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高压直流系统常用3种基本控制策略的对比分析

在高压直流输电的控制系统中,换流器控制级用于控制换流器的触发相位,并实现直流侧的定电流、定电压和定关断角控制。在直流输电工程中,控制系统多以SIEMENS或ABB公司的控制策略为基础,而CIGRE HVDC标准测试模型因结构简单、具有借鉴性而被广泛用于直流输电的研究。因此,对CIGRE HVDC标准测试模型、SIEMENS和ABB的基本控制策略进行比较,并分析不同控制配合方式下系统暂态性能和换相失败免疫性能,对直流输电测试模型的改进和完善具有重要作用。首先对CIGRE、SIEMENS和ABB 3种基本控制策略进行介绍,基于CIGRE HVDC标准测试模型分别搭建了以SIEMENS、ABB基本控制策略为基础的控制系统,仿真分析了3种控制策略下系统的稳态和暂态响应,并对比了3种控制方式下系统的换相失败免疫因子和换相失败概率指标。
基于阀组串联的柔性直流单阀组在线投入/退出控制方案

高压大容量柔性直流系统采用高低阀组串联方案时,单阀组在线投入/退出控制是一项重要环节。首先基于系统主接线方式及直流场开关配置方案,以直流电流连续不中断为要求,研究了阀组在线投退过程中直流场开关的顺控操作。其次分析了开关操作对阀组直流电压、直流电流控制的要求,并提出了MMC定直流电流均压控制策略。之后研究了系统内各站之间的配合关系,基于各站同步投退的方案设计了直流电压调节过程中2种功率调节方案。最后,综合得出了单阀组投退时系统的整体控制方案并进行了仿真,结果验证了所设计的阀组投退方案的有效性和可行性。
考虑网源协同的输电网适应性扩展规划

可再生能源大规模并网使电力系统基本形态和运行特性发生巨大改变,在规划初始阶段评估电力系统对可再生能源强波动性及不确定性的适应能力,对保障电力系统可靠运行、提升可再生能源消纳水平具有重要意义。针对适应性含义广泛且难以量化评估的问题,首先,从高比例可再生能源系统特征及实际运行状态出发,提出计及电网运行安全性、效率性、稳定性和供需平衡充裕性的电网结构及电源容量适应性指标,综合评价电网、电源发展对可再生能源的接纳能力。然后,基于适应性指标,建立考虑网-源协同优化的输电网多目标规划模型。针对各目标量纲不统一的问题,采用非线性化改进主成分分析法对每代种群个体进行综合决策以获取最优方案。最后,以Gaver-18节点测试系统进行算例仿真,其结果表明所提出的指标及规划模型能够在网-源协同的基础上,有效改善系统源荷平衡,提升系统高效、安全、稳定运行的能力。
基于FCS-MPC的电能质量综合调节器补偿策略研究

为提高统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)对电能质量扰动的补偿精度和响应速度,将有限状态模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS–MPC)算法引入到电网侧和负载侧控制器中,通过对补偿量检测环节进行改进,构建预测模型,价值函数以及滚动优化方法,设计了一种基于FCS–MPC算法的UPQC电能质量扰动补偿策略,降低了算法的复杂度和参数调试的繁琐性,有效提高了控制算法的补偿精度和响应速度。该文应用MATLAB/Simulink仿真环境构建仿真模型与控制算法,分别针对电压暂降/暂升补偿、谐波补偿、非线性电流补偿、无功功率补偿、负序分量补偿进行了仿真分析,实验结果验证了所设计方法的正确性和可行性。
基于动态响应参数的新能源发电站AVC系统

