DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
system: [SYSTEM]

user: 3. 试验方案 3.1. 物理改性赤泥的制备 将赤泥以及其他改性材料进行破碎，干燥，然后磨细至《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对填料所要求的粒径，得磨细粉体材料；将改性材料倒入水中，混合均匀，得改性材料水溶液；将磨细后的赤泥按照一定比例倒入改性材料水溶液中，混合均匀，得改性赤泥浆液；将改性赤泥浆液进脱水、烘干，破碎、磨细至《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中对填料所要求的粒径，即得物理改性赤泥。 在本研究中，烧结法赤泥与改性材料的比例为体积比9:1。在制备沥青混合料时，赤泥与改性赤泥按照等体积比例替代石灰岩矿粉。 3.2. AC20沥青混合料配合比设计 本部分按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的AC-20型级配范围，设计要采用的再生沥青混合料级配曲线如图1 [ 5 ]。 通过马歇尔试验配合比设计方法确定最优级配和最佳沥青用量。沥青混合料最优级配为图1的级配2、最佳沥青用量为4.1%。 3.3. 残留稳定度 本文按照《公路工程沥青及沥青混合料实验规程》(T 0709-2011)中规定的方法进行浸水马歇尔试验。试件按照规程T 0702-2011制作标准马歇尔试件，试件尺寸直径101.6 mm、高63.5 mm，加载速率选择50 mm/min，试验温度选择60℃。试验结果如图2所示，赤泥作为填料时，沥青混合料残留稳定度比低于矿粉沥青混合料；在赤泥中掺入消石灰、水泥可以使残留稳定度提高；所以赤泥会使得沥青混合料水稳定性降低，而消石灰、水泥会提高沥青混合料的水稳定性 [ 6 ]。 图1. AC-20沥青混合料级配曲线 图2. 沥青混合料残留稳定度 3.4. 汉堡车辙试验 汉堡车辙试验仪是1970年由德国汉堡市的工程师发明，该仪器实际上是参考英国运输与公路研究实验室(Transportation and Road Research Laboratory，简称TRRL)的类似设备，并将TRRL采用的橡胶轮胎改成钢轮，以此钢轮在浸没在热水中的沥青混合料样品上来回滚动，在一定的滚动次数后量测轮迹的深度，以判断该沥青混凝土在水侵害环境下的抗车辙能力，现已成为道路工程研究方面必备设备，并已列入AASHTO-T324-04规范标准。汉堡车辙试验仪用于模拟现场车辆轮碾下沥青混合料材料受载情况，可以进行不同温度的干燥、浸水条件下的试验以评定混合料抗车辙性能，试验所用的混合料试件可以为圆柱试件或板体试件 [ 7 ]。 汉堡车辙试验与普通车辙试验类似，以车轮碾压次数为横坐标，以沥青混合料的永久变形量为纵坐标可以得出车辙深度随着车轮作用次数的变化情况，如图3所示。车辙变化曲线可分为后压实、蠕变和剥落3个阶段。其中剥落折点是蠕变斜线与剥落斜率的交叉点，是评价沥青混合料水稳定性的重要指标。剥落折点出现之后，水对混合料的影响开始加重，车辙深度急剧增加。剥落折点越高，说明这条道路越不容易产生车辙。剥落折点出现越早，说明混合料的抗水损害能力越差 [ 8 ]。 图3. 车辙深度–车轮作用次数关系 本部分研究使用汉堡车辙仪，对四种沥青混合料在浸水条件下的抗车辙性进行了评价，试件成型方式采用旋转压实成型，试件尺寸：直径为150 mm，厚度60 mm；试验条件为50℃水浴和干燥，试验轮47 mm宽，荷载重705 N。实验结果如图4所示，从图中可以看出，在50℃水浴条件下，赤泥沥青混合料呈线性破坏，这表示在浸水条件下赤泥沥青混合料抗车辙性很差，而在赤泥中掺入消石灰或水泥会增强沥青混合料的水稳定性，从而增强沥青混合料在浸水状态下的抗车辙性；在50℃干燥状态下，使用赤泥替代矿粉则可以延缓剥落折点出现时间，减小蠕变斜率，说明可以提高沥青混合料的高温抗车辙性能，而在赤泥中掺入消石灰可以进一步提高其高温性能。 图4. 沥青混合料汉堡车辙试验数据：50℃干燥(上)；50℃水浴(下) 3.5. SPT试验 美国联邦公路局(FHWA)为资助国家联合公路研究项目(NCHRP)研究开发了SPT (Simple Performance Test)试验方法，SPT试验可对沥青混合料进行动态模量试验、流变次数和流变时间的测试，用于沥青混合料抗高温性能路用性能评估，试验得到的动态模量主曲线能用于路面结构设计。SPT试验仪是一套新型的一体化液压试验设备，如图5所示。该试验系统集成了高性能液压作动器，空气冷却液压源，控制和数据采集系统，自带温度控制单元的组合式三轴室。简单性能试验仪液压系统采用底部加载作动器系统，装备电液伺服阀，具有PID反馈回路控制和实时适应控制，能够在试验过程中调整控制信号。试验仪设计中使用了大量的传感器以及安全互锁，确保操作者的安全，如三轴室的自动打开/关闭。试件表面安装有三个LVDT轴向位移传感器，传感器以120˚均匀分布在试件周围，对三个传感器的测量结果取平均值，使应变测量更加准确。SPT试验仪可以完成包括动态模量、静载蠕变、重复荷载试验以及重复剪切试验等沥青混合料试验 [ 9 ]。 本文采用重复剪切试验测试沥青混合料的动态模量，相位角。与DSR试验原理类似，实验舱内的加载装置对试件轴向施加不同频率的正弦荷载，并测定相应的轴向应力与应变，利用应力应变数据可以对动态模量与相位角进行计算。动态模量、相位角的计算公式如公式1、2所示。本文试验温度选为20℃，应变水平为100 με，对试件施加的频率为25 Hz、20 Hz、10 Hz、5 Hz、2 Hz、1 Hz、0.5 Hz、0.2 Hz、0.1 Hz。分析不同温度下各类型沥青混合料的动态模量、相位角的变化情况。 | E * | = σ 0 ε 0 (1) θ = T i T p × ( 360 ∘ ) (2) 式中： | E * | ——动态模量； σ 0 ——应用正弦荷载的振幅； ε 0 ——产生正弦应变的振幅； θ ——相位角； T i ——滞后的时间， T p ——正弦荷载周期时间。 通过SPT试验对四种沥青混合料进行试验分分析，各沥青混合料的动态模量、相位角如图6所示。 由图6可知，使用赤泥替代矿粉制得沥青混合料动态模量会大幅下降，但是在赤泥中掺入少量消石灰或水泥，可以使得动态模量恢复到普通沥青混合料的水平。 图5. SPT试验仪 DSR试验中，相位角是表征沥青材料黏弹特性的指标。同样，沥青混合料试验中相位角是用来评价沥青混合料黏弹特性的指标。相位角越大，则沥青混合料的粘性越大，受到外力作用时便会产生更大的不可恢复的变形。由图6可知，使用赤泥替代矿粉，可以减小沥青混合料的相位角，减少受到外力作用时产生的不可恢复的变形，在赤泥中掺入少量消石灰可以进一步增强该效果。 图6. 沥青混合料SPT实验数据：动态模量(上)；相位角(下)
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 1) 石灰石矿粉和消石灰具有相似的氧化物组成，硅酸盐水泥主要由CaO和SiO 2 组成，含有MgO、SO 3 、Fe 2 O 3 等杂质，化学成分与矿粉相近，这说明水泥和消石灰有可能改善赤泥与沥青的粘结性能。在赤泥中，CaO含量最高，其次是SiO 2 和Fe 2 O 3 ，这三种成分占总质量的80%以上。值得注意的是，赤泥中的Na 2 O含量明显高于其他三种材料，说明其碱度较高。填料的化学成分会影响沥青与填料的粘结，进而影响相关沥青混合料的路用性能。 2) 赤泥作为填料时，沥青混合料残留稳定度比低于矿粉沥青混合料；在赤泥中掺入消石灰、水泥可以使残留稳定度提高；所以赤泥会使得沥青混合料水稳定性降低，而消石灰、水泥会提高沥青混合料的水稳定性。 3) 在50℃水浴条件下，赤泥沥青混合料呈线性破坏，这表示在浸水条件下赤泥沥青混合料抗车辙性很差，而在赤泥中掺入消石灰或水泥会增强沥青混合料的水稳定性，从而增强沥青混合料在浸水状态下的抗车辙性；在50℃干燥状态下，使用赤泥替代矿粉则可以延缓剥落折点出现时间，减小蠕变斜率，说明可以提高沥青混合料的高温抗车辙性能，而在赤泥中掺入消石灰可以进一步提高其高温性能。 4) 使用赤泥替代矿粉制得沥青混合料动态模量会大幅下降，但是在赤泥中掺入少量消石灰或水泥，可以使得动态模量恢复到普通沥青混合料的水平。使用赤泥替代矿粉，可以减小沥青混合料的相位角，减少受到外力作用时产生的不可恢复的变形，在赤泥中掺入少量消石灰可以进一步增强该效果。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 “1 + X”证书制度背景下，高职院校应当在以立德树人为根本任务的基础上，将“培养什么人、怎样培养人、为谁培养人”的理念贯穿人才培养始终，加强专业建设、深化教育教学改革。高职院校幼儿发展与健康管理专业在教学实践探索中虽然取得了一定的成效，但在进一步的专业深化发展过程还面临各种问题和挑战。将“X”幼儿照护职业资格的技能要求作为人才培养的核心内容，充分融入到幼儿发展与健康管理专业的课程体系和育人过程中去，深化“三教”改革和校企合作，建立校企合作育人、协同育人的长效机制，让“1 + X”证书制度在新时代的高等职业教育发展中发挥最大效用，助推高职幼儿发展与健康管理专业建设的改革发展。
system: [SYSTEM]

