mlsa-iai-msu-lab/ru_sci_bench_zho_cite_reranking huggingface dataset:
沁水盆地郑庄区块北部煤层气直井低产原因及高效开发技术

为了实现沁水盆地郑庄区块北部深部煤层气高效开发,通过深入分析煤储层地质条件和开发资料,并对比浅部煤层气开发数据,以含气量评价资源为基础,综合储层渗透性、地解压差,煤体结构和地应力状态等评价煤层气采出难易程度,明确郑庄区块北部煤层气井低产原因,并提出高效开发的适应技术。结果表明,郑庄北部煤层含气量整体较高,在20 m~3/t以上;郑庄北部绝大部分地区裂隙发育指数均小于140,渗透率极低;绝大部分地区地解压差大于6 MPa,导致煤层气井有效解吸范围小,宏观解吸效率低;绝大部分地区煤层中碎煤比例在0.7以上,导致水力压裂裂缝较短;垂向应力大于水平应力,为大地静力场形地应力,水力压裂易形成垂直裂缝,裂缝延伸较短。极低的渗透率、相对较高的地解压差、高碎煤占比和大地静力场形地应力状态耦合导致郑庄北部煤层气开发效果较差。仿树形水平井采用人工井眼实现煤层密切割,缩短了煤层气、水渗流距离,利于实现协同降压增产,有力克服了高地解压差的不利影响;同时采用人工井眼代替压裂裂缝,解决研究区水力压裂造缝短的难题,取得了产量突破,但存在不利于排水降压和井眼易垮塌的风险,且其成本高、收效低。L形水平井密切割分段压裂技术克服了仿树形水平井不利因素。与直井相比,L形水平井成本增加2倍,但煤层气产量增加近100倍;且L形水平井与仿树形水平井产量相当,但其成本仅是后者的40%。由此可知,L形水平井可以实现郑庄北部深部煤层气的高效开发。
延川南深部煤层气高产主控地质因素研究

延川南区块属于深部高阶煤煤层气藏,受地质条件影响,区块单井产能差异大。结合煤层气开发动态资料,分析区块煤层气井富集高产主控地质因素。研究表明,气井产能受“构造、水动力、煤体结构”三因素控制,构造控制煤层气富集成藏,矿化度表征水动力强弱并影响煤层气保存,煤体结构制约储层改造。高产井主要位于埋深800~1 200 m的局部微幅隆起带翼部以及构造平缓区,地层水矿化度(3~10)×10~4 mg/L,原生-碎裂煤厚度大于2.5 m,日产气量大于1 000 m~3;中产井位于埋深大于1 200 m的万宝山西部构造平缓区,矿化度大于10×10~4 mg/L,日产气量500~1 000 m~3;而低产井主要靠近中部Ⅲ级断层以及局部Ⅳ级断层发育的断裂-凹陷带,矿化度低于0.3×10~4 mg/L,原生-碎裂煤厚度小于2.5 m,日产气量低于500 m~3。区块产能的平面变化证实,构造是深部煤层气高产的主要控制因素。深部煤层气藏构造活动不发育的条件下储层渗透率极低,可改造性差,难以获得高产,构造活动的增强达到了改善储层目的,背斜轴部附近产生裂隙增加储层渗透性,易于煤层气富集和储层改造,局部小断层形成微裂缝,有利于煤层气解吸渗流,但是,构造活动较剧烈的断层以及凹陷带附近形成煤层气逸散通道,不利于煤层气的富集高产。
考虑土壤电阻率分布各向异性的高压直流接地极均流电阻配置方法及试验验证

在高压直流接地极工程中,加装均流电阻是改善地表电位分布,降低极址跨步电压的一种有效手段。然而,由于土壤电阻率分布的复杂性和各向差异性,采用理想的水平分层模型计算配置直流接地极的均流电阻往往存在较大的误差。针对此问题,文中提出了一种基于接地极特性参数实测值的均流电阻配置方法。该方法通过实际测量接地极极环各段的分流比例、接地电阻、互阻、自跨步电压系数、互跨步电压系数等参数,以此作为输入条件,将各段的跨步电压相等作为控制目标,计算获得均流电阻的配置方案。最后通过一个缩比接地极模型,对均流电阻配置方法及过程进行了模拟试验。试验表明,加装均流电阻后,场区的最大跨步电压降低了31%,效果显著,验证了均流电阻对降低跨步电压的有效性。
带电更换1 000 kV耐张绝缘子时的工器具和人体电场分布研究

利用组合工器具带电更换1 000 kV耐张绝缘子会改变绝缘子串的电压分布、影响带电工作人员体表电场分布,为分析绝缘子串不同位置进行更换作业时的整体电压和电场分布规律,文中根据实际1 000 kV耐张塔输电线路建立了三维模型,利用有限元法进行电场仿真分析;并使用子模型法重点分析了组合工具在不同位置时工具本体的最大电场值,以及人体在不同位置使用组合工具时的体表场强分布。分析结果表明,组合工具越靠近导线端,对绝缘子的电位分布及人体电场分布的影响越大,与没有组合工具短接绝缘子时进行比较,从铁塔端到靠近导线端,单片绝缘子最大压降增幅为18.9 kV。组合工具本身最大电场强度为2 332 kV/m。人体电场强度的最大值在使用组合工具后均有所提升,最高幅值变化由1 392 kV/m变为1 897 kV/m。同时,获得了不同位置作业时人体各部位的电场分布特性,为带电工作人员的安全防护提供一定的参考意见。
550 kV GIL盆式绝缘子及其组件结构优化设计

为均匀气体绝缘金属封闭输电线路(gas insulated metal enclosed tranmission line,GIL)内盆式绝缘子附近气体区域及绝缘子沿面的场强分布,提高GIL整体的工作性能及运行可靠性,采用非均匀有理B样条曲线拟合方法,重构盆式绝缘子结构形状,利用有限元分析方法,进行电场及应力场的仿真计算,利用智能优化算法对盆式绝缘子、高压屏蔽罩及中心连接件的形状进行了优化,优化后结构与初始结构相比,盆式绝缘子附近气体区域的电场最大值下降了13.6%,凸面切向电场最大值下降了10.3%,改善了GIL内部电场局部过大的问题;在盆式绝缘子凹、凸面分别加气压时,盆式绝缘子沿面及连接件接触面最大应力分别下降了7.4%、7.0%和14.9%、18.6%,提升了盆式绝缘子的机械性能。文中研究成果可为各种高压电器结构优化设计提供参考。
经颅和外周磁刺激治疗脑卒中后上肢运动功能障碍的随机对照研究

目的:观察对比外周磁刺激(peripheral magnetic stimulation,PMS)和中枢磁刺激对脑卒中后中重度上肢运动功能障碍的影响。方法:共42例符合纳入标准的脑卒中患者参加试验,将所有受试者随机分为对照组(14例)、PMS组(13例)和中枢组(15例)。对照组接受常规康复治疗,PMS组在常规康复治疗的基础上接受患侧上肢Erb点的磁刺激干预,中枢组在常规康复治疗的基础上接受患侧初级运动皮层间歇性Theta节律性刺激(iTBS)。每天1次干预,每周5天,共2周。在干预前、干预结束后对受试者进行上肢Fugl-Meyer评分(UL-FMA)、改良Barthel指数(BI)、改良Ashworth量表(MAS)、简易智力状态检查量表(MMSE)的评估和双侧皮质静息运动阈值(RMT)测定。结果:42例患者均完成了10天的干预,未出现任何不良反应。磁刺激干预对脑卒中患者UL-FMA和BI的改善效果优于对照组,中枢组与对照组之间存在显著差异(P<0.05)。MAS和MMSE评分在干预前后的组间和组内比较均不存在显著性差异。多数患者患侧不能诱发MEP,能诱发MEP的患者其患侧RMT远高于健侧,组间RMT在干预前、干预后都不存在显著变化(P>0.05)。结论:与常规治疗相比,磁刺激能够促进脑卒中后中重度上肢运动功能障碍患者上肢功能的恢复和日常生活活动能力的提高,中枢磁刺激效果优于外周磁刺激。
基于刚毛柽柳转录组测序的EST-SSR标记识别与开发

