS 4 /RGO复合材料，对其结构进行了表征和分析，将此复合材料用作正极，获得了优异的电化学性能。此外，还探讨了FeS x 包覆对VS 4 /RGO正极材料在醚类电解液中储锂机理。
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user: 2. 实验 2.1. 试剂 钒酸钠(Na 3 VO 4 ，分析纯)，硫代乙酰胺(CH 3 CSNH 2 ，分析纯)，硫酸亚铁(FeSO 4 ∙7H 2 O，分析纯)，氧化石墨烯水溶液(GO，浓度：2 mg∙ml −1 )，去离子水(H 2 O)，无水乙醇(C 2 H 5 OH，分析纯)。 2.2. 材料制备 2.2.1. VS 4 /RGO复合材料的制备 取3 mmol钒酸钠(Na 3 VO 4 )和15 mmol硫代乙酰胺(CH 3 CSNH 2 )加入至40 ml氧化石墨烯水溶液中，室温下搅拌至完全溶解。然后将上述溶液转移至50 ml聚四氟乙烯反应釜中，于140℃下水热反应24 h。反应结束后，待温度降至室温，将反应得到的沉淀产物用去离子水和无水乙醇分别离心洗涤三遍，最后在真空干燥箱中60℃下干燥12 h。 2.2.2. FeS x -VS 4 /RGO复合材料的制备 取110 mg VS 4 /RGO加入到去离子水和无水乙醇的混合溶剂中(体积比为1:1)，超声分散，得到均匀的分散液，记为A溶液；再配制50 ml、5 mmol∙L −1 的FeSO 4 溶液，记为B溶液；然后将B溶液倒入A溶液中，搅拌，过滤，在80℃下干燥处理。最后将所得到的产物在氩气气氛条件下300℃进行热处理2 h，再将热处理后的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，于80℃下干燥，得到FeS x -VS 4 /RGO复合材料。 2.3. 表征方法 采用X’Pert PRO型X射线衍射(XRD)仪(加载电压为40 kV，管电流为40 mA，Cu Kα，λ为1.5406 Å，扫描速度为4˚/min)来分析材料的物相、纯度及晶体结构。采用Sirion 200型的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和JEOL JEM-2100F的透射电子显微镜(TEM)来观察材料的微观形貌、内部结构。采用LabRAMHR800型共焦激光拉曼(Raman)光谱仪来分析材料的结构及官能团的状态。采用Axis Ultra Dld-600W的X射线光电子能谱(XPS)仪来测定样品中各元素的成键情况。 2.4. 电池制作及电化学测试 将活性物质、导电添加剂(Super P)和粘结剂(聚偏二氟乙烯PVDF)按质量比为80:10:10称取，于玛瑙研钵中充分研磨混合均匀，加入适量N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为分散剂。将研磨得到的浆料涂覆在铝箔上，在60℃真空干燥箱中干燥12 h。待电极片烘干后，用切片机切成直径为8 mm的圆片，活性物质的载量约为1.3 mg∙cm −2 。在氩气手套箱中，以VS 4 /RGO或FeS x -VS 4 /RGO电极片为正极，金属锂片为负极，Celgard 2400为隔膜，电解液为1 mol∙L −1 的LiTFSI/DME + DOL(体积比为1:1) + 2 wt% LiNO 3 ，组装2032型扣式电池。 电池的充放电测试在蓝电测试系统上完成，采用恒流充放电的形式，电压范围为1.0~3.0 V (vs. Li/Li + )，电流密度为100 mA∙g −1 。采用上海辰华CHI660E电化学工作站来得到循环伏安曲线和交流阻抗谱。所有测试都在室温下进行的恒温测试。
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user: 4. 结论 采用溶液法制备了FeS x -VS 4 /RGO复合材料，用作正极，发现经FeS x 包覆后，四硫化钒在醚类电解液中的循环性能和倍率性能得到明显改善。在100 mA∙g −1 的电流密度下，循环100圈后仍具有456 mAh∙g −1 的比容量，在1.0 A∙g −1 的倍率下，比容量为372 mAh∙g −1 。机理分析表明，FeS x 能够化学吸附多硫离子，抑制多硫离子在醚类电解液中的溶解和穿梭，进而降低四硫化钒的自放电率。此外，FeS x 作为包覆层，能够促进锂离子的迁移，提高电化学反应的动力学过程，从而使得VS 4 /RGO正极材料在醚类电解液中的储锂性能得以改善。
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user: 摘 要 对输配电网几种常用悬垂线夹、耐张线夹按照DL/T 1288-2013《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》标准要求进行了能耗测试，依据能耗测试结果和节能技术评价准则确认XGU-4、XGU-5B悬垂线夹和NLD-4耐张线夹为非节能型金具，CGL-4和XGF-5X悬垂线夹为节能型金具，并且，节能型金具比非节能型金具的能耗值小很多，节能效果明显。 关键词 :悬垂线夹，耐张线夹，能耗测试，节能技术评价 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 随着我国经济的高速发展，能源消耗大幅提高，然而我国是人均资源短缺的国家，能源短缺严重制约国民经济持续、健康、快速发展和人们生活水平的提高，提高能源利用效率，减少能源浪费，是我国的一项基本国策。目前电力行业在输电线路节能方面做了很多研究，也取得了一定的成果，其中也开始了对很少被关注的电力金具电能损耗的研究。电力金具作为输电线路中辅助电能输送的附件投入运行的数量巨大，总体电能损耗不可小视，淘汰高能耗金具，推广应用节能金具势在必行，为此，2014年国家能源局发布实施了电力行业标准DL/T 1288-2013《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》，标准的颁布为电力金具的节能评价提供了参考依据，按照标准要求对输配电网几种常用金具进行了能耗测试与节能技术评价，筛选出节能型电力金具，为新建输电线路设计选型和老输电线路改造提供参考 [ 1 ] 。