user: 1. “1 + X”证书制度背景 2019年1月，国务院印发的《国家职业教育改革实施方案》中指出：从2019年开始在职业院校、应用型本科高校启动“学历证书 + 若干职业技能等级证书”制度试点工作；2019年4月，教育部、国家发展改革委等部门联合印发《关于在院校实施“学历证书 + 若干职业技能等级证书”制度试点方案》，部署启动“学历证书 + 若干职业技能等级证书”制度试点，深化复合型、技术技能型人才培养培训模式和评价模式的改革。“1 + X”证书制度是深化职业教育改革、提高职业院校人才培养质量、打通技能型人才成长成才通道的重要举措。加强对“1 + X”证书制度工作的引导和推进，切实将幼儿照护职业资格证与高职幼儿发展与健康管理专业充分融合，既能助力“三教”改革，又能推动幼儿照护职业技能等级证书“书证融通”、“课证融通”，切实解决托幼托育从业人员能力水平无法准确评价的堵点问题，从而有效促进本专业的长足发展。
system: [SYSTEM]

user: 2. 高职院校幼儿发展与健康管理专业当前存在的问题 经过几年的不断探索和实践，高职院校幼儿发展与健康管理专业在专业建设方面虽然取得了一定的成效，但是在进一步的专业深化发展过程中发现，人才培养定位、课程设置、师资培养、校企合作等方面还面临各种问题和挑战。对此，应当以“1 + X”证书制度为契机、以幼儿照护证书为切入点，加强对幼儿发展与健康管理专业的建设与改革，努力实现高职院校复合型人才培养的跨越。 2.1. 人才培养定位不明晰 经调查，很多高职院校将幼儿发展与健康管理专业挂靠在学前教育专业或者直接打着学前教育专业的名义来招生，所开设的课程和学前教育专业差别不大，对专业定位不清，培养出来的学生对幼儿照护、幼儿健康评估、幼儿保健等方面的技能掌握较少；而医学护理类院校开设幼儿发展与健康管理专业的，开设的课程又偏向单纯的幼儿护理，幼儿教育学、幼儿心理学、幼儿行为观察等理论知识较为欠缺。这些高职院校培养出来的学生知识和技能比较单一，毕业后不能很好地找到对口的工作，在一定程度上打击了学生报考、学习本专业的积极性，影响学生的整体职业生涯规划，也给幼儿发展与健康管理专业的社会声誉带来负面影响。 2.2. 课程设置缺乏专业特色 根据幼儿发展与健康管理专业的人才培养定位和目标，本专业在课程设置方面不尽合理，有待进一步优化和完善，具体问题表现为以下几个方面：1) 学前教育理论课或幼儿护理技能课单向课程在整个课程体系中占比较高。通过对重庆市内外二十多所开设有幼儿发展与健康管理专业的高职院校的调查，幼儿发展与健康管理专业在课程设置方面出现了典型的两极分化的现象，严重向学前教育方向或幼儿护理方向单方倾斜；2) 课程缺乏专业特色。有些学校把和幼儿发展与健康管理专业看似相关的课程拼凑起来，导致本专业的专业建设和课程建设都缺乏系统性、完备性。由于缺乏适合本专业的适用教材，幼儿发展与健康管理专业的课程大部分是“拿来主义”，背离了人才培养目标和学科定位；3) 课证分离，书证分离。幼儿发展与健康管理专业的课程内容与幼儿照护职业资格证相关知识模块吻合度不高、结合不够充分。 2.3. 教师专业能力不足 2019年初至今，国家逐步出台多项推进托育服务业加快发展的各项政策，从很大程度上催化了托育市场的迅速发展 [ 1 ]。为了保证托育市场专业人才的有效供应，越来越多的高职院校开设了幼儿发展与健康管理专业。作为一门新兴专业，幼儿发展与健康管理专业的教师专业能力不足，具体体现在以下几个方面：首先，教师缺乏跨专业知识背景，学前教育和幼儿护理双学科知识融合能力较弱。根据当前开设幼儿发展与健康管理专业的学校属性，本专业现有的师资基本是来自学前教育、早期教育或者护理等单一学科领域，复合型教师较为短缺。其次，教师开发教材能力较弱。目前，市面上还缺乏幼儿发展与健康管理专业配套的、权威性较高的统编教材，而任课老师对新专业认知不够深入，又受学科背景、授课经历所限，编写本专业教材的能力较弱，校本教材开发进程缓慢。再次，教师的教学方法较为单一。幼儿发展与健康管理专业的大部分教师依然停留在传统讲授式课堂的教学模式中，理论实践一体化教学方法运用能力不强，教学方法比较单一。 2.4. 校企合作有待加强 随着托育机构的迅速发展，市场对从业者也提出了更加具体的要求：既要有幼儿教育、幼儿心理、行为观察等理论知识，又要有幼儿护理、幼儿卫生保健、幼儿营养膳食搭配等技能。作为直接面向企业输送应用型人才的高职教育，当今校企合作的广度和深度还有待提高 [ 2 ]，主要体现在以下两个方面：一方面，高职院校选择的合作对象错位。在幼儿发展与健康管理专业中，现有的合作对象大部分为幼儿园、早教机构，而不是就业方向更加对口的托育机构。这导致输送至用人单位的学生不能完全发挥出专业优势，在实习过程中只能担任保育员的工作，实习岗位数量也很受限制。另一方面，高职院校与企业的合作深度不够，常常出现学校“一头热”的现象。造成这种合作瓶颈的根本原因就是校企之间缺乏有效的沟通，企业对幼儿发展与健康管理专业所培养出来的学生认可度有待提高，对本专业的认同感也有待加强。
system: [SYSTEM]