传统的基于静态配置电压无功响应参数来生成控制策略的发电站自动电压无功控制(automatic voltage and reactive power control,AVC)系统,没有考虑电压无功响应参数与发电站当前运行状况的关系,难以适应发电站变化的运行工况,容易出现调节次数多、调节过程长甚至振荡调节等现象。对于拥有几百甚至上千台逆变发电单元的新能源发电站,其难以满足电站接入电网的电压无功响应速度要求。该文利用新能源发电站内一次设备之间的连接关系,以及潮流流经各设备后产生的功率损失和电压损失理论,推导了电站内各种电压无功调节响应参数的计算公式,研究出一种基于电压无功动态响应参数的新能源发电站AVC系统,它能实时计算发电站当前运行状况下的电压无功功率响应参数以及当前需要补偿的精准无功调节量。采用该算法的AVC系统产品已在多个光伏电站中得以应用。实践证明,新AVC产品通过1~2轮控制调节动作便可将电压和无功功率调整到调度要求的目标范围内,调节速度快,并能有效避免振荡调节现象,能使电站向电网输送更加稳定、优质的电能。
计及风电功率不确定性的电力系统输电可靠性裕度快速评估

作为电力系统可用输电能力(available transfer capability,ATC)计算的重要组成部分,输电可靠性裕度(transmission reliability margin,TRM)反映了不确定性因素对电网输电能力的影响,其快速准确评估具有重要意义。为此,该文提出了一种适用于含风电场电力系统的TRM评估方法;所提方法结合随机响应面法(stochastic response surface method,SRSM)和计及关键约束的扩展潮流方程,能够合理反映负荷功率和风电功率的随机波动对电网输电能力的影响。通过IEEE-RTS测试系统的算例分析,验证了所提方法相较于采用蒙特卡洛模拟的计算方法,能显著提高TRM的评估效率。算例还分析了风力发电容量、概率分布参数和相关性,以及并网位置等因素对TRM的影响。
含风电电力系统日前备用动态评估与优化

随着风电并网规模的日益增加,风电功率的不确定性使得传统确定性备用评估方法已不再适用,系统需要预留合理有效的备用容量以确保系统安全稳定运行。对此,提出备用需求动态评估模型,该模型以风电功率预测和负荷预测的历史数据为基础,把无效向上/向下备用容量、切负荷量和弃风量期望作为评价指标,实现动态评估不同调度时段下受系统不确定性影响的备用需求。而后建立了基于备用需求动态评估的日前优化调度模型,通过4种期望之间的博弈使得系统既不过多预留备用造成浪费,也不因备用预留不足而导致切负荷和弃风。算例分析验证了所提模型的有效性,可为含风电接入系统的运行提供借鉴。
直驱风电场经VSC-HVDC并网的次同步振荡特性分析

针对直驱风电场经柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)并网引发的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题,建立了并网系统的动态数学模型。利用特征值法分析了系统中存在的振荡模式,通过参与因子分析可知SSO模式是由直驱永磁风力发电系统和VSC-HVDC共同参与的,分析了直驱永磁风力发电系统直流侧电容、VSC-HVDC交流侧相电抗器、VSC-HVDC直流侧电容和电抗、风电场并网阻抗X/R的大小、等值风机台数对SSO阻尼特性和频率特性的影响。同时,建立了聚合等值风电场经VSC-HVDC并网的动态模型,利用特征值法分析了风电场的聚合特性对系统稳定性的影响。此外,将VSC-HVDC的接入分成源-网-控3部分,在3种不同的运行场景下利用特征值法分析得出VSCHVDC的控制特性和交流侧网络特性对系统SSO特性的影响。通过在PSCAD/EMTDC中搭建了直驱风电场经VSCHVDC并网的仿真模型,验证了理论分析的正确性。
基于机会约束规划的风–火–蓄联合系统优化调度

针对由于风电的间歇性和波动性而导致的大量风能成为弃风从而极大地降低风电消纳的问题,首先根据日前调度周期内风电预测功率平均值建立抽水蓄能机组的运行状态模型;其次,利用置信水平分别对风蓄联合机组的并网功率以及抽水蓄能机组的抽水功率和发电功率进行约束,以风蓄联合机组的最大经济效益和风火蓄联合系统的最小成本为目标,构建基于可信性理论机会约束规划的风火蓄经济优化调度模型;然后将改进惯性权重后的粒子群算法和随机模拟技术相结合并应用在模型求解步骤中。仿真结果表明,所构建的优化调度模型能减小风电上网功率的间歇性和波动性,减少弃风量和增加风电上网经济效益,并减小整体系统的投资运行成本。
异构能源区块链的多能互补安全交易模型