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user: 2. 《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》标准简要介绍 DL/T 1288-2013《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》标准是根据《国家能源局关于下达2011年第一批能源领域行业标准制(修)订计划的通知》(国能科技[ 2011 ]27号)的任务而编制，由中国电力企业联合会提出并归口。该标准依据金具能耗的不同机理将金具分为电气接续类和非电气接续类两大类，电气接续类是承受电气负荷的电力金具，主要包括并沟线夹、绝缘穿刺线夹、压缩型耐张线夹和接续管等 [ 2 ] ；非电气接续类是不承受电气负荷的电力金具，主要包括悬垂线夹、螺栓型耐张线夹、防振锤和间隔棒等，标准尚未涵盖全部类别的电力金具。该标准规范了电力金具能耗测试的试验设备、试验方法及节能技术评价准则。标准的颁布为判定电力金具是否为节能型金具提供了参考依据。
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user: 3. 电力金具能耗原理简介 输配电线路在输送交变电流过程中，电力金具的耗能主要由金具本身的磁滞损耗和涡流损耗产生。我国电网从6~220 kV输配线路绝大部分采用由特殊形状铸铁块和螺栓组合成的耐张线夹和悬垂线夹(包括防震锤)，悬垂线夹、耐张线夹、防振锤安装使用时将导线包裹在中间，用这种材料制成的金具在导线中通过交变电流时形成一个闭合的磁回路，铁磁物质在交变磁场作用下反复磁化的过程中，其磁感应强度的变化总是滞后于磁场强度的变化，这就是所谓磁滞现象 [ 3 ] 。在反复磁化的过程中，由于磁畴的反复转向，铁磁物质内部的分子摩擦发热而造成能量损耗，就是磁滞损耗。同时，根据电磁感应定律，这一交变磁场在金具内部也会产生感应电动势和感应电流，即涡流，由于钢铁材料电阻的存在，必然产生有功率损耗，即涡流损耗。磁滞损耗和涡流损耗以内能的形式消耗，散发热量，造成电能损失。
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user: 5. 结束语 按照《电力金具能耗测试与节能技术评价要求》标准要求，对输配电网常用XGU-4、CGL-4、XGU-5B、XGF-5X悬垂线夹和NLD-4耐张线夹5种非电气接续类金具进行了能耗测试，依据能耗测试结果和节能技术评价准则确认XGU-4、XGU-5B悬垂线夹和NLD-4耐张线夹为非节能型金具，CGL-4和XGF-5X悬垂线夹为节能型金具。 XGU-4、CGL-4、XGU-5B、XGF-5X悬垂线夹能耗测试结果显示，在参考导线和测试电流相同时，节能型金具比非节能型金具的能耗值小很多，节能效果明显。电力金具作为输电线路中辅助电能输送的附件投入运行的数量巨大，据不完全统计，我国输配电网中若广泛采用节能型电力金具，每年可节电10亿kW∙h以上，节能效果显著，并可大量减少因燃烧煤或油产生的废气对大气的污染，可大量减少因铁钢类金具热镀锌产生的废液对环境的污染。因此，我国输配电网中广泛采用节能型电力金具具有巨大的经济效益、社会效益和环境效益。
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user: 摘 要 该文采用丝网印刷方式制备常规铝背场(Al-BSF)太阳电池及局域背电极接触太阳电池(LCC)，转换效率(h)分别为17.44%和8.95%。LCC串联电阻(R s )为21.34 mW，是转换效率低的主要原因。该文在1000 W/m 2 及500 W/m 2 光照条件下，以双曲线法监测LCC的串联电阻，研究铝(Al)掺杂对转换效率的影响。随着Al掺杂量逐渐增加串联电阻逐渐减小，当Al掺杂量达60%时，串联电阻达到最小，比掺杂前降低11 mW，转换效率提升2.59% (abs.)。随Al掺杂量不断增加，开路电压(V oc )持续提高，但掺杂量过高(>60%)会造成串联电阻增加，降低转换效率。 关键词 :局域接触，串联电阻，丝网印刷，转换效率 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 背面钝化、背面金属局域接触以减少背面复合是提升太阳电池转换效率(h)的必要途径。PERC (Passivated Emitter and Rear Cell)电池 [ 1 ] 是一种背面采用介质膜钝化，背面金属电极与硅衬底(Si)之间进行局域接触的电池结构，相较常规(Al-BSF)太阳电池有如下优点：1) 钝化介质膜介于金属和p型硅(p-Si)之间避免两者直接接触，降低表面复合速率；2) 有效地避免电池片翘曲，减少破损和降低成本；3) 介质膜具有背反射作用，光子在背表面反射回前表面过程中还有一次被吸收的机会，使在硅能隙附近波长部分的内量子效率增加。通过背面钝化，电极局域接触，转换效率可提高0.5%以上 [ 2 ] 。 激光是对背面介质膜开口实现局域电极接触制备PERC太阳电池的主要手段，有两种实现方式，一是烧蚀介质膜 [ 3 ] ，二是激光烧结接触(LFC) [ 2 ] 。但是激光过程会损伤硅基体，不利于太阳电池转换效率提升。光刻是制备PERC的另一途径，但不论是光刻还是激光技术，相对于产业化丝网印刷技术来说，都需要新增价格高昂的设备，且工序繁复，控制要求高。 为便于产业化应用及成本控制，该文以成本低廉、技术成熟的丝网印刷方式作为研究、制备背面局域接触电极及电池的技术手段，监测分析串联电阻(R s )，并研究降低串联电阻的途径和方向。需要指出的是，除了电极局域接触外，背面抛光、背面钝化介质膜、背面局域电极接触区域尺寸和间距等参数均是影响PERC太阳电池性能的重要变量，但该文主要目的是研究降低丝网印刷制备局域背电极接触电池串联电阻的途径和方法，对背表面状态及钝化介质膜未作优化，钝化介质膜选用常规钝化减反射氮化硅(SiN x )膜。为与背表面有良好抛光及钝化的PERC太阳电池相区别，该文中将未经良好钝化的背钝化电极局域接触太阳电池简称为LCC (Local Contact Cell)。