表达序列标签-简单序列重复(EST-SSR)能为植物适应环境提供分子基础。通过对5个不同样地刚毛柽柳(Tamarix hispida)进行转录组测序、组装及比较,共识别出该物种1 187个多态性EST-SSR位点。其中,三核苷酸重复数目最多(54.42%),其次是二核苷酸重复(37.66%)。分别有500、176和211个EST-SSRs位于829个转录本的编码区(CDSs)、3'非翻译区(UTRs)和5'UTRs中;AGC/GCT、AT/AT和AG/CT重复类型的EST-SSRs分别在各基因区域内出现频率最高;含多态性SSRs的基因序列主要被注释到"调节转录"、"转录因子活性"、"细胞核"等GO条目,以及"代谢途径"和"植物激素信号转导"等KEGG代谢通路;通过PCR扩增、测序及毛细管电泳验证,从15个随机挑选的SSR位点中开发出13个多态性SSR标记。本研究为开展刚毛柽柳的种群遗传学和SSR变异相关的适应进化机理研究奠定了基础。
基于用地分类的国土空间详细规划编制研究

我国正积极推动空间规划体系的构建工作,而用地分类作为规划编制与管理的重要技术依据,是实现这一目标的重要工具和手段。基于此,文章从用地分类入手,通过评估、整合现行的用地分类规范标准,分析总结用地分类标准存在部门主导、多标并存、前瞻不足等问题,提出了结构简洁、强化用途管制的国土空间规划用地分类标准。详细规划作为城乡规划管理和政府的空间管控手段,目前存在编制静态性与城乡发展动态性之间的矛盾,落实上位规划和衔接专项规划不足,编制后的实施、修改及动态维护缺乏相应的管理机制,许多地方频繁、大量调整规划,项目落地困难,缺乏对非建设用地的规划管理、各级部门规划管理权限边界并非绝对清晰、缺乏对非建设用地与建设用地的统筹考虑等问题。基于用地分类,提出关于国土空间详细规划编制的可能途径。建立自然资源全域全类型覆盖的详细规划体系;开发边界内的开发建设按照原有的控制性详细规划进行,其他由各专项或特定主管部门自行确定;建立详细规划科学性体系流程及动态运行机制。
基于深度学习的数字病理图像分割综述与展望

数字病理图像分析对于乳腺癌、前列腺癌等良恶性分级诊断具有重要意义,其中,组织基元的形态和目标测量是量化分析的重要依据.然而,由于病理数据多样性和复杂性等新特点,其分割任务面临着特征提取困难、实例分割困难等挑战.人工智能辅助病理量化分析将复杂病理数据转化为可挖掘的图像特征,使得自动提取组织基元的定量化信息成为可能.特别是随着计算机计算能力的快速发展,深度学习技术凭借其强大的特征学习、设计灵活等特性在数字病理量化分析领域取得了突破性成果.系统概述目前代表性深度学习方法,包括卷积神经网络、全卷积网络、编码器-解码器模型、循环神经网络、生成对抗网络等方法体系,总结深度学习在病理图像分割等任务中的建模机理和应用,并梳理了现有方法的方法理论、关键技术、优缺点和性能分析.最后讨论了未来数字病理图像分割深度学习建模的开放性挑战和新趋势.
长江中游城市群乡村人居环境质量评价及其时空分异

以长江中游城市群的乡村区域为研究案例,构建包括生产空间子系统、生活空间子系统、生态空间子系统的乡村人居环境质量综合评价指标体系,综合运用ArcGIS空间分析和数理统计方法对31市乡村人居环境质量进行测度和评价。结果表明:①整体上,长江中游城市群乡村人居环境质量空间分布呈现从集聚到松散的态势,空间依赖性不明显;2000年以来,乡村人居环境建设成效显著,其质量测评在空间演变上呈现东南部相对下降、西北部逐渐上升的趋势。②从乡村人居环境系统内部来看,生产空间子系统发展水平总体上升,子系统得分为一般及以上级别的地区其空间分布的重心已从南部转向西部;生活空间子系统发展水平总体稳步上升,呈现由南高北低向分散式发展的空间转变;生态空间子系统得分增长率较低且多为负向增长,时间尺度上呈正U型发展态势,空间上保持南高北低的分布特征。③乡村人居环境综合质量的时空分异与国家政策导向、地方经济发展水平等因素具有深层的关联性。从经济发展水平、农户主体行为、生态环境建设视角提出乡村人居环境整治建议,旨在构建美丽宜居乡村。
国土空间规划体系下大城市产业空间规划:技术框架与适应性治理

大城市存量规划的现实需求结合后疫情时代新产业、新业态的转型趋势,亟需加强产业空间规划与治理政策的精准性和灵活性。针对产业发展规划、产业(园区)规划和产业用地政策三者之间脱节,以及国土空间规划体系下产业空间规划理论与方法系统研究较为滞后等问题,研究建立国土空间规划体系下产业空间规划的内涵重构与技术框架,并以上海市产业空间规划为例进行实证,进一步提出适应性治理对策。结果表明:①国土空间规划体系下产业空间规划重新定义为系统解决各类产业用地目标、空间与治理措施的系统政策,可按照“分类—统筹—协作”的技术框架开展。②上海市产业空间规划按照总体规划、单元规划和详细规划的不同层级,在划定“三区三线”的同时,构建了“产业基地—产业社区—零星工业地块”三级分类的空间体系,从空间划定到规则管控验证了技术框架的可行性。③工业用地全生命周期管理、规划留白与弹性激活利用等适应性治理对策可提高产业空间规划的弹性以对应不确定性,未来应进一步加强大数据支持的产业空间动态监测、留白空间激活利用等政策,以期为同类型大城市产业空间规划与治理提供有益借鉴。
中亚五国粮食生产水足迹及水消耗量预测

文章基于CropWAT模型、Kernel密度估计法和马尔科夫链等方法,测算1992—2017年中亚五国主要粮食作物水足迹和水消耗量及其相对状态转换概率,并预测了该五国2042年水消耗量相对状态的转换概率。研究发现: ①小麦是该五国水消耗量最大的粮食作物,水消耗量其次的粮食作物,在哈萨克斯坦(哈国)、吉尔吉斯斯坦(吉国)和塔吉克斯坦(塔国)为大麦,在土库曼斯坦(土国)和乌兹别克斯坦(乌国)则是大米。②中亚五国粮食作物水消耗量呈现出高度消耗、正常消耗和低度消耗三种相对状态类型,趋于向正常消耗的相对状态转换,高度消耗和低度消耗向正常消耗转换的概率分别为57.14%和33.33%,相对状态的越级转换概率为0;哈国和土国维持原相对状态的概率高于中亚五国整体水平,相对状态的越级转换概率均为零。③预测到2042年,高度消耗与正常消耗、正常消耗与低度消耗之间相互转换概率提升,水消耗量向非正常消耗转换风险增加;乌国、塔国和吉国由低度消耗和正常消耗向高度消耗转换的概率高于中亚五国整体水平。
驱油用抗温抗盐共聚物及表面活性剂的结构共性