在分布式能源系统的区块链应用中,存在异构区块链间互信困难、并网可扩展性差等不足。针对以上问题,该文提出一种异构能源区块链的多能互补安全交易模型。首先给出异构能源区块链网络的形式化模型,进而引入一种跨链互信交易方法ET-Relay,构造了一种多能互补安全交易模型,通过构建能源索引交易中继链和能源平行链,融合多种能源上链并网,并安全地完成跨链能源协同调度。仿真实验表明,在利用区块链特性确保交易数据安全性的前提下,该模型较好地解决了能源交易系统中分布式能源的多能互补和整合调度的问题。
基于蒙特卡罗法的配电网静态参数可测性估计

受量测装置数量和位置的限制,配电网的静态参数估计一般无法唯一确定所有的待估计参数,故其可测性分析就显得很有必要。提出一种基于蒙特卡罗法的配电网静态参数可测性估计方法,在合理范围内随机设置配电网中待估计的静态参数值,这样获得大量随机生成的样本,对每一个样本选取不同时间断面的量测数据分别建立量测方程,采用非线性最小二乘法进行参数估计计算,将估计出的参数值与对应的样本参数值进行对比并计算相对误差的均值和方差,通过比较最终得到的误差指标值与规定的阈值大小,有效辨识配电网中待估计的静态参数是否明晰并计算配电网的可测程度。算例结果表明:所提方法可有效辨识配电网中的明晰参数和不确定参数,并且明晰参数的辨识结果对配电网静态参数的在线动态监测和故障诊断具有应用参考价值。
基于多端行波时差的海底观测网故障定位方法

目前海底观测网海缆故障检测定位受过渡电阻、自然环境与气候等多方面因素的影响,导致检测难度大、故障定位困难,为水下维修带来诸多困难。针对目前海底观测网故障定位存在的不足,论文首次提出了一种基于多端故障行波时差的海底观测网故障定位方法。首先,通过智能分支单元(branch unit,BU)确定故障线路,利用Floyd算法计算故障初始行波波头的最短传输路径;然后,将海缆等分为若干个等分点,通过海缆端点及连接点到各个等分点的距离建立行波初始路径矩阵,利用行波波速建立故障前的基准行波波头到达时差矩阵;故障后,利用安装在每条线路端点及连接点处的同步测量装置捕捉故障初始行波波头到达时间,建立故障后行波波头到达时差矩阵;最后,通过对比故障前、后行波波头到达时差矩阵的差异确定故障点准确位置。PSCAD仿真分析表明:所提方法实现简单、定位准确,为海底观测网电力系统安全可靠运行提供保障。
基于分布式模型预测控制的风电场参与AGC控制方法

随着风电并网规模的不断扩大,常规电源调频已很难满足系统频率稳定性要求,需要风电集群参与系统调频。首先根据风电集群并网特点,建立含风电集群的多区域互联系统自动发电控制(automatic generation control,AGC)模型;然后根据风电场的超短期功率预测值判断风电场在调频过程中的备用容量,基于分布式模型预测控制原理,以尽量利用风电参与AGC控制、减少火电机组出力为目标,提出一种含风电集群的多区域互联系统AGC控制方法。即利用风电场的备用容量实现风电场参与AGC控制,减少常规电源调频压力。最后通过算例分析,对所提出策略的可行性与有效性进行了验证。
基于时序数据动态天气划分的短期风电功率预测方法

依据天气模式分别建立预测模型是短期风电功率预测精细化的有效手段。传统基于聚类划分天气类别的风电功率预测方法,常采取提取特征量的思路“退化”适应聚类方法,而特征量难以全面反映复杂天气的变化信息,会削弱划分的可靠性。为保留各天气类型的动态变化性质,提出了一种基于时序数据动态天气划分的风电功率预测方法:采用t-分布邻域嵌入的非线性降维方法对相关气象指标进行降维处理;利用基于改进绝对距离、增速距离、波动距离组合指标的面板数据层次聚类方法对历史天气进行类别划分;针对不同风电天气类型,选取邻近日分别建立基于支持向量机回归的风电功率预测模型。通过甘肃某风电场群数据的验证,与基于特征提取天气划分的风电功率预测方法相比,文中提出方法的精确性有明显改善,验证了该风电功率预测改进方法的有效性。
泛在电力物联网下虚拟电厂运营机制及关键技术