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user: 2. 研究方式 串联电阻对太阳电池的输出特性有重要意义，监测串联电阻对太阳电池结构、工艺的设计、控制和优化具有重要意义，光照条件下晶体硅太阳电池串联电阻测试方式有单曲线法和双曲线法。 1) 单曲线法测试串联电阻 晶体硅太阳电池可用单二极管直流模式 [ 4 ] 表示，如式(1)所示： I = I L − I D [ e q ( V + I R s ) n k T − 1 ] − V − I R s R s h (1) 式中，q——电子电荷；k——玻尔兹曼常数；T——绝对温度；R sh ——并联电阻；R s ——串联电阻；n——太阳电池二极管品质因子；I D ——太阳电池反向漏电流；I L ——光生电流。 由式(1)，在忽略高阶无穷小条件下，太阳电池并联电阻及串联电阻分别为太阳电池电流(I)-电压(V)曲线上当V → 0及I → 0处的斜率 [ 5 ] ，如式(2)所示： { R s h = | d I d V | − 1 | V = 0 R s = | d I d V | − 1 | I = 0 (2) 因而，并联电阻越大、串联电阻越小，太阳电池I-V曲线越接近矩形，则填充因子(FF)越大，其他参数不变的情况下越有利于提高转换效率。由此，并联电阻、串联电阻是影响填充因子和最大输出功率(P m )的直接因素 [ 6 ] ，所谓单曲线法就是在标准条件(AM1.5，25˚C、1000 W/m 2 )下测试太阳电池I-V曲线，根据式(2)可得串联电阻。 2) 不同辐照强度双曲线法测试串联电阻 标准条件下测试太阳电池短路电流(I sc )、开路电压(V oc )及I-V曲线，曲线上最大功率点(P m )电流、电压为I m 、V m ；在光强E (AM1.5，25℃，入射功率P in < 1000 W/m 2 )下测得短路电流及开路电压I sc，E ，V oc，E ，测试曲线上某一点(I E 、V E )处太阳电池pn结的电流与标准光强下最高输出点处的结电流相等，则两状态下太阳电池的结电压亦相同 [ 7 ] ，如式(3)所示： I s c ， E R s + V o c ， E = I s c ， E R s + V m (3) 忽略光电导对串联电阻的影响，由式(3)得： R s = V m − V s c ， E I m − I s c ， E (4) 不同辐照强度双曲线法的测试结果表征了太阳电池在最佳工作点P m 附近时的串联电阻，对于太阳电池转换效率(h)及填充因子(FF)的衡量至关重要，如式(5)、(6)所示为转换效率及填充因子定义表达式： η = P m A P i n (5) F F = P m I S C V O C (6) 其中A为太阳电池面积，所以该文采用德国Berger测试仪分别在标准测试条件及500 W/m 2 光照入射功率下测试LCC的输出参数及I-V曲线，选取满足条件的点，由式(4)求解得串联电阻。
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user: 4. 结论 该文以丝网印刷方式制备LCC，以双曲线方法监测串联电阻、研究降低串联电阻及提高转换效率的方法和途径。在Ag中掺入适量的p型杂质Al，有助于降低串联电阻、提高开路电压和转换效率。当Al掺杂量达到60%时，串联电阻降低11 mW，开路电压提高18 mV，转换效率提高2.59%。若掺杂量较小，串联电阻随着掺杂量增大而减小，填充因子增加，转换效率不断提高；但若掺杂量过高，由于Al电阻率较高，且对介质膜刻蚀性能弱，则串联电阻随着掺杂量增加而快速增大，填充因子减小，虽然开路电压能够得到进一步改善，但转换效率却不断减小。
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user: 摘 要 本文首先给出PPP项目的概念，并对我国的PPP项目和国内外研究成果进行分析；然后系统地论述PPP项目监管的相关理论，得出政府、公众、社会资本三方的监督关系图和PPP项目监管结构图；最后对我国PPP项目监管现状进行分析，得出存在的弊端有：未将PPP项目监管写入立法、政府监管效率不高、公众监管体系不完善、社会资本方监管缺失，并在此基础上提出合理化意见：建立健全的PPP项目法律体系、建立高效的PPP项目政府监管机构、建立完善的PPP项目公众监管体系、建立社会资本方监管部门。 关键词 :PPP项目，监管，政府，公众，社会资本方 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 PPP (Public-Private Partnership)，又称PPP模式，即政府和社会资本合作，是指政府公共部门与私营部门合作过程中，让非公共部门所掌握的资源参与提供公共产品和服务，从而实现合作各方达到比预期单独行动更为有利的结果。 我国政府正在大力推行PPP模式，吸引更多的社会资本参与到基础设施建设中来，以分担政府资金压力和提高服务质量。截止2017年12月末，国家PPP示范项目共计697个，累计投资额1.8万亿元，落地项目597个，投资额1.5万亿元，597个示范项目的签约社会资本共981家，其中民企占34.7%。