随着新发现油气藏物性的复杂化及对油田开发效果要求的不断提高,聚合物和表面活性剂作为油田开发中常用化学剂,它们的性能面临巨大挑战。综述了抗温抗盐增黏性共聚物和抗温抗盐低界面张力表面活性剂的研究进展。探讨了特性官能团抗温抗盐的机理,指出了抗温抗盐增黏性共聚物和抗温抗盐低界面张力表面活性剂在分子结构上的共性。对新型抗温抗盐型驱油剂的分子结构设计进行了展望。
结合虚拟阻抗的分数阶PI-准比例谐振不平衡电压控制策略

针对三相三桥臂拓扑离网逆变器电压不平衡的问题,提出一种结合虚拟阻抗的分数阶比例积分(proportional integral,PI)-准比例谐振不平衡电压控制策略。在dq旋转坐标系下,设计分数阶PI对基波正序分量跟踪控制,准比例谐振对基波负序分量跟踪控制,从而实现电压正序和负序独立控制。由于分数阶PI与准谐振控制带宽不同,该复合电压控制器不需要电压正负序分离,降低了程序的复杂度,避免了分离带来的延时、精度下降等问题。考虑到线路阻抗上不平衡电压降落对公共母线电压的影响,设计负序虚拟阻抗以减小总负序阻抗,从而实现公共耦合点三相电压平衡。最后通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性。
基于用户出行链和调控意愿的城市级私家电动汽车调控能力评估

提出一种基于电动汽车出行链的私家电动汽车(electrical vehicle,EV)参与电网调控能力的评估方法。由用户出行链的特征,从工作日和非工作日两种情况对私家EV的出行链进行模拟,得到EV在城市各类功能区的空间分布变化特征;考虑影响EV参与电网调控的关键性因素,以电动汽车荷电状态约束和功率约束建立单辆私家EV参与电网调控的能力模型,进而建立集群EV在不同城市功能区的调控能力模型。最后通过仿真分析,对工作日和非工作日的私家EV调控能力进行评估和对比,并着重考虑私家EV参与调控意愿下的调控能力变化。仿真分析结果表明,私家EV的调控能力变化与某城市功能区EV数量变化相关,用户参与意愿比例的下降使得调控能力水平整体下降,但变化特征仍以EV时空分布变化特征为主导。
考虑储能动态运行特性的充电站光储容量优化配置模型

光伏和储能技术的快速发展,为"新基建"背景下大规模充电桩接入电网提供了可靠支撑。考虑到城市充电站配置光伏以及储能系统,文章提出了光储容量优化配置方法。首先,基于储能系统的充放电特性,融合储能容量衰减、寿命损耗、动态效率特性,建立了动态的精细化储能模型。然后,在精细化储能模型基础上,以充电站成本最小化为目标建立混合整数非线性模型(mixed integer non-linear programming,MINLP),并通过分离变量转化为双层规划模型,外层利用遗传算法全局寻优,内层转化为线性规划模型求解,最终确定充电站的最优光储配置容量。最后,通过算例对模型进行仿真,仿真结果证明了模型及其求解方法的可行性,能够为电动汽车充电站的光储容量配置提供参考。
含新能源接入的配电网中分布式储能系统控制策略

高比例间歇性新能源的接入,给配电网稳定带来了极大的影响,文章提出一种基于双层控制提高配电网电压稳定性的控制策略。双层控制分上下层执行,上层稳定电压,确定各节点电压满足安全运行条件和电压偏差最小时储能电站群总有功/无功功率;下层优化分配上层运行结果,考虑电网运行经济性及新能源利用率,对各储能电站进行功率分配。控制过程分时间尺度执行,并将运行结果上传至储能检测控制模块,此模块再根据各储能电站的实时状态最终确定各储能单元的工作模式及功率分配。在IEEE 33节点系统中对提出的控制策略进行验证,利用粒子群算法计算储能功率分配结果,结果证明,基于时间尺度的储能电站双层控制策略合理、有效。
能源互联网背景下电网备用问题探索

能源互联背景下,可再生能源发电的增长与交直流特高压互联是我国电网的重要发展趋势,使得系统的事故备用与净负荷功率波动的备用需求显著增加。同时,负荷侧、储能及网间备用资源将成为传统常规电源备用的重要补充。国内当前基于"两个细则"的辅助服务分类与管理模式将难以适应未来电网运行备用的管理需求。为此,文章提出了基于功率平衡控制过程的备用分类,明确了各类备用的响应时间与持续提供时间,从而有效兼容源、网、荷、储各类备用资源,并对各类资源可提供的备用类型进行了讨论。文章进一步提出了市场化的备用组织建议,并讨论了新备用体系的实施所面临的若干问题。
基于长短期记忆网络的电力系统量测缺失数据恢复方法

随着电力系统规模不断增大,电力系统量测数据呈现快速增长趋势。然而海量数据的采集、测量、传输和存储等过程均可能出现数据缺失问题,从而威胁电网安全。针对电力系统量测缺失数据问题,文章提出了一种基于长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络的缺失数据恢复方法。首先,基于LSTM网络具有提取电力系统量测数据时序规律的特性,提出一种双层全连接LSTM网络模型,利用已知数据建立对缺失数据的映射。其次,为提高系统不同数据状态下的恢复精度,提出了一种随机森林状态辨识方法和考虑缺失数据位置的恢复策略。最后,利用仿真数据和实测数据验证该方法的有效性和准确性,结果表明该方法无需系统拓扑参数即可显著提高电力系统量测数据质量。
面向我国电力市场的需求响应市场化交易机制设计

随着我国2060年"碳中和"发展目标的提出,我国可再生能源装机容量和装机比例都将快速增长。由于可再生能源的随机性和反调峰特性,电力系统调峰能力不足等问题日益突出,系统安全稳定运行面临极大挑战。需求响应作为灵活性调节资源,其发展有利于提升电力系统运行的安全性和灵活性。当前,我国已在多省开展了各具特色的需求响应试点,随着我国电力市场建设的快速推进,建立需求响应市场化交易机制,实现需求响应与我国电力市场的有机衔接迫在眉睫。文章以需求响应国际发展经验为基础,深入分析了我国需求响应发展现状及面临的挑战,结合我国电力市场建设路径,设计了面向我国电力市场的需求响应市场化交易机制,为我国需求响应发展提供了可行思路。
考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略

针对多源储结构的独立直流微电网,提出考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略,以实现源储能源利用率最大化与多储能系统间功率合理分配两方面的平衡控制,提升微网持续供电能力。根据直流母线电压信号将微网系统运行划分为5种工作模式,以协调源储运行,保证光伏能源利用率最大化及储能系统出力充足。同时,直流微电网工作模式切换过程中源储控制器保持不变,并根据当前运行状态自动调节自身运行曲线,维持系统功率平衡和母线电压稳定。其中,基于自适应功率控制的光伏系统控制方法根据母线电压自动调节光伏系统运行点追踪或偏离最大功率点,实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)模式与降功率模式间的平滑切换。其次,基于荷电状态(state of charge,SOC)的自适应功率下垂控制器根据储能单元自身SOC调节其下垂曲线,实现系统功率在多储能单元间的动态分配,避免过充过放。最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真模型,验证了所提方法的有效性。
考虑生物质供给价格弹性的工业园区综合能源系统规划