user: 3. 推进高职幼儿发展与健康管理专业建设策略 3.1. 明确专业目标定位 幼儿发展与健康管理专业不姓“教育”，也不姓“医护”，它不是学前教育与医护的简单叠加或并列，将二者相加或重此轻彼的做法都是不可取、不科学的。幼儿发展与健康管理专业是融幼儿教育、幼儿保健、幼儿医学、健康管理等多门学科为一体的新型交叉学科，属于公共服务大类，因此要突出社会本位，面向家庭、面向社会、面向社区。幼儿发展与健康管理专业的人才培养要依托开设院校的自身优势——学前教育类院校就着重保育、教育、社会服务和管理方面的人才培养，医学类院校就着重幼儿保健医生、儿童康复、特殊教育等方面的人才培养。另外，不同背景高职院校在开设幼儿发展与健康管理专业的时候既要“扬长”，也要“补短”，不同类型院校之间加强沟通交流和师资共享，将对方课程融入到自身课程体系中去，培养复合型、应用型的人才。 3.2. 立足核心素养，构建课程体系 基于市场上用人单位对幼儿发展与健康管理人才的需求，构建适合符合本专业人才培养目标和专业发展特色的课程体系迫在眉睫。1) 课程设置方面，应当均衡学前教育和幼儿护理在整个专业课程中的占比，将两个学科的内容立体交叉，相融相通地有机统一起来，积极研发能够培育本专业核心素养的新课程。2) 根据幼儿发展与健康管理专业人才培养目标，制定能体现本专业特色的核心课程。3) “课证融合”、“书证融通”，构建课、证、书全面相融合的课程体系，将幼儿发展与健康管理专业的课程设置与“1 + X”幼儿照护职业资格证考点内容相对应，教材选择与教学内容、考证内容相统一，将职业技能等级标准有关内容及要求有机融入课程教学过程中去，学生通过日常的专业学习与技能培训就能掌握“1 + X”幼儿照护职业资格证的考点，切实提升本专业学生的核心素养和“X”证书的获取率。 3.3. 深化“三教”改革，切实提升教师专业能力 前文对教师专业能力不足问题的提出，根本上是对高职院校如何进行教师、教材、教法改革进行探讨。2019年2月，国务院颁发《国家职业教育改革实施方案》(简称《职教二十条》)，为高校进一步深化“三教”改革指明方向；《职教二十条》中也明确提出：启动“1 + X”证书制度试点工作，促进产教融合，打造“双师型”教育人才 [ 3 ]。加强教师“双师”素质，需要“走出去”和“引进来”两种方式相结合。高职院校既要积极搭建有利于“双师型”教师发展的平台，鼓励专职教师利用寒暑假到幼儿发展与健康管理专业相关的用人单位参加企业实践，通过一线的实操经验来提升自身教学技能、丰富课堂内容；又要引进具有学前教育和医学护理背景、有一线幼儿照护实践经验的复合型人才。不同专业背景和工作经历的老师们通过多元化教研活动，相互学习，加强教学领域人才与实践经验人才之间的融合、提高。 教师教材开发能力的提升。教材是为课程内容服务的，不能脱离教学实践，更要适应市场需求和社会变化。鉴于目前幼儿发展与健康管理专业缺乏统一的、权威的教材，本专业教师可以从符合本校发展特色出发，在强调应用性和实践性原则的基础上，围绕以课程知识点为中心创建集课前微课预习、课堂纸质教材、课后网络习题库和其他相关网络资源为一体的立体教材。在建立起线上线下相结合，完成从传统课堂单一教材到翻转课堂多元教材使用的过渡后，同类院校也可以分工协作、共建共享教材资源，逐步完善具有权威性、普适性的专业统一教材。 提高专业教师多元教学方法运用能力。为适应幼儿发展与健康管理专业发展要求，不断更新教育方法和技能不仅能提升教师教育水平，更能使学生在掌握知识的同时，也能掌握科学的学习方法 [ 4 ]。在幼儿发展与健康管理专业中，一定要采用多种教学方法相结合，实施项目制教学，“教学做合一”，培养学生动手操作能力，以适应市场对实践型人才的需求。 3.4. 校企携手、深度合作 校企合作既是高职教育人才培养模式改革的发展趋势，也是企业参与市场竞争的必然选择。高职院校完善幼儿发展与健康管理专业的“校企合作”培养模式，拓宽合作范围和深度，可以从以下三个方面着手。 第一，高职院校选择的重点合作对象应当是社区托育点。幼儿发展与健康管理专业的毕业生就业领域非常广泛，可以在保健院、育婴中心、儿童早教中心、母婴学校、早教中心、健康体检中心、健康管理公司、营养咨询公司、心理咨询、托幼机构等，但合作的重心应当是将来大力发展的社区托育点。2019年5月国务院发布的《关于3岁以下婴幼儿照护服务发展的指导意见》(下文简称《意见》)将发展普惠性托育服务列在了补齐民生短板的重要任务中。《意见》还指出，要对普惠性托育服务的主要载体—社区托育点要加大支持力度和政策倾斜 [ 5 ]。社区托育机构本身还兼具就近可及、普惠公平、安全可靠等特点，社区民众的接受度高，市场前景广阔。 第二，成立“订单”班，校企联合培养专业人才。高职院校教师与企业专家根据幼儿托育相关的职业岗位分析和具体工作内容，结合幼儿照护服务职业标准共同制定“订单班”人才培养方案，由在校教师和托育机构教师共同组成“订单班”师资团队，在教学过程中做到学校与托育机构融合、学习与工作融合、学生与托育服务从业者融合等全方位的“校企融合” [ 6 ]。 第三，实习贯穿全过程，从大一的认知实习、大二的跟岗实习到大三的顶岗实习，解决学生从学校过渡到用人企业岗位胜任能力的核心问题。另外，高职院校需转变评价模式，将学生在认识、跟岗、顶岗实习过程中的实践考核内容与幼儿照护服务的具体岗位任务相结合，二者保持一致。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结语 深化专业建设与“1 + X”证书制度的融合，是高职幼儿发展与健康管理专业改革的必然发展趋势。高职院校应当抓住这一契机，在明确幼儿发展与健康管理专业人才培养目标定位的基础上，构建“课证融通”、“书证融通”的具有本专业特色的课程体系，将“1 + X”证书制度充分融入到本专业的人才培养过程中去。通过加强“三教改革”、校企协同育人的方式，切实提升高职幼儿发展与健康管理专业学生的专业能力和核心素养，实现校园到企业、课堂到岗位的无缝对接。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 当不同的天气模式导致海洋在不同的方向产生两个海流系统时，就会产生一个交叉波，最终导致海面上的方波生成。方波的出现将威胁船舶的航行性能，严重时可能导致船舶倾覆。本文利用自研CFD软件HUST-Ship开展了基于规则波叠加方法进行方波数值波浪水池的研究。在进行数值模拟时，对不可压缩流体的RANS方程进行求解，数值造波采用在入口边界施加相应规则波的数学方程模拟方波，自由液面采用level-set方法获取。数值模拟结果表明两个有90度交叉角、相同波长和相位的规则波叠加在一起能够形成方波。选择水池中的四个点作为标记点，追踪标记点处液面高度变化，仿真结果与解析解得到的结果吻合。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 随着海洋资源的开发利用，船舶航线由近海向远洋延伸已成为一种必然趋势。这一趋势意味着船舶更有可能遇到极端的海洋环境和不可预测的天气模式，因此复杂的海洋条件和天气模式的结合增加了遇到方波的风险。为了保证水面舰船的生命力和安全，有必要对方波进行分析。 方波的形成是两个方向的波浪在一定角度上相交而产生相互作用的一种海况。世界各国科学家对方波的形成机理、数值模拟的理论和方法以及波的特性进行了研究。关于交叉波的非线性动力学已有许多早期研究。2003年，Janssen等 [ 1 ] 利用Zakharov方程对系综系统进行了直接模拟，将齐次四波相互作用理论扩展到包括非共振传输效应，揭示了四波相互作用在表面重力波谱演化中的重要作用。在线性理论中，波之间没有相互作用。在线性理论中，波之间不存在相互作用。只有当波的相位有利时，波的能量才会叠加，最高可增加一倍。然而，非线性波的情况是不同的，因为波之间的相互作用。由于相互作用，波高最多可达一维平均波高的3倍，二维平均波高的4.5~5倍。他们验证了观察到的概率分布函数和理论概率分布函数之间有很好的一致性。Onorato等人 [ 2 ] 在2006年使用了一个简单的弱非线性模型来描述不同传播方向的双波系统的相互作用。假设两个海洋系统都是窄带状的，他们通过Zakharov方程两个耦合非线性薛定谔方程，描述每个波谱峰的演变过程。对于单个不稳定平面波，引入在不同方向传播的第二个平面波会导致不稳定增长速率的增加和不稳定区域的扩展。2011年，Toffoli等人 [ 3 ] 研究了过海条件下地表高程的统计特性。在波浪水池内进行了实验，采用高阶法求解欧拉方程得到了数值结果。用高阶谱法进行的数值模拟与实验结果吻合较好。数值和实验结果表明，极端事件的数量与两个相互作用的系统之间的角度有关。不稳定性可能是由共存的非共线波系之间的非线性相互作用引起的。2012年，Cavaleri等人 [ 4 ] 分析了Louis Majesty游轮遭遇巨浪袭击事故的海况。利用波浪模型(WAM)对局部波浪条件进行了详细的后推。结果表明，存在两个频率几乎相同的相似波系，并用两个耦合非线性薛定谔(CNLS)方程讨论了海况。2015年Trulsen等人 [ 5 ] 研究了油轮Prestige事故中极端海况和异常浪发生的概率。这两个波系几乎成直角相交。利用四种不同的非线性模型，他们能够估计大波出现的统计数据。在事故发生的那一刻，最大峰值高度比预期的峰值高度高出约5%~6%。两个交叉波系统之间可能存在非线性相互作用，但实际上不会改变峰度或最大峰高。Senthilkumar等人 [ 6 ] 使用HilbertHuang变换(HHT)讨论了方波海态的结果，它是经验模态分解(EMD)和希尔伯特谱分析(HSA)的结果。HHT采用HSA方法获取瞬时频率数据，EMD方法将信号分解为所谓的固有模态函数。2018年，Gramstad等 [ 7 ] 研究了波的统计特性和极端波的发生。该研究不仅涉及单个波系的光谱形状，而且涉及两个波系的交叉角和峰值频率的分离。利用Zakharo方程分析了两种交叉stokes波的调制不稳定性，该方程适用于任意带宽的扰动。峰度与两种Stokes波的最大不稳定生长速率呈正相关。2018年，Brennan [ 8 ] 等利用高阶谱方法求解自由表面欧拉方程，研究了方波海况的演化和该系统中巨浪的出现。分析了两种交叉波系统：一种是利用Draupner波在不同角度交叉的方向谱，另一种是利用Draupner波与窄带JONSWAP状态交叉的方向谱来模拟风胀与海之间的光谱增长。虽然交叉角对统计演化有一定影响，但三阶效应不显著。 本研究采用自研粘性流CFD软件研究方波的数值造波方法，形成了基于粘性流CFD的数值方波水池，分析了产生方波的相对误差，仿真结果和解析解的结果比较验证了仿真结果的可靠性。
system: [SYSTEM]