由此可见，社会资本投资PPP项目逐渐增加。同时，国家有关部门还推出有利政策鼓励社会资本的投入，例如：2017年11月，国家发展改革委发布《关于鼓励民间资本参与政府和社会资本合作(PPP)项目的指导意见》，提出创造民间资本参与PPP项目的良好环境，分类施策支持民间资本参与PPP项目，鼓励民营企业运用PPP模式盘活存量资产。 目前，国内外的相关研究成果还不多，易欣为设计有效的PPP轨道交通项目监管激励机制，分析了现行项目监管体系弊端，提出了完善PPP轨道交通项目监管组织的建议，依据监管机构需承担的经济和质量监管责任，构建了包括政府、监管机构和项目公司的多任务委托代理激励模型 [ 1 ] 。陈婉玲引入独立的专业化的监管机构，厘清监管内容，实现政府PPP模式政策制定、项目实施与市场监管职能的分离 [ 2 ] 。张炜对我国现阶段政府监管现状进行了说明，指出了我国政府监管还存有的缺陷和问题，并建立PPP模式相关的道德风险模型，最后建立了矩阵式的综合性独立的监管机制 [ 3 ] 。王俊豪等人在分析中国城市公用事业PPP现行监管制度缺陷的基础上，提出应建立现代监管体系 [ 4 ] 。洪迪以PPP模式为视角，以构建城市基础设施政府监管体系为导向，展开对公共项目政府监管体系架构的研究 [ 5 ] 。以上研究只从某一方面对PPP项目监控问题展开研究，为保证PPP背景下基础设施项目的质量和公众利益，本文将系统地论述PPP项目监管的相关理论，对我国PPP项目监管现状进行分析，并在此基础上提出合理化意见。
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user: 2. PPP项目监管的相关理论 目前研究最多的是政府监督，社会资本监督和公众监督几乎被研究者忽视。政府监管又称为政府管制或规制，是在市场充分开放的情况下，政府为了实现某些社会服务目标，通过规章制度，监督检查等方式对市场里的经济主体进行监督和管理，从而使市场运作更加规范，提高市场的资源利用效率。社会资本监督是指社会民营资本出资方为了自身的利益，监督政府是否按照合同约定按时按质履约，政府新出台的有关政策对该项目的影响，以及项目公司实际履约情况。公众监督主要是对项目公司披露的相关项目信息，如项目产出的数量和质量、项目的建设过程、项目的经营状况等发现存在违法、违约或者产品、服务不达标，可向政府职能部门提请监督检查。 PPP项目参与方为政府和社会资本，但是涉及广大公众的利益，故监管主体应该包括政府监督、社会资本监督、公众监督，其实他们之间是相互作用，政府监督社会资本方，社会资本方监督政府，公众监督政府和社会资本方，他们之间的关系如图1所示。 PPP模式下的基础设施建设想要解决市场失灵和保证服务质量的问题，引入政府监管是一种必然。既可以保证私人企业收回成本和相应的利润，又可以保证公共服务的质量。政府监管包括经济监管和社会监管。经济性监管是指通过定价，融资，市场主体的进入等方式进行政策上的指引和约束，避免资源配置不公和资源浪费等问题的发生。经济性管制主要包括价格管制、市场的进入和退出、投资管制、质量管制、信息管制。社会性监管是指在社会运行和发展的过程中对已经发生和可能发生的问题进行监督和预防。它的监管对象不针对某一家企业，而是对所有可能造成市场无序的所有企业。故PPP项目的监管结构如图2所示。
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user: 3. PPP模式下我国基础设施项目监管现状 政府发布了一些政策和指导意见，积极倡导推进PPP的发展步伐，同时，还建立了PPP管理机构， 图1. 政府、公众、社会资本方之间的监督关系图 图2. PPP项目的监管结构 例如：财政部在2014年12月成立了政府和社会资本合作(PPP)中心，其对PPP项目的技术和经济起到重要作用。下面对PPP模式下我国基础设施项目监管现状进行分析： (一) 未将PPP项目监管写入立法 我国正处在PPP项目发展的初级阶段，最近几年出台了大量的部门办法和条例，本文汇总了2014~2017年国家有关部门发布的政策文件，详情见表1，但这些政策文件只是通知、意见、办法，缺乏权威性和强制性，而且很多政策文件之间是相互冲突矛盾的。根据发达国家经验，只有完善的法律体系的约束，才能为PPP项目的成功提供基础支撑。 (二) 政府监管效率不高 政府监管在这个监管体系中具有重要作用，但是政府在实际监管过程中只重视PPP项目识别阶段、准备阶段和采购阶段，一旦将项目交给项目公司后，就放松监管，无法达到PPP项目的全生命周期的监管作用。同时，发改委、财政部、住建部、交通部等行政部门在现行PPP项目监管体系中扮演着重要角色，但也暴露出相互间的权责不清的问题，最终导致政府监管效率不高，产品质量不高，服务效率低下等问题，最终损害公众的利益。 (三) 公众监管体系不完善 公众作为基础设施的使用者，应该积极行使自身的监督权力，来保证自己的需求和利益得到满足。然而，公众缺少自身监督权力的认识，很少行使这个权力，或者不知道自己拥有该权力。地方政府没有指定社会监督机制，公众不知道采取何种有效方式对PPP项目出现的问题进行反馈。因此，PPP项目所在地的社会监督体系不健全，让社会监督流于形式，没有真正发挥其作用。 (四) 社会资本方监管缺失 目前大多数学者都在研究政府监督，对社会资本方的监督确从未提及，社会资本方作为PPP项目的重要参与者，没有专门的监管部门，缺失政府方的政策信息和公众的反馈信息，就造成了信息的不对称，对项目公司工作的开展不利。