针对以生物质联供机组为核心的综合能源系统(integrated energy system,IES)在实际运行过程中存在的生物质燃料收集困难、供应不稳定等问题,文章提出了一种考虑生物质供给价格弹性的综合能源系统规划方法。首先,基于生物质收购价格弹性理论建立了秸秆收集成本模型,并将其引入工业园区综合能源系统双层规划中。其次,上层模型以设备规划容量及秸秆收购价格为优化变量,以年化综合费用最小为优化目标;下层模型以设备逐时出力及秸秆消耗量为优化变量,以考虑价格弹性的秸秆收集成本在内的年运行成本最小为优化目标,并采用粒子群算法和CPLEX工具箱进行联合求解。最后,以吉林省某典型工业园区为算例验证了所提规划方法更贴合工程实际情况,具有更加优越的经济性。
直流断线故障下海上风电经柔性直流送出系统的暂态特性

断线故障为常见的直流故障类型之一,研究该场景下海上风电经柔性直流送出系统的暂态响应特性对于系统的保护方案设计有着重要参考价值。首先,分析了直流母线正极断线故障下短路电流产生机理,推导了非故障极短路电流表达式,并分析了接地阻抗参数对该短路电流特性的影响。其次,研究了故障期间风电场侧与电网侧换流站交直流侧暂态电压演变特性。研究表明:故障期间风电场侧直流电压与其有功输出正相关,且两端换流站交流阀侧电压产生了一对大小相等、方向相反的直流偏置分量;此外,采用较大的接地阻抗参数可有效降低短路电流对系统运行性能的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了全系统的电磁暂态仿真模型,通过仿真验证了暂态特性分析的正确性与参数选择的合理性,对于大规模海上风电经柔性直流系统并网的规划设计具有一定的指导意义。
考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估

综合能源系统(integrated energy system,I ES)具有灵活调度和多能互济的特点,针对当前综合能源系统供能可靠性研究尚不充分的问题,提出一种考虑最优负荷削减与热负荷惯性的综合能源系统可靠性评估方法。首先,建立了综合能源系统总停供损失期望指标,充分体现了综合能源系统停供能造成的经济损失;其次,考虑能源品位、负荷重要度、热负荷惯性,建立了故障场景下综合考虑运行成本最小与加权停供负荷量最小为目标的综合能源系统最优负荷削减模型,采用CPLEX软件求解获得电热负荷削减功率和元件设备出力;然后,基于序贯蒙特卡洛模拟原理,设计了综合能源系统可靠性评估方法和流程;最后,通过算例仿真进行验证。算例分析表明,采用最优负荷削减策略和考虑热负荷惯性能够有效提升综合能源系统的可靠性水平。
基于虚拟电阻的P-V下垂系数计算方法

现有研究有很多针对多端柔性直流下垂系数的计算方法,但是鲜有基于虚拟电阻的下垂系数计算方法。参考I-V下垂控制策略,提出了一种基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略。首先,在放射型直流电网中,分析了换流站直流端口电压与公共母线电压之间的关系。通过设置虚拟电阻得出换流站桥臂电压和直流端口电压的关系,并根据P-V下垂控制策略,推导出基于虚拟电阻的P-V下垂系数计算方法。随后,分析了该下垂系数计算方法存在极限运行状态下无法计算的问题,并提出了对应的解决方法,完善了控制策略。最后,在仿真软件中搭建了一个6端放射型柔性直流电网仿真模型,分别对比例下垂控制、自适应下垂控制和基于虚拟电阻的下垂控制策略进行仿真验证。通过对比发现,提出的基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略有直流电压偏差较小、功率分配较为合理的特点。
适应高比例新能源发展的电力市场容量保障机制分析

随着全球电力系统的低碳转型,在现有电力市场框架下,能否通过市场机制释放合理价格信号来保障电力系统中灵活性电源与可靠性后备容量的充裕性,是否需要设置容量保障机制,以及如何进行容量保障机制设计,已成为维持电力系统可持续性发展的重要课题。文章首先讨论了高比例新能源电力系统采用单一能量市场模式可能出现的发电充裕性问题,通过构建发电技术筛选曲线模型量化分析了该问题;然后概述归纳了国外成熟电力市场中容量保障机制设计的机理及具体内容,提炼出容量保障机制设计的三大要素;最后,指出我国电力市场容量市场机制设计面临的问题并提出相关建议。
共识边缘计算及其在能源互联网中的应用

边缘计算和共识是分布式计算领域的2个重要研究课题。边缘计算将一部分资源下放到靠近终端设备的边缘侧以提高计算效率和质量,共识通过实现分布式个体状态的一致性为分布式系统提供安全保障。在简要综述相关文献的基础上,总结和分析了边缘计算与共识的互惠关系:边缘计算架构为共识算法研究提供了理论模型的创新,共识为边缘计算提供了理想的系统安全性。将边缘计算和共识算法有机地进行结合,提出"共识边缘计算"的概念,在能源互联网的背景下对这种结合的应用进行展望性分析,并进一步列举可能的发展方向。
基于双电压环补偿的直流微网下垂控制

针对直流微网传统下垂控制中分布式电源(distributed generation,DG)输出功率分配精度和电压维持额定值间的矛盾,提出了一种基于双电压环补偿的直流微网下垂控制方法。该方法基于集中式二级控制和对等下垂控制策略,在二级控制中引入双电压环控制,其中,第一电压环保证负载功率的高精度分配,第二电压环抬高系统电压,使其更接近额定值。该策略使直流微网系统具有良好的稳态和动态分流特性,能够实现不同容量等级变换器间输出功率的精准分配,且同样适用于本地负荷不匹配的情况。仿真结果表明该控制方法可以保证良好的功率分配精度,维持电压在较高水平,并兼顾系统的动态响应。
考虑需求侧灵活性资源的商业园区微网多目标优化调度

大规模可再生能源、电动汽车(electric vehicle,EV)和变频空调(inverter air conditioner,IAC)接入商业园区微网(business park microgrid,BPMG)产生的波动性和不确定性为系统灵活运行带来新的挑战。文章提出了一种考虑需求侧灵活性资源的BPMG优化调度方法。基于EV和IAC需求响应模型,量化BPMG需求侧灵活性资源提供的灵活性供给。结合源侧固有灵活性资源和灵活性需求,提出灵活性不足严重度指标,定量评估系统运行灵活性供需失衡的严重程度。在此基础上,建立兼顾运行经济性和灵活性的BPMG多目标优化调度模型,并使用CPLEX优化软件求解。仿真结果表明,所提模型能够协调调度源、荷两侧各类灵活性资源,有效提升BPMG的运行灵活性。
促进间歇性可再生能源发电消纳的水电定价与能量管理策略

小水电站是电力系统中重要的灵活性资源,可以促进风电、光伏等间歇性可再生能源(intermittent renewable energy,IRE)的开发与利用。在此背景下,研究了促进IRE发电消纳的水电定价与能量管理策略。首先,根据小水电站的日调节能力,将其分为统一调度水电站(coordinately-scheduled hydropower station,CHS)和自主调度水电站(independently-scheduled hydropower station,IHS)两类,并基于Stackelberg博弈提出了包含多个主体的水电定价与能量管理框架。然后,构建了双层优化决策模型,上层用于制定针对IHS的水电峰谷电价,并确定CHS的发电出力,决策目标是弃水量与弃风弃光量的加权和最小;下层用于IHS确定各自的发电功率,决策目标是各自的发电收益最大。接着,应用Karush-Kuhn-Tucker条件与强对偶理论方法将所得到的非凸非线性优化问题转化为混合整数线性规划问题,并采用Yalmip/Gurobi求解器求解。最后,用IEEE标准算例系统对所提方法的可行性进行了说明,仿真结果表明所提出的水电定价与能量管理策略可以提升对IRE发电的消纳。
基于时间卷积神经网络的非侵入式居民用电负荷分解方法