user: 2. 流体控制方程和数值方法 2.1. 控制方程 HUST-Ship采用有限差分法对URANS方程进行离散，采用水平集法对自由液面进行捕获。不可压缩连续方程和RANS方程如下： ∂ u i ∂ x i = 0 (1) ∂ u i u j ¯ ∂ x j = − 1 ρ ∂ p ∂ x i + ∂ ∂ x j [ γ ( ∂ u i ¯ ∂ x j + ∂ u j ¯ ∂ x i ) ] − ∂ ( − u ′ i u ′ j ¯ ) ∂ x j + f i (2) 其中： u i ¯ 代表时均速度； u ′ i 代表脉动速度； u ′ i u ′ j ¯ 代表雷诺应力；f i 表示体积力。 在基于粘性流体理论构建的数值波池中，自由表面处理方法采用level-set的方法进行处理。以水为自由界面，为流场中任意点到液体表面的距离函数， φ > 0 表示空气， φ < 0 表示水。在任意时刻自由表面为零，意味着液体表面上的任何点都为0 [ 9 ] [ 10 ]。 ∂ φ ∂ t + v ∇ φ = 0 (3) 其中v为流场中的速度矢量。 利用插值法求自由曲面，在方程的局部区域内求解流动液体。 φ < 0 由单相水平集法得到： ∇ v ⋅ n j = 0 ，     n j = ∂ φ / ∂ x i | ∂ φ / ∂ x i | (4) 水平集方法的主要优点是网格质量稳定，易于控制。计算两个交点界面处的曲率和法向量更容易、更方便，模拟自由曲面的精度更高。 2.2. 造波与消波的方法 使用边界造波法实现造波(边界造波法是在入口处设置相应的水质点运动速度来实现造波的方法 [ 11 ] [ 12 ] )。通过在入口边界设置速度条件形成方波，其任意时刻的幅值可由幅值相同、波长相同、垂直相交方向相同的两个简谐波线性波叠加而成。 在模拟目标波时(与数值水池产生的普通单向波不同，本研究数值水池有两个入口)，流场入口自由表面位置设为余弦函数： η ( t ) = A cos ( k x − ω t + φ ) (5) 流体质点在入口的速度设置为： u = A ω cosh k ( z + d ) sinh k d sin ( k x − ω t + φ ) (6) w = A ω sinh k ( z + d ) sinh k d sin ( k x − ω t + φ ) (7) 其中A为幅值；d为水深；k是波数；Ox为波传播方向，Oy为水池宽方向，Oz为水深方向；u是ox方向上的速度，w是oz方向上的速度，z = 0是静态水面。 方波仿真过程中采用了网格衰减和阻尼消波两种方法。网格衰减是一种简单实用的方法，通过设置逐渐粗化的网格或在水池末端附加一个扩展区域，使其数值耗散。与均匀网格相比，该方法可以减少计算量。 数值波水池的阻尼消波方法修正了消波区动量方程。修正的动量方程为： ∂ u ∂ t + u ∂ u ∂ x + v ∂ u ∂ y = g x − 1 ρ ∂ p ∂ x + v [ ∂ 2 u ∂ x 2 + ∂ 2 u ∂ y 2 ] − μ ( x ) u (8) ∂ v ∂ t + u ∂ v ∂ x + v ∂ v ∂ y = g y − 1 ρ ∂ p ∂ y + v [ ∂ 2 v ∂ x 2 + ∂ 2 v ∂ y 2 ] − μ ( x ) v (9) 式中，为人工阻尼系数，其大小在消波区沿波传播方向为线性阻尼： μ ( x ) = { a s ( x − x 0 ) / L s         x > x 0 0                                           x ≤ x 0 (10) x 0 为消波开始起作用的位置； L s 为阻尼层总长度； a s 为消波的强度。消波强度是一个经验值。值越大，消波强度越大。但是，如果这个值太大，可能会产生负面影响，导致更严重的反射波。因此，有必要选择一个合理的消波强度值，以获得更好的模拟结果。
system: [SYSTEM]