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user: 4. PPP项目监管的建设性意见 (一) 建立健全的PPP项目法律体系 立法是中国法治社会的根本，推进PPP立法工作将有助于进一步调动社会资本参与PPP的积极性，而PPP项目的监管就有据可依 [ 6 ] 。结合发达国家的成功经验，我国PPP项目监管适合采用国家立法和专项立法相结合的法律体系。首先，立法机关应先制定一本国家性的法律作为政府和社会资本的行为基础，从宏观层面对PPP项目进行全生命周期的约束，从而增强社会资本的投资信心。其次，基于PPP项目的专业的多样性和地区差异性，还应该设立专项立法，从微观层面针对专业的多样性和地区的差异性进行调整，从而最大限度的指导PPP项目的实际情况。所以，只有建立健全的法律体系，才能从法律层面上对PPP项目进行监管。 (二) 建立高效的PPP项目政府监管机构 监管机构是监管工作的实施部门，是PPP项目监管体系的核心，监管体系直接关系到监管的有效性，所以监管体系的建立是非常必要的。首先，设立一个专门的监管行政机构，然后在监管机构中设立各领域的监督部门，各监督部门应该明确其监管职责和范围。监管体系见图3所示。 (三) 建立完善的PPP项目公众监管体系 公众是PPP项目的服务群体，与公众利益息息相关，公众有了解项目、监督项目实施运行的权利和责任。为了公众权利更好的实施，应该建立PPP项目平台，该平台应该由政府监督机构的专业部门管理，平台中应该具备公众投诉及建议窗口和PPP项目信息公开的窗口，使公众、政府和社会资本方达到信息 Table 1 2014~2017 years’ policy documents issued by relevant state department 发布 时间 发布单位 政策文件 2014 财政部 关于推广运用政府和社会资本合作模式有关问题的通知 2014 财政部 关于印发《政府和社会资本合作模式操作指南(试行)》的通知 2014 财政部 关于政府和社会资本合作示范项目实施有关问题的通知 2014 发改委 关于开展政府和社会资本合作的指导意见 2014 财政部、民政局、工商总局 关于印发《政府购买服务管理办法(暂行)》的通知 2014 财政部 关于规范政府和社会资本合作合同管理工作的通知 2014 财政部 关于印发《政府和社会资本合作项目政府采购管理办法》的通知 2015 财政部、住建部 关于市政公用领域开展政府和社会资本合作项目推介工作的通知 2015 发改委、国开行 关于推进开发性金融支持政府和社会资本合作有关工作的通知 2015 发改委、财政部、水利部 关于鼓励和引导社会资本参与重大水利工程建设运营的实施意见 2015 财政部 关于印发《政府和社会资本合作项目财政承受能力论证指引》的通知 2015 财政部、环保部 关于推进水污染防治领域政府和社会资本合作的实施意见 2015 财政部、交通部 关于在收费公路领域推广运用政府和社会资本合作模式的实施意见 2015 财政部、国土部、住建部等六部委 关于运用政府和社会资本合作模式推进公共租赁住房投资建设和运营管理的通知 2015 发改委、财政部、住建部等六部委 基础设施和公用事业特许经营管理办法 2015 发改委 关于开展社会资本参与重大水利工程建设运营第一批试点工作的通知 2015 财政部 关于运用政府和社会资本合作模式推进公共租赁住房投资建设和运用管理的通知 2015 财政部 关于进一步做好政府和社会资本合作项目示范工作的通知 2015 发改委 关于切实做好《基础设施和共用事业特许经营管理办法》贯彻实施工作的通知 2015 发改委、财政部、国土部等五部委 关于进一步鼓励和扩大社会资本投资建设铁路的实施意见 2015 财政部 关于实施政府和社会资本合作项目以奖代补政策的通知 2016 财政部、交通运输部 关于推进交通运输领域政府购买服务的指导意见 2016 发改委、财政部 关于进一步共同做好政府和社会资本合作(PPP)有关工作的通知 2016 发改委 关于切实做好传统基础设施领域政府和社会资本合作有关工作的通知 2016 财政部 关于在公共服务领域深入推进政府和社会资本合作工作的通知 2016 财政部 政府和社会资本合作项目财政管理暂行办法 2016 发改委 传统基础设施领域实施政府和社会资本合作项目工作导则 2016 发改委、证监会 关于推进传统基础设施领域政府和社会资本合作(PPP)项目资产证券化相关工作的通知 2016 财政部 关于推进传统基础设施领域政府和社会资本合作(PPP)项目资产证券化相关工作的通知 2017 上海证券交易所、深圳证券交易所 关于推进传统基础设施领域政府和社会资本合作(PPP)项目资产证券化业务的通知 2017 发改委 政府和社会资本合作(PPP)项目专项债券发行指引 2017 保监会 关于保险资金投资政府和社会资本合作项目有关事项的通知 2017 财政部 关于保险资金投资政府和社会资本合作项目有关事项的通知 2017 财政部、人民银行、证监会 关于规范开展政府和社会资本合作项目资产证券化有关事宜的通知 2017 发改委 关于鼓励民间资本参与政府和社会资本合作(PPP)项目的指导意见 表1. 2014~2017年国家有关部门发布的政策文件 图3. 监管体系 图4. 政府、公众、社会资本方之间的监督关系图 对称，才能体现项目利益相关者参与项目的公平性和公正性。加大公众在监管过程中的参与度，建立完善的PPP项目公众监督体系，实现对PPP项目监管的再监管，保证公众的需求得到充分满足。由此可知，公众、政府、社会资本方三者的监督关系图可以调整为图4。 (四) 建立社会资本方监管部门 社会资本方作为民营企业投资者，可能是由多个民营企业组成的联合体，针对具体项目非常有必要建立监管机构，该监管机构主要负责从宏观上对我国以及国外PPP发展趋势和政策的把控，从微观上监管该项目实施运营情况，以及公众对项目的反馈，从而可以为项目公司提供建设性意见，有利于PPP项目的良好运行和服务公众。