非侵入式负荷分解技术通过从主表信息中恢复出用电侧单个用电设备的状态,可以准确地刻画用户用电画像,为用户侧精细化管理发挥重要作用。针对目前人工神经网络模型在负荷分解中存在的分解精度不高、训练效率低下等问题,文章构建了基于时间卷积神经网络(temporal convolutional neural network,TCN)的非侵入式负荷分解模型。通过分析设备的用电规律,采用扩张因果卷积在主表功率序列进行卷积运算,扩大了感受野,提取到更加丰富的特征;通过增加残差连接,权重归一化层,优化训练数据窗口,提高了网络训练效率。最后,在经过优化的UKdale数据集上对构建的模型进行测试,实验结果表明获得的平均绝对误差、均方根误差、相对误差都处于较小的范围,时间复杂度分析也进一步说明了在不损失负荷分解精度的情况下,模型具有较短的训练时间。
基于多市场联动的区域能源系统低碳路径研究

互联互通与环境友好是区域能源系统的重要特征,也是实现其低碳经济运行的内在要求。国内外研究在系统的设计与规划、仿真建模和优化调度方面取得了一些进展,但较少从开放性角度关注环境效益问题。在已有新能源微电网项目实践基础上,以市场交易与区域能源系统的关联为切入点,提出在多交易市场联动机制下,碳中和信息管理系统的构建方法,并假定特定应用场景,通过例证进一步分析低碳路线的实施过程,以彰显系统的绿色、低碳、协同、开放的特点。
超级电容储能系统鲁棒分数阶PID控制设计

针对超级电容储能系统(supercapacitor energy storage system,SCES)设计了一款鲁棒分数阶PID(robust fractional-order PID control,RFOPID)控制。首先,利用高增益扰动观测器(high-gain perturbation observer,HGPO)对SCES的非线性、未建模动态和参数不确定性所聚合的扰动进行实时快速估计。接着,该扰动由分数阶PID(fractionalorder PID,FOPID)控制器进行完全补偿。所提控制器不依赖于精确的SCES模型,仅需测量dq轴电流,易于硬件实现。最后,通过3种算例对RFOPID控制的控制性能进行评估。仿真结果表明:与其他控制器相比,RFOPID控制在各种工况下均具有最佳的控制性能和最强的鲁棒性。
弱电网下负序控制对变流器并网系统稳定性影响分析

变流器并网运行时,因实现负序控制目标带来的变流器控制结构改变可能会存在恶化系统小干扰稳定性问题,该问题在弱电网背景下更加突出。首先介绍了不平衡电网下基于比例积分-准谐振(proportional-integrational quasi-resonant,PIR)控制的负序控制策略,然后建立平衡电网下考虑负序控制策略的变流器并网系统幅相阻抗模型和原-对偶复电路。其次,通过分析因负序控制带来的变流器侧幅相阻抗模型中导纳元素阻抗特性的变化,判断负序控制对系统稳定性的影响,进一步基于广义阻抗判据分析了负序控制如何影响系统稳定。研究结果表明弱电网下负序控制可能会使变流器并网系统存在次同步和100 Hz左右的振荡失稳风险。最后,通过仿真验证了理论分析结果的有效性。
考虑CCHP的工业大用户综合能源系统扩展规划

工业大用户是一个多能源综合供给系统,传统的工业大用户综合能源系统(integrated energy system,IES)规划忽略了多种能源的参与。计及冷热电联供系统(combined cooling,heating and power,CCHP),考虑多能梯级利用及其与可转移生产任务的耦合关系,文章建立了工业大用户综合能源系统扩展规划模型。目标函数为系统综合成本最低,其中包括与售电公司交互成本、大用户自发电成本及生产任务转移成本,模型中考虑了多能耦合平衡约束、发电设备技术约束、可转移生产任务负荷调度约束等约束条件,优化CCHP的容量配置。该模型是一个混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。最后通过算例对所提模型进行验证,结果表明在工业大用户综合能源系统规划中考虑CCHP能够提高用户用能的灵活性,有效降低综合成本。
基于多层分解-累加原理的城市综合体月度用电量预测方法

由于存在严重的模型过拟合问题,传统的城市综合体月度用电量单步预测方法往往不能提供准确的预测结果。提出一种基于多层分解-累加原理的城市综合体月度用电量预测方法。该方法首先将城市综合体内部负荷根据其负荷特性细分为3类;然后,针对每一类型的负荷搜集其历史小时用电量数据,并根据数据的星期标签再次分解,以提高多步预测模型的预测精度;接着,使用改进的经验模态分解(improved empirical mode decomposition,IEMD),将用电量序列中不同尺度的波动和趋势特性分离开来,并利用极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)算法对分解后的各分量分别建立对应的多步预测模型;最后将预测结果逐层累加得到月度用电量预测结果。研究结果表明,文章提出的方法能够有效地捕捉城市综合体用电量变化规律,其预测误差精度比传统方法提升了18.2% ~ 34.9%。
基于场景分析的含P2G装置电气能源系统协同优化

目前,弃风现象严重抑制了风电的应用和发展,而电转气(power to gas,P2G)技术有望通过将电能转化为天然气,从而促进风电的消纳利用。此外,由于风电出力具有不确定性,会影响电气能源系统的优化调度结果,因此,文章提出了基于场景分析的含P2G装置电气能源系统的协同优化模型。首先,构建了含P2G装置的电气互联能源系统的基本结构,并简要分析了其工作原理;然后介绍了风电场景集的生成方法;其次,采用场景法处理风电出力不确定性,以电气能源系统网络和耦合元件为约束条件,建立了两阶段优化调度数学模型,并采用分段线性的方法将天然气潮流约束条件线性化,使得整个模型能在混合整数线性规划框架下进行快速求解;最后,在IEEE-39节点和修改后的6节点天然气系统中进行了算例分析,通过对比分析不同场景下的运行结果,验证了模型的有效性及对于风电消纳的提升作用,并将文章所提模型与确定性模型进行对比分析,验证了模型的经济性和合理性。
基于变异反向学习郊狼优化算法的光伏智能边缘终端优化配置方法

光伏智能边缘终端(photovoltaic intelligent edge terminal,PVIET)是光伏电站安全稳定运行和智慧运营的重要设备之一,其功能强大但价格十分昂贵,容量较小的分布式光伏电站难以承受其高价格。为解决上述问题,文章提出了一种光伏智能边缘终端优化配置方法,从数量与位置2个方面建立了光伏智能边缘终端的优化布局模型。同时,针对郊狼优化算法(coyote optimization algorithm,COA)优化性能弱、可操作性低的问题提出了一种变异反向学习郊狼优化算法(mutation opposition-based learning COA,MOBL-COA)。根据典型案例的测试结果表明,所提的优化布局方法能够有效实现成本的降低,并且所提的MOBL-COA在解决优化布局问题时,在收敛速度、求解精度与算法稳定性上均表现出优异性能,验证了所提方法的有效性与可行性。
基于数据驱动的非全实时观测配电网无功优化方法