user: 3. 数值波浪水池 建立单位长度7、宽度7、高1.4 (自由液面上方)、水池深度1的数值造波计算域，如图1所示。水池前部是一个足够大的造波浪的区域，其俯视图为边长4的正方形。如果今后开展方波的耐波性研究，在数值模拟过程中真实船舶的长度将被缩放到1，产生波区域的大小可以完全满足要求。水池的后端是出口附近的波吸收区域(波吸收区域的长度是3米)，而消波强度是设置为1，这是用于提高质量的模拟波结合网格的耗散效应。在网格生成方面，产生波区域沿x轴和y轴采用均匀网格布局，消波区域网格逐渐粗化。对自由液面附近的网格分布进行加密，可以准确地模拟波面变化。该加密区域布置在一个自由均匀的网格中，且远离波面的上下方向较粗。 数值水池的边界条件如图2所示。数值水池的前端为入口边界条件(inlet)；出口为零压力边界条件(Farfield#1)，共有两个出口和两个入口。底部为零压力边界条件(Farfield#1)；顶部为零压力梯度(Farfield#2)的边界条件。网格边界层离壁面的距离均满足y+ = 1，雷诺数Re = 4.545E6，弗劳德数Fr = 0.168，压力-速度耦合采用标准投影算法。网格点分布如图3所示。
system: [SYSTEM]

user: 4. 方波数值造波和误差分析 方波仿真结果如图4所示。从造波区可以看出，波面呈方形(波高为0.02)，与预期结果一致。根据Airy波原理，将方波的解析解由两个方向正交的规则波叠加，得到的解析解的波形如图5所示，其数学表达式如下： 图1. 计算域几何尺寸示意图 图2. 数值模型的边界条件 图3. 型网格点分布 图4. 方波的波形模拟结果 图5. 方波的解析解结果 x = 0.02 cos ( 5.461 x − 13.884 t ) + 0.02 ( − 5.461 y − 13.884 t ) (11) 与常规波水池不同，方波水池内各点的最大幅值并不完全相同，其最大幅值由该点相交波的叠加确定。为了评价数值波的精度，通过追踪选定点的液面高度随时间变化特性，比较最大幅值时域特性的相对误差及其连续变化，来验证数值造波的精度。在数值模拟过程中，为避免造波区到消波区过程的影响，对远离消波区的造波区域的波形特性进行分析和研究。通过选取造波区域中心的4个不同位置的点作为监测点，如图6所示，得到这4个监测点幅值的时域曲线。 将仿真结果与解析解进行了比较，得到了相对误差时历曲线。点1的幅值解析解最大为0.020，将仿真结果与解析解进行比较，如图7所示，相对误差如图8所示。监测点1的幅值误差均小于5%。 监测点点2的幅值解析解最大为0.018，将仿真结果与解析解进行对比，如图9所示，相对误差如图10所示。从相对误差的图可以看出，监测点2的幅值误差均小于4%。 点3处的幅值解析解最大为0.018，将仿真结果的时域特性与解析解进行比较，如图11所示。相对误差如图12所示。从相对误差的图可以看出，监测点2的幅值误差均小于5%。 图6. 监测点布置图 图7. 监测点1的仿真结果与解析解比较 图8. 监测点1最大幅值的相对误差 图9. 监测点2的仿真结果与解析解比较 图10. 监测点2最大幅值的相对误差 图11. 仿真结果与点3的解析解 点4的最大幅值解析解为0.014，将仿真结果与解析解进行比较，如图13所示。相对误差如图14所示。 图12. 点3最大幅值的相对误差 图13. 仿真结果与点4的解析解 图14. 点4最大幅值的相对误差
system: [SYSTEM]

user: 5. 结论 本文利用自研的粘性流CFD软件HUST-Ship，使用在边界输入速度条件的边界造波法，通过两个相位相同方向90度相交的规则波进行叠加生成方波，采用level-set方法捕获自由液面的运动。根据规则波的叠加理论，得到了两个相位相同方向90度相交的规则波进行叠加后波浪的解析解。对基于粘性流CFD软件得到方波进行了分析，采用双入口数值水池，使用边界造波法，即可得到对应的方波。通过比较监测点时域特性的运动幅值相对误差。对采用粘性流CFD软件的方波的造波精度进行了评估，仿真结果与解析解吻合较好，方波幅值与解析解比较相对误差小于5%，采用上述方法得到的数值方波能够用于分析和研究方波对舰船航行性能的评估和预报，为后期分析和研究方波对船舶航行安全性影响奠定了坚实的基础。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 混合式英语写作教学结合了传统英语写作课堂教学和线上英语写作教学的优点，有效提升了英语写作教学效果。基于混合式教学的英语写作教学中引入母语文化，不仅促进了学生对英语文化的深入理解，而且加强了其本土文化的英语表达能力，为英语写作教学研究提供了一个新的视角。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 20世纪80年代起，文化在中国外语教学中的重要性日益凸显，文化教学研究从之前对目的语文化的关注更多地转向目的语文化和母语文化之间的互动融合。“学习者最终获得的总是具体的、特定的交际能力，不仅仅是具体的、特定语言的交际能力，更是具体的、特定文化的交际能力。” [ 1 ] 外语教学不仅要重视目的语文化的学习，还要重视本土文化学习，通过文化比较来深化对目的语语言文化的理解。“学生不仅要懂些西方文化，而且要懂得本族文化，二者并重。” [ 2 ] 束定芳、庄智象等学者强调本族语文化可以作为与外族文化进行对比的工具，更深刻地揭示外族文化的一些主要特征，从而也加深对民族文化本质特征的更深入的了解 [ 3 ]。换句话说，外语学习可以实现母语和目的语语言文化的共同发展。因此，“互联网+”时代的教育发展趋势下，在现代英语教学中特别是英语写作教学中融入母语文化是非常必要的。
system: [SYSTEM]