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user: 摘 要 为解决龙格库塔间断有限元方法(RKDG)求解流场耗时的问题，本文应用二维NACA0012翼型作为测试算例，使用多GPU加速求解。将流程网格按照GPU个数进行剖分，每个GPU计算一个网格区域。各计算节点上设置核函数的线程数等于流场网格数，节点间的数据通信使用MPI (Message Passing Interface)。通信过程中采用CUDA流和MPI非阻塞操作以覆盖数据的传输和计算，减少通信代价。结果表明，与CPU串行程序相比，1个、2个、4个GPU上分别获得了33倍、59倍和108倍的加速比。 关键词 :RKDG，多GPU，MPI Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 计算流体力学(CFD)在航空工业中扮演着越来越重要的角色。随着近些年的发展，CFD能够模拟出许多现实的场景。但是对于复杂系统，需要采用高精度的算法。龙格库塔间断有限元算法是一种高精度的流场算法，具有能够捕捉间断，处理网格悬点等优点 [ 1 ] 。然而由于计算量大，往往需要花费很长的时间完成流场求解。 人们提出了许多方法来减少CFD求解时间，并行计算就是其中一种很好的方法。CPU并行加速在工业应用上已经非常成熟，然而建立大规模CPU并行计算集群非常昂贵。因此GPU是一种更好的选择。近年来，GPU在科学计算上表现出了重大的潜力。CUDA是Nvidia公司2007年推出的GPU并行计算平台和编程模型 [ 2 ] ，实验表明，能够显著提高计算性能。 Klöckner A等人在单个GPU上构建了高效的高阶间断有限元解算器，并在三维四面体网格上求解了麦斯威尔方程，与同一代的CPU相比达到了近50倍的加速比 [ 3 ] ；何晓峰等在单个GPU上，使用RKDG方法对二维欧拉方程进行了加速 [ 4 ] ，与CPU相比获得了25倍的加速比；Dawei Mu等人在单个GPU上，使用间断有限元方法对三维弹性地震波方程进行了加速 [ 5 ] ，并与CPU并行程序进行了比较，在单精度下相比1个、2个、4个、8个CPU并行程序获得的加速比分别为12.9、6.8和3.6。本文在此基于多GPU对RKDG方法进行加速。论文结构安排如下，我们首先介绍了龙格库塔间断有限元方法和CUDA程序概述，然后介绍了单GPU以及多GPU上基于CUDA的间断有限元方法求解，最后分别在一个、两个和四个GPU上进行了求解，统计了耗时，并与CPU结果进行了比较。
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user: 2. 龙格库塔间断有限元求解 本文中，我们考虑二维双曲方程，格式如下： { U t + F ( U ) x + G ( U ) y = 0 ，     ( x ， y ) ∈ R 2 U ( x ， y ， 0 ) = U 0 ( x ， y ) . 其中 U = [ ρ ρ u ρ v ρ E ] ， F ( U ) = [ ρ U ρ U 2 + P ρ U V ρ U H ] ， G ( U ) = [ ρ V ρ U V ρ V 2 + P ρ V H ] ρ，P，H和E分别为密度，压强，单位体积的总焓和单位体积的总能。 选择解函数和试探函数空间如下： U h = V h = V h N { p ∈ B V ∩ L 1 : p | K ∈ P N ( K ) } K表示三角形剖分单元， P N ( K ) 表示单元K上次数不高于N的多项式。在三角形单元K上取基函数 { v 0 ， v 1 ， ⋯ ， v m } ，则解函数 U h 可表示为： U h = ∑ p = 0 m U K ( p ) ( t ) ⋅ v p ( x ， y ) ， ( x ， y ) ∈ K 本文处理三阶精度的间断有限元方法，选取三角形单元K上的一组正交基函数如下 [ 6 ] ： v 0 ( x ， y ) = 1 v 1 ( x ， y ) = x − x 0 | Δ 0 | v 2 ( x ， y ) = a 21 x − x 0 | Δ 0 | + y − y 0 | Δ 0 | + a 22 v 4 ( x ， y ) = a 41 ( x − x 0 ) 2 | Δ 0 | + ( x − x 0 ) ( y − y 0 ) | Δ 0 | + a 42 x − x 0 | Δ 0 | + a 43 y − y 0 | Δ 0 | + a 44 v 5 ( x ， y ) = a 51 ( x − x 0 ) 2 | Δ 0 | + a 52 ( x − x 0 ) ( y − y 0 ) | Δ 0 | + ( y − y 0 ) 2 | Δ 0 | + a 53 x − x 0 | Δ 0 | + a 54 y − y 0 | Δ 0 | + a 55 上式中正交基函数的系数 a i j 由待定系数法求得。由于基函数在单元K上是正交的，所以单元质量矩阵 M i j = ∑ l = 1 6 ∬ v i v j d x d y 为对角阵。计算过程中通量采用间断有限元方法离散，原双曲方程可以写成半离散形式如下： d d t U h = M − 1 L ( U h ， t ) 使用三步Runge-Kutta方法对上式进行迭代求解稳定解。