现阶段配电网中量测设备覆盖率较低,只有部分节点的负荷数据可以实时采集得到,因此在配电网中进行实时无功优化时无法使用基于潮流计算的优化方法。考虑到以上情况,文章提出了一种基于数据驱动的非全实时观测配电网无功优化方法。该方法基于历史运行数据使用最优潮流离线生成无功优化策略,并通过训练神经网络构建可实时量测节点负荷数据和无功优化策略间的映射关系,实现对非全实时观测配电网的实时无功优化。最后基于改造的IEEE 33节点系统,将所提方法与传统九区图无功优化方法作对比,验证了所提方法的有效性。
基于区域能源中心的居民电-热用能多目标优化

针对当前居民用能优化仅考虑单一电能的不足,文章提出了一种新的耦合居民侧能源转换电器和区域能源中心(district energy centre,DEC)的居民电-热用能多目标优化方法。为实现通用性,基于能源集线器的概念,首次提出了耦合DEC的居民用能通用化建模方法。进一步,通过构建以居民购能成本和用户不舒适性最小为目标,居民能源转换电器、DEC内的能源转换和储存设备输入功率为决策变量,计及可行性约束和安全性约束的混合整数二次规划模型,实现居民电-热用能多目标优化。同时为求取多目标最优折中解,基于模糊隶属度函数引入Pareto最优解满意度指标。最后,以某区域冬季居民用能优化为例开展了算例验证和对比分析。结果表明,居民能源转换电器与DEC耦合协调运行,同时优化居民电-热用能,可有效降低居民用能成本,且所提出的多目标优化调度模型,兼顾用户的经济性和舒适性,能够为用户提供考虑多要素的用能优化方案。
计及相似日与气象因素的电动汽车充电负荷聚类预测

电动汽车充电负荷精准预测对于电网调度、电力市场交易、充电站规划建设等具有实际意义。由于电动汽车充电负荷特性异于传统的电力负荷,两者负荷的规律性及影响因素的敏感性各有不同,有必要针对电动汽车充电负荷影响因素及预测模型开展针对性研究。考虑到不同类型电动汽车充电负荷时间序列特性及影响因素存在差异,构建考虑日类型、最高与最低温度的电动汽车充电负荷预测模型;采用模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法对充电负荷进行聚类分析,挖掘数据特征属性,提取相似日负荷;针对聚类后的相似日负荷采用最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)进行预测。将所得的预测结果和测试集进行对比,结果显示,基于该模型的预测精度高于使用非聚类的LS-SVM方法,验证了预测模型的有效性。
基于深度Q学习的电热综合能源系统能量管理

能量管理是电热综合能源系统运行优化的重要组成部分。然而,系统中可再生能源出力的波动性以及用户负荷的随机性使得能量优化管理问题充满挑战。针对此问题,文章提出了一种计及可再生能源和负荷需求不确定性的综合能源系统能量管理方法。将电热综合能源系统的能量管理问题表述为转移概率未知的马尔科夫决策过程,定义了系统的状态空间、动作空间和奖励函数。为求解该马尔科夫决策过程,提出了一种基于深度Q学习网络的电热综合能源系统能量优化管理方法。算例仿真表明,所提方法能够自适应地对源和荷的随机波动做出响应,实现系统的能量优化管理。
负荷聚合商多类型需求侧资源激励价格制定一般模型及应用

负荷聚合商通过整合需求侧可调资源参与系统运行交易获利,是开展电力需求响应的专业机构。实现多类型需求响应资源的个性化激励定制对进一步灵活管理需求侧资源和增加需求响应效益至关重要,是负荷聚合商核心业务。基于主从博弈原理建立了负荷聚合商激励价格定制通用模型,选取了电动汽车用户及楼宇空调用户,考虑舒适度价格随削减负荷变化情况,在主从博弈架构下构建了含不同舒适度价格需求的楼宇空调用户优化模型和电动汽车充放电行为优化模型。结合Karush-Kuhn-Tucker条件、对偶定理和线性松弛等方法,在负荷聚合商经济损失最小基础上推导出含楼宇空调和电动汽车需求响应激励价格制定的单层混合整数线性规划优化模型。算例表明,所提出的模型可用于负荷聚合商定制楼宇空调用户和电动汽车用户动态激励价格,为负荷聚合商开展需求响应提供参考。
高压直流换流变压器有载分接开关控制优化

换流变压器有载分接开关是高压直流输电系统实现电压、功率调节功能的重要设备。针对近年来换流变压器有载分接开关在档位调节过程中相继发生爆炸起火等严重故障,有必要研究避免有载分接开关不必要动作的措施,降低分接开关故障风险。梳理并分析了不同类型直流换流站的有载分接开关控制策略,揭示了部分在运换流站档位频繁调节的原因;在此基础上,从运行方式、控制参数及控制策略三方面开展研究,提出三类降低动作次数的措施,并基于实时数字仿真平台搭建仿真模型,对各类措施在降低有载分接开关动作次数方面的效果进行了仿真比较。最后,通过工程调试及运行情况进一步验证了这些措施的可行性,并对各类措施的优缺点及适用条件进行了讨论。
孤岛交直流混合微电网功率互助策略

交直流混合微电网可以通过交、直流子微网之间的互助互济来有效协调混合微网系统功率的分配,并提高系统平抑功率波动的能力。为实现交、直流子微网之间合理互助互济,提出了一种孤岛交直流混合微电网功率互助策略。首先,为了避免互联变流器频繁动作带来功率损耗,提出了分层控制策略,该策略将系统运行模式分为功率自治模式与功率互助模式,并对运行模式的切换条件进行了合理设计;其次,提出了基于子微网自身条件以及蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)的功率互助目标,并设计了基于交流频率和直流电压反馈的功率协同控制算法以实现功率互助目标。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用所提互助策略,交、直流子微网能够根据自身条件承担系统功率波动并维持蓄电池处于合理的荷电状态。
基于堆叠自动编码器的电网运行断面相似性匹配研究

面向电网历史数据挖掘需求,提出了一种基于堆叠自动编码器(stacked automatic encoder,SAE)的电网运行断面相似性匹配方法。基于历史断面信息,结合电网运行特点,筛选有效样本数据。通过无标签的电网运行断面有效样本数据和逐层自动编码器(automatic encoder,AE)得到预训练阶段的权重和偏差参数。进一步地,在参数微调阶段利用带标签的样本数据、初始化后的权重以及偏差对整个网络进行参数优化,得到能够挖掘运行断面深层特征的堆叠自编码网络。所提方法通过SAE算法的深层架构建立历史运行断面数据与相似性度量的非线性映射关系,进而可得到有价值的历史信息。采用IEEE 39节点算例对所提方法进行验证。结果表明,所提方法相较K-means算法匹配准确率较高,错误率随迭代次数的增加下降速度较快。
考虑高压配电网转供能力的储能电站双层规划模型

城市化进程的加快使得当前城市电网面临日益严重的运行阻塞问题,传统利用负荷转供进行阻塞管控的调节方式灵活性较差,单一管控方式不具适应性。文章利用储能可平移负荷时空分布的特点,并考虑运行策略对规划方案的影响,提出计及高压配电网(high voltage distribution network,HVDN)转供能力的储能电站双层规划模型。上层构建储能投资收益的规划模型,下层构建多场景下以拓扑重构为主、储能充放为辅的运行优化模型,由于运行控制和规划配置间相互影响,将不同时间尺度的内外层优化置于同一框架内,以系统节点切负荷量、储能电站配置位置、容量及功率为耦合变量交替迭代,采用粒子群算法及CPLEX求解器进行迭代求解。最后以某城市电网局部系统为例,验证所提模型的有效性和求解方法的可行性。
智能合约技术下微电网群电能分布式交易模型