user: 2. 英语写作教学与母语文化结合的意义 近年来，民族文化缺失的问题在大学外语课程教学中日渐凸显，尤其是如何在外语教学中实现文化共生并传承母语文化成为了迫在眉睫的问题。在全球一体化的趋势下，各种文化的和谐共存是非常必要的，因此跨文化交际和外语学习变得更加重要。《英语类专业本科教学质量国家标准》和《普通高等学校本科英语专业教学指南》也都强调了培养学生跨文化能力的重要性。培养学生跨文化能力不仅有助于学生理解英语文化而且有助于有效传播母语文化。而要有效传播母语文化，学生要学会恰当地用英语表达母语文化。英语写作是学生用英语进行表达的一个重要途径。高校英语写作教学中应包含一定的母语文化因素，但是，我国目前的英语写作教学对母语文化的英语表述并没有给予足够的重视。学生很多时候可以比较流畅地清晰完整地用英语表述英美文化，却不能够积极主动地、有效地向外输出本民族的文化，甚至缺乏足够的民族文化自信。“如果民族文化自信缺失，英语学习者就会迷失自我，盲目崇洋媚外，无法传承优秀的母语文化，更无法在充分展示母语文化魅力的基础上与异国文化平等地对话与竞争。” [ 4 ] 就高校英语专业写作教学来说，母语文化缺失意味着学生对母语文化了解甚少，写作时不会用英语准确表达本民族特色事物和文化习俗。“母语文化摄入量的不足导致不能准确、流利地用英文传递母语文化。” [ 5 ] 把母语文化引入英语写作教学中可以有效提高学生的英语写作表达能力。 外语教学中融入母语文化有利于提升教学质量。外语教师不应该只重视母语文化在外语学习中的负迁移作用而忽略了母语文化发挥的正迁移效应。对目的语的学习不应该只是单向的认识、接纳和理解。特别是在语言多样性和文化多元化的民族院校，学生只有很好地了解自己的民族文化，才能够更有效地理解、运用外语。“我国民族地区地方院校应该高度重视本土文化的挖掘、保护与传播，特别是在对肩负对外传播重任的英语人才的教育中，更应该注重本土文化知识的输入，使学生能准确对外传播民族地区灿烂的本土文化。” [ 6 ] 对英语写作教学来说，在教学中融入母语文化，培养学生的文化意识和多元文化的价值观有助于他们用英语恰当地表达本民族特色文化，更好地实现跨文化交际，在与来自不同文化的人交流时，能够较好地处理与对方在文化、价值观等方面的不同。此外，民族院校的生源大多来自本地区，从小身处具有浓郁特色的本土文化中，耳濡目染，理所当然是其本土文化最好的传承人。作为将来民族地区对外交流的主体，他们只有具备较强的母语文化英语表达能力，在跨文化交际中才能更好地维护他们的文化自尊，才能树立健康的跨文化交际心态，实现真正意义上的交互式跨文化交际。而外语教育的最终目就是培养具有跨文交际能力的人才而不是培养只会应对试卷的学生。 在英语专业写作教学中融入母语文化是必要的，不过，仅仅是在英语写作传统课堂中融入母语文化是不够的。传统课堂教学以教师讲授为中心，容易忽略学生在学习过程中的主体性，此外，课前课后学习要求少，学生学业任务轻，学习投入不足，自主学习能力和批判性思维能力不强。随着教育信息化进程的不断推进，能够统筹线上、线下教学优势的混合式教学模式受到越来越多的关注。如何将混合式教学模式与母语文化传承结合在一起就成为了一个值得探讨的问题。
system: [SYSTEM]

user: 3. 母语文化传承视角下的混合式英语写作教学模式 基于OBE理念，主动适应“互联网+”时代的教育发展趋势构建母语文化传承视角下的混合式英语写作教学模式，既强调了教师在教学中所发挥的引导、启发、答疑的重要作用，同时又突出了学生作为学习主体的主动性、积极性和创造性。 3.1. 营造跨文化语境，激发学生学习兴趣 基于文化语境的语言学习可以使目的语的学习更加立体和深刻，有助于学生更好地掌握和运用相关语言。英语写作课程任课教师应充分利用好课堂这一阵地，考虑学生的性别、年龄、文化背景等一系列因素，调整适宜的教学内容与教学方法，在课堂上创设跨文化语境。在课堂教学设计中融入母语文化知识时教师可以利用多媒体教学设备和丰富的网络资源为学生播放有关母语文化和目的语文化知识的PPT、生动形象的图片或音频、视频材料，激发学生的学习兴趣，加强学生对不同语言文化、艺术、历史、风土人情的真实感受，让学生主动“浸入”到文化中，比较不同文化的差异，在鲜活的课堂氛围中加深对民族文化的理解，促进目的语文化和母语文化之间的互动融合，扩大学生的文化视野，提升其思辨能力。 英语写作课堂教学应结合中国传统文化以及地方文化，根据学生的文化背景和不同写作文体特征，设计学生感兴趣的写作话题让学生通过写作对文化背景和文化资源进行重新思考，探索适合自己的文化定位和文化身份。以笔者为例，笔者尝试在英语写作教学中融入了地方文化(蒙古族文化)，在英语写作课堂上讲到地点描写文写作(Description of a place)时，借助图片、视频等手段在课堂上为学生展示内蒙古草原美丽的风景和草原上丰富多彩的各种活动，让学生仿照教材(外语教学与研究出版社出版的《英语写作手册》)上的例文“The Middle Eastern Bazaa”描写Nadam Fair(那达慕；蒙古族传统民族群众集会)，引导学生去描写绿草如茵的广袤草原(the green of the grassland reach out as far as one’s eyes can see)、蘑菇状的蒙古包(mushroom-like mongolian yurts)、香气四溢的烤全羊(Roast Whole Lamb with fragrant smell)、激动人心的蒙古摔跤(Mongolian wrestling)、赛马(horse racing)等活动，激发了学生的英语写作兴趣和对本土文化的学习热情。 此外笔者在设计教材第五单元说明文类比和对比部分的课堂教学设计时，特别设计文化比较话题，课堂上以PPT的形式结合图片、视频为学生展示英语文化与本地文化的不同，让学生以节日文化、服饰文化、饮食文化等文化内容以及蒙古族文学作品与英语同类的文学作品作为比较对象展开讨论。全班分为几个小组，每个小组选取一个感兴趣的内容进行讨论。通过文化比较调动学生讨论的积极性，加深他们对两种文化的印象和理解，在讨论中学会思辨。学生在讨论中首先各抒己见，然后相互探讨补充，最后逐条总结出两种文化的异同点。学生通过这样的对比探讨，才能正确理解、评判异国文化和本土文化，才能实现真正意义上的跨文化双向交流。 之后教师适当选取或自己撰写相应文化比较的范文，对比分析其内容和写作特色，引导学生概括出比较这一写作方法的特点，运用思维导图，清晰地展现写作思路，使学生对以往掌握的零散的地方文化和英语文化信息、知识进行整合，在头脑中同时构建蒙古族文化和英美文化的知识系统。通过文化比较，让学生进一步认识到本土文化的独特魅力，加深对英语文化和本土蒙古族文化的认识及理解，增加对文化的差异的敏感度、接受度，培养学生的跨文化交际能力。从中外文化不同角度去解读、对比文化主题，引导学生思考、讨论中外文化的异同点并撰写相应说明文可以培养学生的文化思辨能力和多元文化意识。在引导学生完成常规写作任务的同时教师应鼓励学生在文化比较基础上，尝试进行文化创新，寻找一些跨文化的空间。在这个空间中，不同的文化能和谐共存，能够互相借鉴灵感，产生一些新的文化现象。笔者曾鼓励学生用西方能够接受的方式讲述蒙古族文化故事或编写英语剧本介绍蒙古族文化，用英语讲好“民族故事”。创新作业设计可以激发学生的想象力、创造力，加强学生用英语表达本土文化的能力。 3.2. 打造网络教学综合平台，提升学生自主学习能力 虽然课堂教学设计的优化会激发学生的学习兴趣，但是课堂学习时间毕竟是有限的，此外，很多学生不能主动自觉地了解、学习母语文化和目的语文化，因此，为他们提供丰富的线上学习资源、打造自主学习环境至关重要。 笔者所在学校为师生提供了网络教学综合平台，鼓励教师开展线上、线下混合式教学。笔者作为英语写作课程负责人与课程组其他成员共同建设英语写作这门课的网络教学资源。网络教学综合平台上不仅有本门课程的课程介绍、课程大纲、课程内容、授课教案、课件等，还有许多与文化主题相关的文字、图片、音频和视频等多模态语料。多模态语料能让学生在较短的时间内接触到大量的写作材料，使原本抽象、枯燥的写作任务变得生动、有趣。这些与文化主题相关的文字、图片、音频和视频等多模态语料中包含了与英语文化主题相匹配的一些中国传统文化内容和地方文化内容。地方文化内容不仅涵盖了蒙古族的神话传说故事、游牧文化、民俗文化、服饰文化、发源于科尔沁草原的安代舞等内容还包括了少数民族三大史诗之《江格尔》、《狼图腾》、《草原小屋》等文学作品的简介。讨论区发布的话题有一些是围绕文化比较展开的，学生会特别感兴趣，常常连续几天围绕其中某个话题展开讨论。比如大家会热烈探讨《狼图腾》和《草原小屋》中展现出来的草原生活的异同，探讨草原文化天然的自由开放、开拓进取、崇信重义和天人和一的生态伦理精神。 此外，课程组教师通过录制系列微课，在介绍中国传统文化，地方文化(蒙古族文化)和英语文化的基础上提出与文化比较、文化现象分析、文化成因分析等相关的问题让学生去进一步探讨并查找相关资料。首先学生需要认真观看课，选择自己感兴趣的话题分小组展开讨论，通过小组讨论梳理并总结观点，然后绘制思维导图，小组成员分头查找支撑小组观点的资料，撰写小组汇报报告并制作PPT，在之后的课堂上各小组组长要选派小组代表进行汇报展示。课堂上各小组不仅要结合话题任务做小组汇报，还需要结合课前微课回答教师提出的相关问题。 线上教学资源为学生打造了良好的跨文化学习氛围，有效设计的线上学习任务使师生、生生交流互动增加，学生自主学习能力得到显著提升。
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 混合式英语写作教学“把传统学习方式的优势和数字化网络学习的优势结合起来，强调任务型教学和自主型学习相结合” [ 7 ]，是一种更有效的教学模式。基于混合式教学的英语写作教学通过文化比较，使学生从英语文化、民族文化的不同角度解读文化主题，更好地理解了文化差异和目的语文化，拓展了母语文化知识。通过英语写作融合目的语文化和民族文化，不仅可以培养学生的跨文化交际能力和文化思辨能力，而且还可以培植其家国情怀和文化自信的态度。在内蒙古民族院校的混合式英语写作教学中引入中国传统文化和蒙古族文化，既可以发挥母语文化在丰富学生英语写作素材，激发学生的写作热情，活跃课堂氛围，提升学生的跨文化交际能力等方面的作用，又可以为英语写作教学研究提供一个新的视角，并通过英语写作教学加强民族文化传承，促进本土文化的对外交流。
system: [SYSTEM]