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user: 3. GPU加速 3.1. Cuda概述 CUDA是显卡制造商Nvidia公司2007年推出的并行计算平台和编程模型，开发人员可以使用c/c++语言来为CUDA架构编写程序。CUDA提供host-device的编程模式以及非常多的接口函数和科学计算库，通过执行大量的线程来达到加速效果。CUDA通过线程格来管理线程。线程格包含多个线程块，线程块包含多个线程。线程格和线程块可以是一维、二维或者三维结构。本文使用一维线程块结构，其线程类似于一个二维的像素数组，如图1所示。 线程索引号为： 其中threadIdx.x表示线程块中的线程编号，blockIdx.x表示线程格中线程块的编号，blockDim.x表示每个 图1. 线程块集合与线程集合的二维组织形式 线程块中的线程数。 3.2. 单GPU加速 单GPU加速时，由于CUDA支持大量的线程，因此选取CUDA线程数等于三角形网格个数。每个线程根据自己的全局索引号计算相应的网格单元即可。另外，还需要在GPU与CPU之间进行数据传输，所以程序的流程图如下： 上式中kernelFun即为核函数，将其循环迭代到流场收敛为止。 我们通过核函数依次求解时间步长、计算守恒量、处理边界条件、计算体积分守恒残差、计算通量、计算单元各条边上的积分残差、最后执行Runge-Kutta时间推进。 3.3. 多GPU加速 在多GPU下，首先将网格进行区域划分，划分后一个GPU对应计算一块区域。划分后可以不对网格进行处理直接计算；也可以先处理网格，将本地网格进行重排序，并重新生成邻接信息等。以图2的网格为例进行说明，我们将它沿中间划分成两个区域。 若直接计算，需要在每个计算节点上储存所有网格单元信息，即需要储存全部8个单元。计算时，只处理属于分配给相应节点的网格，第一个计算节点只计算单元编号为1、2、5、6的流场变量值。这样没有打乱网格单元的邻接关系，操作方便。但是，需要储存所有的三角形单元信息并传输到GPU上，浪 图2. 三角形非结构网格示例 费内存。GPU个数的增加并不能增大问题求解的规模，没有充分利用多个GPU计算的优势。同时，划分后每个区域的单元编号不再都是连续的，因此每个GPU上处理的单元在内存上也不是连续的。当warp请求访问位于不同地址的数据时，数据是非连续的，无法合并访问，大大影响访存的效率 [ 7 ] 。 若先将网格进行处理，在每个计算节点上，去除掉其他节点对应的网格，比如第一个计算节点上只需要储存编号为1、2、5、6的单元，所需的储存空间小了一倍。将分配到此节点的网格单元重新连续编号，即将5、6号单元重新编号为3、4，这样每个节点上的网格单元都是连续存储的，并重新生成单元其他信息，再进行计算。缺点是处理网格会稍微麻烦，但是节约了内存，还提高了访存效率，总体上，效率会远高于前一种方式。因此本文采用这种方式。 计算过程中，需要在网格边界处进行信息交换，采用MPI进行通信 [ 8 ] 。MPI是目前最流行的用于并行编程的消息传递接库标准。该模型底层是一组处理器，每个处理器有独立地址空间而且只能访问本地的指令和数据。各个处理器的不同进程间交互必须通过消息传递操作来实现。MPI定义了点到点通信、集合通信、并行I/O等操作。 在信息交换时，我们先将数据从GPU拷贝到CPU，再通过MPI在CPU之间交换，最后将数据拷贝回GPU。由于本文处理的是定常问题，因此不需要每一个时间步步都进行交换。同时MPI采用非阻塞通信，上一个时间步发送和接收消息，到下一个时间步才使用MPI_WaitAll来同步信息的交换。由于cuda核函数也是异步进行的，因此这样可以较好的覆盖CUDA的计算和MPI消息传递，提高并行效率。
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user: 4. 数值实验 求解naca0012翼型在来流马赫数0.4，攻角5˚下流场收敛时的密度。网格规模为37，360个三角形单元，如图3所示。 分别在CPU以及不同个数GPU上进行了计算，CPU使用Intel Xeon X5690 (主频3.47 Hz)，GPU使用Nvidia Tesla k20 GPGPU，含有2496个流处理器。GPU个数等于网格划分后的区域个数，两个GPU 对应的网格划分结果如图4所示，四个GPU对应划分后的四个区域如图5所示。计算耗时统计如表1所示。结果表明，GPU个数并不影响最终的流场解，流场解的密度等值线如图6所示。 结果显示，单个GPU对比单个CPU获得了33倍的加速比。采用不同GPU个数相对CPU加速比如图7所示。发现随着节点个数的增加，加速比逐渐增加，能够很好的处理大规模的计算。但是由于多个 图3. 三角形非结构网格 图4. 网格划分为两个区域 图5. 网格划分为四个区域 Table 1 System resulting data of standard experimen 处理器 Intel Xeon X5690 Nvidia Tesla k20 1个 2个 4个 耗时(s) 85，895 2570 1465 798 表1. CPU及GPU上运行时间统计 图6. 解的密度等值线图 图7. 不同GPU个数相对CPU加速比 节点计算会需要节点之间的协调和通信等耗时操作，因此加速比并没有和节点个数成正比关系。
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user: 5. 结论 本文基于CUDA采用多GPU对龙格库塔间断有限元方法进行了加速。分别测试了一个、两个和四个GPU，并取得了较好的加速效果。充分利用了多个GPU的特性，可以克服规模增大后单个GPU显存不足的情况。同时，本文针对定常问题，采用数据交换的下一个时间步同步并处理交换的信息，减少了通信的代价，增加了并行效率。