配电网中大量独立决策的微电网参与电力市场竞争,使传统集中化交易模式面临决策耗时长、信任成本高和隐私安全等问题。针对这种情况,文章提出智能合约技术下的微电网群电能分布式交易模型。首先,构建了一个适应于电能参与分布式交易的电能交易谈判市场智能合约模型,以保障参与用户的利益。其次,为实现配电网的安全运行,提出了适用于智能合约的网络安全约束方法。最后,针对该交易模型改进了区块链的链下扩容架构,以保障区块链计算能力,同时确保所有历史数据存储的安全性和可追溯性。该方法在IEEE 33节点网络上进行了测试,结果表明所提电能分布式交易模型不会违反网络约束,并且市场参与主体能从交易中获利。
电力市场下的虚拟电厂风险厌恶模型与利益分配方法

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)技术是解决可再生能源并网,帮助柔性负荷和电动汽车等需求侧资源参与电力市场交易的有效途径。文章分析了虚拟电厂中各成员特性和权责,拟定了虚拟电厂运营商对各成员基于价格弹性的调用合同,设计了包含主能量和辅助服务的日前实时两阶段电力市场交易流程。基于条件风险价值(conditional value at risk,CVaR)建立虚拟电厂风险厌恶模型,文章定量分析了市场交易下各成员的夏普利值和边际期望损失(marginal expected shortfall,MES),并据此给出虚拟电厂内部利益分配方法。算例说明了虚拟电厂能照顾各方利益,并定量分析了不同市场策略下的风险效益,其结果证明了所提方法的有效性。
基于数据驱动可调鲁棒的冷热电联供综合能源系统日前调度优化

冷热电联供综合能源系统(integrated energy system with combined cool,heat and power system,IES-CCHP)能够就地消纳分布式风电、光伏,也能够同时满足系统内电动汽车用户的充电需求。然而,电动汽车充电需求、风电出力、光伏出力的随机性严重影响了IES-CCHP运行的经济性。因此,采用两阶段可调鲁棒优化为IES-CCHP制定日前调度策略以提升系统运行经济性。日前阶段在观测到随机变量前制定能够应对最恶劣运行场景的日前调度策略;实时阶段在确认随机变量实际值后决策实时调度计划修正日前调度策略。优化目标为运行两阶段运行总成本最小,模型采用非精确狄利克雷模型挖掘历史数据构建不确定集描述随机变量,并进一步采用对偶理论、大M法、列与约束生成(columnand-constraint generation,C&CG)等方法,迭代求解上述两阶段模型。最后,通过算例分析证明了所提模型与方法的有效性。
基于kNN优化算法的密封电子设备多余物定位技术

在密封电子设备的生产制造过程中,对多余物进行检测至关重要。微粒碰撞噪声检测法是我国军标规定的用于航天电子元器件多余物检测的方法。针对密封电子设备体积大和检测出的多余物位置难以确定的问题,使用参数优化的k邻近(kNN)算法对多余物进行定位。通过搭建定位实验系统和设计试件模型,得到多通道的多余物信号,提取性能优良的时域和频域特征作为kNN算法学习的数据集。采用网格搜索法寻找kNN算法最优的k值选择、距离度量和权重设置,然后采用参数优化的kNN算法分别建立平面与空间定位模型。实验结果表明,采用参数优化的kNN算法进行多余物定位,平面与空间定位精度分别达到81.18%和79.34%,有效提高了传统情况下的定位准确度。
测试不可靠条件下基于精华蚂蚁系统的诊断策略优化方法

诊断策略优化设计是测试性设计过程中重要一环,不可靠测试因素严重影响优化设计过程。在前人研究成果的基础上,针对启发式搜索算法难以解决不可靠测试条件下的诊断策略优化问题,提出了一种基于精华蚂蚁系统的诊断策略优化算法。首先建立了测试不可靠条件下诊断策略优化问题的数学模型;后以测试成本与错误代价为构建了优化目标;随后利用针对诊断策略优化问题改进过的精华蚂蚁系统算法对该问题进行求解;最后应用该算法针对某装备进行实例分析,通过与贪婪算法、普通蚁群算法的对比,体现出该算法的在精度与收敛速度方面的优势,验证了算法的可行性与有效性。
集成式无酶电化学葡萄糖检测系统

针对血糖检测需求,结合功能化修饰、微机电系统(MEMS)和无线通信技术,提出了一种集成式无酶电化学葡萄糖检测分析系统。该系统以氢氧化镍(Ni(OH)_2)修饰的丝网印刷电极为传感部件,通过构建集成化的信号测量电路实现微弱信号的转化、放大与传输。信号测量电路部分由微控制器、信号发生电路、恒电位电路、I/V转换电路、放大电路、A/D转换电路等部分构成,并集成在一块普通U盘大小的模块中。数据发送通过蓝牙无线传输实现,数据分析结果在上位机端显示。葡萄糖检测实验结果证明,该系统对葡萄糖溶液检测的灵敏度可达到11.12 μA/mmol/L,检出限为45.9 μmol/L。通过系统性实验评价研究,证明所提出系统具备较好的重复性和抗干扰能力,电极寿命不短于48 h。由于该系统体积小、成本低,便于随身携带,有望在糖尿病的家庭预防和临床诊断中发挥更大作用。
基于稳定同位素与多元素的土壤铅污染源解析

以杭州市富阳区典型工矿企业附近农田为研究对象,基于单因子指数法及内梅罗指数法对土壤重金属污染状况进行了评价,并采用稳定同位素与多元素特征指纹结合多元统计定量解析研究区内农田土壤重金属铅污染的来源,建立基于铅稳定同位素与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析的农田土壤铅污染源解析技术.结果表明:研究区域内电镀厂和冼矿场附近的农田土壤受重金属污染很严重,两个地区的铅污染均达到重度污染水平.根据不同污染源及土壤的铅同位素比值(~(207)Pb/~(206)Pb、~(208)Pb/~(206)Pb),利用源解析软件Isosource分析不同潜在污染源对土壤铅污染的贡献率,结果显示电镀废弃物、废水对电镀厂附近农田土壤铅污染的累计贡献率达70.5%,冼矿场堆放的矿石、尾矿对附近农田土壤铅污染的累计贡献率达71.7%.为了进一步解析土壤铅污染来源,对电镀厂和冼矿场污染源样品中28种多元素含量进行主成分-聚类分析,结果显示不同来源样品的多元素组成差别较大,电镀厂附近农田土壤的多元素组成与电镀废弃物和废水相似度最高,冼矿场附近农田土壤的多元素组成与矿石和尾矿相似度最高.因此,基于铅稳定同位素比值与多元素特征指纹结合主成分-聚类分析得出电镀厂排放的固废、废水和冼矿场堆放的矿石、尾矿是造成附近土壤铅污染的主要原因,也证明基于铅稳定同位素与多元素特征进行铅污染源解析具有较高的准确度和可靠性.
成渝地区双城经济圈生态安全格局构建