我国能源互联网及微电网项目落地过程中遇到了诸多问题,究其原因是缺乏合理的商业模式。泛在电力物联网建设背景下,高比例可再生能源、规模化电动汽车以及信息物理系统的建设都将增加电力系统运行成本,这与降低用户电价的目标相矛盾。只有通过发挥分布式发电、分布式储能、微电网等资源的绿色价值与灵活性价值,才能有效解决上述问题与矛盾。虚拟电厂通过信息集成控制多类型柔性负荷,以实现能源高效利用,是解决上述问题的一种手段,也是一种支撑能源互联网建设的可行商业模式。国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC)虚拟电厂标准委员会由国网冀北电力有限公司负责组织,研究制定虚拟电厂国际标准。立足于虚拟电厂国际标准制定研究成果,首先提出虚拟电厂的定义,通过对比分析提炼总结虚拟电厂特性,并构建了虚拟电厂“批发-零售”两级市场交易体系。再次,面向虚拟电厂调度特性及其市场交易要求,通过聚合、经济、运营3个维度建立虚拟电厂协调优化机理,并针对虚拟电厂商业模式经济性进行测算;最后,对虚拟电厂未来发展进行了展望。
考虑广义储能的区域综合能源系统优化运行研究

储能设备作为区域综合能源系统的关键部分,具有促进可再生能源消纳、减少系统运行成本等优势,但传统储能由于造价高、受限因素多而未能广泛应用。针对上述问题,将储电、储热、储冷设备和需求侧灵活性负荷视为系统广义储能资源,利用冷热电灵活耦合与多能互补特性,提出一种区域综合能源系统优化运行模型,通过对广义储能系统储放能优化调度,在满足各类负荷用能需求的基础上,实现系统能量的优化分配。最后结合具体算例,验证了所提模型可有效提高系统经济性和可再生能源接纳能力。
基于多主体主从博弈优化交互机制的区域综合能源系统优化运行

随着多能互补微网系统的规模化发展和社会资本在能源系统中渗透率的提高,能源行业逐渐形成了多方主体参与的区域综合能源系统。在不同的利益目标驱使下,亟待建立区域综合能源系统的多主体互动机制及相应的优化方法。基于能量枢纽,从区域综合能源系统的重要基础—多能互补微网出发,首先提出了由能量枢纽运营商、含光伏的用户集群和储能运营商组成的多能互补微网系统运行交互机制,接着建立了基于能量枢纽的多能互补微网系统的多主体主从博弈模型,并进行了验证分析。然后结合电-气-热混合潮流计算方法,提出了由配电网、配气网、配热网和多个能量枢纽组成的区域综合能源系统的运行机制,进一步研究了考虑供能网络安全约束的区域综合能源系统优化运行方法,并对所提方法进行了详细分析。
基于PMU的智能配电网动态特性在线评估方法

提出一种基于相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)同步测量数据的智能配电网动态特性在线评估方法。遵循科学性、完备性、实用性和可比性原则,构建了多维度的、且能够充分表征智能配电网动态特性的动态指标体系,所提动态指标包括9项节点动态指标、6项支路动态指标和30项全网动态综合指标。针对智能配电网动态特性的在线评估应用,给出了详细的在线评估流程。该文所提评估方法仅基于PMU同步测量数据,不依赖于被评估配电网的当前拓扑结构和元件参数,因此能够较好适应于智能配电网运行方式乃至拓扑经常变动的情况。应用所提出的在线评估方法,通过比较同一配电网在采用改善动态特性的控制手段前后的评估结果即可判断控制效果。以MATLAB对改进的IEEE 33节点配电网进行仿真,生成模拟PMU同步采集数据,并以此进行动态特性评估。结果表明了所提在线评估方法的有效性。
基于能量枢纽的沼–风–光全可再生能源系统日前–实时两阶段优化调度模型