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user: 摘 要 人角质细胞生长因子-2对烧伤、割伤等造成的皮肤损伤具有良好的促进修复和愈合功能，在临床、化妆品等方面具有极大的应用潜力。为此，人角质细胞生长因子-2的规模化生产和制备成为开发应用的一项重要前提。本文利用正交实验设计，在摇瓶条件下优化了培养基组分和pH等培养条件对大肠杆菌工程菌细胞生长和重组人角质细胞生长因子-2重组表达的影响。结果表明工程菌生长及表达的最优培养基组分和条件确定为葡萄糖10 g/L、蛋白胨20 g/L、酵母提取物10 g/L、pH7.5及IPTG诱导时间5~6 h。最后，在100升的BLBIO-15SIA发酵罐中以优化的发酵条件进行了3个独立批次的发酵实验，工程菌的生物量达到100 g/L (DCW)、重组人角质细胞生长因子-2表达量占全细胞总蛋白约为30%。这些结果为进一步中试开发奠定了基础。 关键词 :人角质细胞生长因子-2，重组表达，发酵条件，正交实验设计 Copyright © 2018 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 角质细胞生长因子-2 (keratinocyte growth factor-2，KGF-2)，又名成纤维细胞生长因-10 (FGF-10)，属成纤维细胞生长因子超家族的成员。1997年，Emoto等 [ 1 ] 首先分离到人KGF-2的cDNA，编码208个氨基酸残基组成的单链多肽，其中N-端40个氨基酸残基组成信号肽序列，成熟的人KGF-2相对分子质量约为19.3 kD。它特异性作用于上皮细胞的成纤维细胞生长因子受体(FGFR-2b)，对烧伤、溃疡、切割伤的修复与再生比其他生长因子具有更显著的促进愈合和减少瘢痕的作用 [ 2 ] [ 3 ] ；并且对体外培养的人角膜上皮细胞有明显的促生长作用；可提高辐射后小鼠肠干细胞的存活率；对辐射引起气道上皮细胞的通透性升高具有拮抗作用，可以加速辐射诱导的DNA损伤的修复；此外，还对维持细胞骨架蛋白F-肌纤蛋白的稳定和保护细胞间连接具有重要作用 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 。因此，KGF-2很有希望发展成为临床上多功能的生物制剂。 鉴于KGF-2潜在的应用前景，应用基因工程技术重组表达和制备KGF-2已取得了一些进展，目前已经能够在大肠杆菌中可溶性重组表达具备生物学活性的KGF-2 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 。为了开发生产KGF-2重组蛋白，成都远睿生物技术有限公司根据KGF-2成熟肽的编码序列及其特点，利用大肠杆菌密码子的偏爱性设计、合成了编码人KGF-2的基因序列，然后将KGF-2基因克隆到大肠杆菌表达载体pET26b中，最后在大肠杆菌中成功地表达出可溶性的重组人角质细胞生长因子-2 (rhKGF-2)。在此基础上，本文对表达rhKGF-2的大肠杆菌工程菌的生长条件与表达规律进行了的探索，使rhKGF-2重组蛋白在大肠杆菌工程菌中的表达量提高到30%，为确立生产rhKGF-2的发酵工艺奠定了基础。
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user: 2. 材料方法 2.1. 材料 2.1.1. 菌株与试剂 大肠杆菌工程菌[pET26b/KGF-2/BL(DE)21]由成都远睿生物技术有限公司构建并保存，胰蛋白胨和酵母提取物购自英国Oxoid公司，异丙基β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)购自美国Sigma公司，其它试剂均为国产分析纯。 2.1.2. 主要仪器 BLBIO-15SIA发酵罐(上海百仑)，HZO-OX全温振荡器(哈尔滨东联电子技术开发有限公司)，φ 10 pH meter (梅特勒，瑞士)，GS-700 Imaging Densitometer (Bio-Rad，意大利)，721分光光度计(上海第三分析仪器厂)。 2.1.3. 培养基 种子培养基：LB培养基，其配方含胰蛋白胨10 g/L，酵母提取物5 g/L，NaCl 5 g/L，发酵时加入浓度为0.1 g/L的氨苄青霉素；发酵培养基：胰蛋白胨20 g/L，酵母提取物10 g/L，NaCl 5 g/L，K 2 HPO 4 3.5 g/L，KH 2 PO 4 6.0 g/L，MgSO 4 3.5 g/L，葡萄糖10 g/L，微量金属元素2 mL/L (每升微量金属元素含1.9 g CuSO 4 ，0.012 g Na 2 MoO 4 ，0.5 g硼酸，0.012 g AlCl 3 ，0.0144 g ZnCl 2 ，0.162 g FeCl 3 ，0.006 g CaCl 2 )。 2.2. 方法 2.2.1. 种子液制备 将保存于甘油中的大肠杆菌工程菌划线接种于LB琼脂平板上(含0.1 g/L氨苄青霉素)，37˚C过夜培养。然后从平板上挑取单菌落，接种于5 mL LB中；在37˚C、220 r/min培养12 h。最后，按2%接种量扩种到100 mL LB中，继续在37˚C、220 r/min条件下培养至对数生长期，4˚C保存。 2.2.2. 发酵培养基的优化 发酵培养基的组分对工程菌的生长和目的蛋白的表达往往产生较大的影响。因此，以发酵培养基为基础，选定胰蛋白胨、酵母提取物、葡萄糖及培养基pH值等4个因素，进行了三个水平的正交试验L 9 (3 4 )。其因素和水平见表1。 2.2.3. 菌体密度测定 在特定时间，从大肠杆菌工程菌培养物中取样，适当稀释后用721分光光度计在波长600 nm处读取光密度值(A600)，以此表示菌体生长的细胞密度。 2.2.4. 重组蛋白表达量的测定 在不同时间，分别取1 mL培养的菌液，8000 rpm离心收集菌体，加入上样缓冲液，沸水处理5 min， Table 1 Levels of medium factors in orthogonal test desig 水平 Level 葡萄糖 Glucose (g/L) 胰蛋白胨 Tryptone (g/L) 酵母抽提物 Yeast extract (g/L) 酸碱度 pH 1 5 5 2.5 6.8 2 10 10 5 7.2 3 20 20 10 7.5 表1. 正交试验各因素及水平设计 进行SDS-PAGE(凝胶浓度15%)电泳，染色后根据rhKGF-2重组蛋白条带所占全细胞总蛋白的百分比(%)表示目的蛋白的相对表达量。即将考马斯亮蓝染色的电泳凝胶用Bio-Rad GS-700扫描仪扫描，用Molecular Analyst软件对条带进行处理，计算目的蛋白条带的相对含量。