以成渝双城经济圈为研究对象,基于土地利用数据及生态重要性评价,综合选取生态源地;利用GIS空间分析、最小累积阻力以及夜间灯光优化等方法,构建区域生态综合阻力面;再利用重力模型识别重要生态廊道及生态夹点,最终构建成渝双城经济圈生态安全空间格局.结果表明:成渝双城经济圈生态源地面积占比24.8%,呈半包围圈分布于研究区西南东三面;识别生态廊道193条,总长6441.81km,呈现东密西疏的状态,其中重要廊道占比46.56%,集中在研究区东北方位的达州及巫山巫溪等地;“点-线-面”生态网格构建成渝双城经济区“双核-两轴-半包围”结构的生态安全格局.
无动力级联生物滤池对山区村镇生活污水的净化效果

依据低山丘陵地形,结合生态净化原理,构建一套无动力级联生物滤池系统,通过整年连续监测,研究了四川盆地低山丘陵区村镇分散生活污水的排放与级联生物滤池的净化效率及其影响因素.结果表明,村镇生活排放污水中化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)的平均浓度分别为147.33,32.52,14.39,3.03mg/L;级联生物滤池对COD、TN、TP的平均削减率分别为59.6%,60.8%,67.4%,其中级联式生物滤池单元是削减污染物的核心,削减率分别为39.1%,44.1%,54.1%;级联生物滤池对氮磷的削减率呈夏季(秋季)>春季>冬季的季节特点.级联生物滤池的净化效果主要受污染物进水浓度、温度、生物量、水力负荷(HL)等影响.因此,后期可通过耐低温植物补植、雨污分流等强化措施,进一步优化削减效果,提升系统的普适性.
初冬一次冷锋输送过程对中国东部霾天气的影响

利用常规地面气象资料、NCEP/NCAR再分析资料以及全国PM_(2.5)浓度数据,并结合后向轨迹、空气污染输送指数和传输通量分析,针对2019年12月10~11日一次冷锋输送造成我国中东部地区出现的大范围霾天气过程进行了分析.结果表明:(1)霾期间高空500hPa以经向环流为主,伴随着高空低压槽引导地面冷锋向东南方向移动,污染物浓度大值区也依次由华北地区移至黄淮、江淮地区.(2)冷锋过境前,华北至长江三角洲区域PM_(2.5)浓度均有明显增涨;北京以偏南方向的污染物输入为主,济南以西北和偏东方向输入为主,南京则主要是偏北和偏西方向的输入.(3)冷锋过境时,冷空气迅速将北京站的污染物清除;而济南站则受高压底部偏东风回流的影响,PM_(2.5)浓度维持在50μg/m~3左右;冷锋推进至南京站时西北风已较小,对污染物的清除作用不明显.以江苏省为例,整个过程中,江苏本地污染物贡献占25.8%,江苏以外的污染物贡献占74.2%,以输送为主.(4)冷锋过境后,3站的边界层结构也略有不同,北京站的逆温层迅速被打破;济南站由于受海上暖湿平流影响,近地面由等温层变成逆温层;而南京站的近地面则由逆温层变为等温层.本研究揭示了在冷锋南下过程中,上游污染物对下游地区的影响,以及南北方站点表现出不同的污染物变化和清除特征.
COVID-19期间区域大气高污染发生的非线性动力机制

以长株潭城市群3个城市(长沙、株洲和湘潭)疫情期间(2020年1月24日~2020年5月31日)大气PM_(2.5)和O_3小时平均浓度时间序列数据为研究对象,对污染物日变化规律、长期持续性、多重分形性及自组织演化动力学特性进行研究.以期阐释疫情期间高污染事件发生及演化的内在动力机制.首先,对3个城市PM_(2.5)和O_3质量浓度的日变化规律进行分析,发现O_3呈现出昼高夜低的单峰型,而PM_(2.5)日变化规律表现出昼低夜高单峰型,与非疫情期间的特征有所差异.进一步,应用消除趋势波动分析法(DFA)、多重分形消除趋势波动分析法(MFDFA)和概率统计分析,研究了大气复合系统中PM_(2.5)和O_3质量浓度序列的长期持续性和多重分形结构.结果发现3个城市PM_(2.5)和O_3浓度序列均具有显著的长期持续性特征和较强的多重分形结构,同时,应用去趋势互相关分析法(DCCA)方法和多重分形去趋势互相关分析法(MFDCCA)对PM_(2.5)和O_3两者之间的互相关性进行了分析,发现PM_(2.5)-O_3之间的互相关也存在显著的长期持续性特征以及在不同时间尺度存在多重分形特征.进一步将疫情期间得到的非线性分析结果与2018年和2019年同期非疫情期间的结果进行了对比分析.最后,基于自组织临界理论(SOC)探讨了大气PM_(2.5)和O_3浓度时空演化的内在动力规律,并结合典型区域气象特征,阐明了SOC内禀动力机制可能是COVID-19疫情期间大气高污染形成的主导机制之一.疫情期间大气PM_(2.5)和O_3浓度并非分别独自演化,而是依然保持复杂的相互作用.静稳气象条件下,大气复合污染内部的非线性耦合作用可能达到动力学临界状态,将导致长株潭城市群在疫情期间仍有发生大气高污染的风险.
右美托咪定通过α_2AR介导的ERK1/2减轻急性肺损伤大鼠肺水肿

目的:研究α_2肾上腺素能受体(α_2AR)激动剂右美托咪定(Dex)对急性肺损伤大鼠肺水肿的影响,并探究其机制是否与α_2AR介导的细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)激活有关。方法:将SPF级Wistar大鼠随机分为4组:生理盐水对照组、急性肺损伤模型组、右美托咪定治疗组和育亨宾(α_2AR抑制剂)+右美托咪定治疗组。分组处理完毕,采集大鼠血、肺泡灌洗液和肺组织标本。HE染色观察肺组织病理学改变并进行损伤评分。抽取颈动脉血检测氧分压(PaO_2)并计算PaO_2/FiO_2;检测肺组织湿/干重比(W/D)和肺指数;ELISA检测肺泡灌洗液中肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6和IL-10的浓度;检测肺组织中丙二醛(MDA)浓度和髓过氧化物酶(MPO)活性;Western blot检测肺组织α_1钠钾ATP酶(Na~+/K~+-ATPase)、β_1 Na~+/K~+-ATPase及p-ERK1/2的蛋白水平。结果:肺组织病理学检查显示,Dex治疗可明显减轻LPS诱导的肺泡壁及肺组织间隔增厚及炎症细胞浸润程度,降低肺损伤分数。与对照组组比较,模型组PaO_2及PaO_2/FiO_2降低,W/D和肺指数升高,支气管肺泡灌洗液中TNF-α、IL-1β、IL-6及IL-10升高,肺组织MDA水平和MPO活性升高,α_1 Na~+/K~+-ATPase、β_1 Na~+/K~+-ATPase及p-ERK1/2的蛋白水平降低;与模型组比较,右美托咪定治疗组肺损伤分数降低,PaO_2及PaO_2/FiO_2升高,W/D和肺指数降低,BALF中TNF-α、IL-1β和IL-6降低,而IL-10进一步升高,肺组织MDA水平和MPO活性降低,α_1 Na~+/K~+-ATPase、β_1 Na~+/K~+-ATPase及p-ERK1/2的蛋白水平升高。而同时给予Dex和育亨宾治疗后,以上Dex组的所有检测指标均被逆转。结论:右美托咪定通过上调Na~+/K~+-ATPase蛋白的表达,减轻LPS诱导的急性肺损伤大鼠肺水肿,其作用机制可能与 α_2AR介导的ERK1/2激活有关。