user: 摘要 随着可再生能源大规模开发应用，由于其发电出力特性对电网的影响，综合能源系统及服务，成为当前研究的重要内容。本论文在国内外研究成果基础上，研究了风光储充微电网模型，结合城市综合能源资源特点和办公楼宇多元化负荷需求，开展了综合供能应用接入研究，探索综合能源应用发展新模式，为后续综合能源建设和应用提供参考和借鉴。
system: [SYSTEM]

user: 1. 引言 目前，太阳能发电、风能发电、生物质能发电越来越大规模开发和应用。电网企业进入了以电为中心，综合能源发展的新阶段。世界各国学者专家对综合能源系统及服务研究，涵盖到诸多方面，包括微电网优化配置技术、储能容量算法仿真模型、电能质量调节、运行控制策略、多目标约束求解、经济效益评估方法等，并取得了一定的研究成果。 文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 针对风光储的微电网电源配置优化问题，建立了计及多目标的非线性规划模型，以多条件约束为限制，系统总投资成本最少为目标，以气温、光照强度、年风速等为输入，采用细菌觅食算法实现单目标模型求解，得到微电网配置的最优方案。 文献 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 针对综合能源系统设备利用问题，以及对综合能源系统的协同规划问题，提出计及风、光、荷不确定性因素的不同规划方法，构建包含多种能源设备的园区综合能源系统随机规划模型，以及引入碳交易机制，构建奖惩阶梯型碳交易成本模型等。 文献 [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 针对综合能源的配置问题，分别考虑多类典型场景、多类电力柔性负荷，构建基于谈判博弈的多微网利益交互模型，构建区域综合能源系统储电、储热设备优化配置模型，以全寿命周期总成本最低为目标函数优化求解，提出多目标联合优化配置策略等。 文献 [ 10 ] - [ 15 ] 针对综合能源销售商、新能源冷热电联供运营商、负荷聚合商、园区等不同主体的角色和位置，基于电力负荷与热力负荷，考虑不同阶段、不同规划、设计需求，构建多种负荷综合需求响应的园区微网综合能源系统优化模型，求解各方在追求目标最优时的交互策略。 本论文在国内外专家学者理论研究基础上，研究了风力发电出力模型、光伏发电出力模型、储能装置功率及容量选择模型，结合城市分布式能源资源特点和办公楼宇多元化负荷需求，开展了综合供能应用模式及接入技术应用研究，探索综合能源应用发展新模式，为后续综合能源建设和应用提供参考和借鉴。
system: [SYSTEM]

user: 2. 风光储微电网模型 2.1. 风力发电模型 1、风速概率密度函数 风力发电机组出力由风速引起，具有较强的随机性。风速变化规律模型，目前普遍采用Weibull分布，其概率密度函数为： f ( v ) = α β ( v β ) α − 1 exp [ − ( v β ) α ] (1) 式(1)中：v为风速；α为风速形状参数；β为平均风速尺度参数。 2、风力发电特性曲线 风力发电特性曲线，如图1所示。 图1. 风力发电机出力与风速关系曲线 图1中：P r 为风机额定输出功率；V ci 为切入风速；V r 为额定风速；V co 为切出风速。 风速概率与风机出力P w 的关系概率表达式如下： 1) P w = 0 时， 0 < V ≤ V c i ∪ V > V c o P ( P w = 0 ) = ∫ 0 V c i f ( v ) d v + ∫ V c o ∞ f ( v ) d v (2) 则有零出力情况下，风机出力概率为： P ( P w = 0 ) = 1 − exp [ − ( V c i β ) α ] + exp [ − ( V c o β ) α ] (3) 2) 0 < P w < P r 时， V c i < V < V r 第k段概率为： P ( ( k − 1 ) P r n < P w < k P r n ) = ∫ ( k − 1 ) P r / n k P r / n f ( P w ) d (4) 概率密度函数可由式得到： f ( P w ) = α k 1 β ( P w − k 2 k 1 β ) α − 1 exp [ − ( P w − k 2 k 1 β ) α ] (5) 3) P w = P r 时， V r < V < V c o 。 P ( P w = P r ) = exp [ − ( V r β ) α ] − exp [ − ( V c o β ) α ] (6) 3、风力年理论发电量 年度理论发电量公式为： E p w = H A × P w × K w (7) 式中： E p w 为风机年平均发电量，单位kWh； H A 为地区年平均有效风力利用小时数，单位小时； P w 为风电机组容量，单位kW； K w 为综合效率系数。 2.2. 光伏发电模型 1、屋顶光伏发电系统 屋顶光伏发电系统包含光伏电池组件、光伏逆变器、储能装置、配电系统，其所发电力既可供建筑物使用，也可并入电网。 对于家庭、小的商业楼，发电功率为1~15 kW，可用PV-蓄能电池–永磁电机组成系统； 大商业楼和小工业用户，发电功率为15~50 kW，可用PV-DC-AC逆变器驱动三相感应电机系统。 2、光伏发电出力 光伏发电的出力模型，如下式所示。 P P V ( t ) = A P V ∗ G ( t ) ∗ η P V ∗ η (8) 式中， P P V ( t ) 为光伏发电的出力功率； A P V 为光伏面板接收太阳光照辐射的面积，m 2 ； G ( t ) 为光照辐射数值，W/m 2 ； η P V 为光伏组件能量转换效率； η 为DC/DC变换器转换效率。 3、光伏年理论发电量 光伏上网年平均理论发电量为： E p = H A × P A Z × K (9) 式中： E p 为光太年平均发电量，单位kWh； H A 为地区年平均有效光照利用小时数，单位小时； P w 为风电机组容量，单位kW； K为综合效率系数。 2.3. 储能配置模型 1、储能电池选择 目前国内市场上的主要储能电池有铅酸电池、铅炭电池、锂离子电池和全钒液流电池。四种类型储能电池的技术特点比较如表1所示 Table 1 Comparison of technical characteristics of various energy storage system 储能类型 存放时间 循环寿命(年) 循环次数 能量密度(Wh/kg) 成本元/kWh 电化学储能 铅酸电池 分钟~数天 2~5 >1000 (80%DOD) 30~50 500 铅炭电池 分钟~数天 5~10 >5000 (50%DoD) 40~60 1200 锂离子电池 分钟~数天 5~15 >5000 (90%DOD) 75~250 2500 全钒液流电池 小时~数月 5~10 >10，000 (100%DOD) 40~50 3000 表1. 各类储能系统的技术特性比较 2、储能装置容量计算 储能装置是微网的重要组成部分，对微网的运行特性以及运行能力影响较大。当前，由于储能装置的高成本因素，合适的容量选择是微电网系统设计的关键，以保证系统稳定性、可靠性。 储能容量选择可根据工程设计法，采用如下公式计算： C b = W b n R b U b a t η F D L b (10) 其中， C b ：储能电池容量； W b ：储能电池每天供电量，一般为其最大功率、持续小时的乘积； n：储能电池持续供电时间，天； R b ：储能电池修正系数，取值范围为1.01~1.05； U b a t ：储能电池端额定电压； η ：变换器效率，取0.92； F D ：储能电池放电深度，取0.75； L b ：储能电池维修保养率，取0.9。
system: [SYSTEM]

user: 3. 综合能源各部分接入 宁波风力资源属于III类地区，风能资源较为丰富，近海海域、海岛、沿海滩涂及高山上，适宜建设风电项目。风电的年发电小时数约在2000小时左右，风电资源风功率密度约在250~320 W/m 2 。 宁波地处太阳能资源比较丰富地区，太阳年总辐射量除山区以外约4390~4710 MJ/m 2 ，多年平均日照时数约为1855.6 h，属我国太阳能资源四类区域地区，较为适合建设光伏项目。 该项目为风光储充一体化示范工程，座落于城市中某楼宇建筑物周围。根据项目现场，光伏组件布置于充电设施雨棚顶部，可利用面积约150 m 2 。建筑物西部为道路，长度40米。现拟根据现场条件，配置风–光–储–充联合微网系统，满足楼宇建筑负荷供电。 3.1. 总体方案构成 针对项目地点的具体情况，本工程微电网系统包括以下部分： 1) 光伏发电系统：包含10 kW棚顶光伏发电系统； 2) 风力发电系统：包含6 kW小型风力发电系统； 3) 蓄电池储能系统：配置25 kW/50 kWh磷酸铁锂蓄电池一组，用于改善风光发电输出的稳定性，提高系统的供电可靠性； 4) 电动汽车充电设施：包括1台7 kW交流充电桩，可同时为2辆电动汽车充电； 5) 照明负荷：包括照明负荷约5 kW； 6) 能量管理系统：系统配置1套能量管理系统，全面监视整个微电网设备的运行情况，对微电网的运行情况实时分析，并实时计算、更新、调整微电网优化、经济运行结果。 3.2. 风力发电系统接入 考虑地形地势，为充分发挥生态电网特色，利用可再生能源，拟采用为“自发自用，余电上网”模式，建设一套6 kW垂直轴小型风电系统，布置在环城西路，周边障碍物较少，对风机影响较小。 根据道路现场长度及城市小型发电机组参数，单机直径1米，间隔5米，拟采用额定功率1 kW垂直轴式风力发电机6台，单只风机并网电压等级为交流220 V，并入380V交流电网发电(图2)。 图2. 风电发电系统接线示意图 3.3. 光伏发电系统接入 根据项目所处的纬度及现场情况，利用PVsyst软件，综合考虑总装机容量和发电效率，使光伏电站整体投资和发电收益最佳，且全年各月光伏组件表面获取的太阳辐射量比较均衡，设计光伏阵列最佳倾角为24度，以最大限度利用太阳能，使系统全年发电量最大。 本工程太阳电池组件安装在屋顶上，采用按最佳倾角斜铺方式，通过与屋面混凝土基础相连的钢结构支架固定安装。最佳倾角选择，根据安装地点的地理条件，光辐射条件、负载供电要求和特定的场地条件等因素相关。 工程采用“自发自用，余电上网”模式接入。可利用面积约150 m 2 。考虑采用40块250 Wp多晶硅组件，通过串联、并联组成并网发电单元，接入微电网380 V直流母线，实现并网发电功能，装机容量为10 kWp。光伏发电系统接线示意如图3所示。 图3. 光伏发电系统接线示意图 3.4. 储能装置系统接入 在风光互补发电系统中加入储能装置，通过对风电和光伏的存储与释放，改善风光联合发电功率输出特性，提高可再生能源的消纳能力，同时可以为变电站敏感性负荷供电，提高系统的供电可靠性。 本工程微电网系统中的配置电源有10 kW的光伏和6*1 kW的风电，以及10 kW的常规负荷和7 kW的电动汽车充电桩负荷。通过电力电量平衡分析结果，拟选择储能电池容量为20 kW*2 h，直流负荷最大为20 kW，交流负荷为2*8 kW的充电桩。 工程考虑配置25 kW/50 kWh磷酸铁锂蓄电池一组，用于改善风光发电输出的稳定性，增加电网对可再生能源的吸纳程度，同时可以为办公楼宇等敏感性负荷供电，实现微电网并孤网的无缝切换。 在并网状态时，当风能和光能不在满发状态时，电网可以补偿微网中的电能需求，储能电池容量可以满足微电网正常运行；在孤岛运行时，考虑到项目建设地点位于负荷中心，孤岛时间按2小时计算，同时切除充电桩负荷，储能电池能够满足微电网孤岛运行要求。 3.5. 电动汽车充电设施接入 本工程拟将电动汽车充电设施接入微电网系统分散布置，可有效减轻集中充电对电网的影响，提高清洁能源利用率及电能质量。设置1台7 kW交流充电桩，接入微电网0.4 kV交流母线，可同时为2辆电动汽车充电。主接线示意如图4所示。 图4. 充电部分一次系统示意图
system: [SYSTEM]

user: 4. 结论 本论文在国内外微电网研究技术上，研究了风光储微电网系统出力模型，结合城市分布式能源资源特点和办公楼宇多元化负荷需求，根据现场条件，因地制宜地设计了基于办公楼宇的多种分布式能源互补的微电网综合能源配置方案。其主体理念和设计方案如下： 1) 风力发电系统：包含6*1 kW的小型风力发电系统； 2) 光伏发电系统：包含10 kW棚顶光伏发电系统； 3) 蓄电池储能系统：配置25 kW/50 kWh磷酸铁锂蓄电池一组，用于改善风光发电输出的稳定性，提高系统的供电可靠性； 4) 电动汽车充电设施：包括1台7 kW交流充电桩，可同时为2辆电动汽车充电； 5) 其它负荷：包括楼宇办公负荷约10 kW。 在以上配置基础上，分析了其投资效益，项目为可行的。另外，可考虑配置一套能量管理控制系统，用于实时采集光伏、风能、储能设备、充电桩运行参数，监控分析整个微电网优化、经济运行结果。