针对以沼气-风能-太阳能为动力的全可再生能源系统,考虑了余电余热反馈沼气池,构建了能量枢纽模型,并提出了基于数据驱动的日前-实时两阶段分布式鲁棒优化调度模型。模型在日前调度阶段决策机组启停机成本与风光基础预测场景下的其他成本;在实时调度阶段综合考虑1-范数和∞-范数约束下的不确定场景概率分布,决策最恶劣概率分布下的实时调整成本。模型采用列与约束生成(column and constraint generation,CCG)算法进行求解,算例结果表明了多能互补对可再生能源消纳的促进作用和分布式鲁棒优化算法的优越性。
即插即用能量组织日前负荷概率预测方法

随着对利用新能源的迫切需求,分布式能源将以“能量细胞”的形式分布在用户侧,并具有即插即用的特点。受到利益的驱动或稳定性的要求,“能量细胞”将组成形态各异的“能量组织”,而新形成的“能量组织”则存在历史数据较少的问题。针对“能量组织”中小样本日前负荷概率预测问题,提出基于pinball损失函数的深度长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络概率预测方法。为解决小样本下深度LSTM网络的过拟合问题,采用自底向上的层次聚类方法进行数据增强,并针对各个分位点进行并行预测。实验结果表明,所提方法能够获得较高的可靠性以及锐度较好的置信区间,可以为日前调度提供合理依据。
计及交通流量不确定性的多网耦合综合能源系统优化调度方法

针对新能源汽车运行的时空不确定性导致的综合能源系统的能源供需失衡的问题,综合考虑交通网络运行的时间价值和电-气耦合网络的能源消耗成本,构建计及交通流量不确定性的三层鲁棒优化调度模型。交通流量的不确定性采用数据驱动算法和风险系数法相结合进行描述,生成交通流量模糊不确定性集合;三层调度模型分为两阶段决策,在日前调度阶段安排分布式机组的启停机计划,在实时调整阶段模拟最优交通流、优化调节各机组出力,结合最优性条件(Karush-Kuhn-Tucher, KKT)和列与约束生成(column-and-constraints generation,CCG)算法求解。算例采用改进33节点配电网、7节点天然气网和12节点交通网构成的多网耦合系统对调度方法进行验证。结果表明,所提方法可有效应对新能源汽车的能源需求风险,实现网络内部以及同上级网络之间良性互动。
含大规模风电的交直流混联系统风险评估方法

为了量化大规模风电并网下交直流混联系统的运行风险,该文提出了一种基于改进等分散抽样蒙特卡洛法的风险评估方法。首先,基于状态空间法,根据故障后特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)系统被闭锁的脉动桥数目,提出了UHVDC的五状态模型;采用风电预测误差概率分布分段离散化方法,构建了风电场出力波动模型;其次,给出了等分散抽样法对多状态元件的处理方法,构建了基于改进等分散抽样蒙特卡洛法的风险评估流程;最后,从故障状态、经济损失与结构强度3个方面,评估了系统的运行风险,并引入综合风险指标,构建了较为完善的指标体系。对部分指标采用交流潮流与交流最优潮流的计算方法,提高了评估结果的准确性。通过对改进IEEE-RTS79算例的计算分析,验证了所提评估方法的有效性与合理性。文中研究成果可从风险角度为系统运行方式的安排提供指导。
适用于新能源场站送出线路的高频突变量距离保护

新能源电源均直接或间接通过电力电子装置并网,其短路电流呈现幅值受限、非工频、相角受控、内阻抗不稳定等特性,从而导致送出线路上新能源侧距离保护存在拒动风险。为解决该问题,提出了高频突变量距离保护方法。由于故障产生的电压跌落具有全频率分量,因此首先建立了逆变型电源和双馈风机的高频阻抗模型,并确定了使其具备稳定相角的频率选取原则。在此基础上,通过比较高频工作电压与故障点高频电压的大小,可靠地区分区内外故障。该方法利用故障点电压跌落产生的高频信号消除了频率偏移及新能源弱馈作用的影响。同时由于在高频下阻抗圆的半径较大,该方法具有较强的耐受过渡电阻的能力。仿真结果和录波数据均证实了该方法的有效性。
考虑网络约束和源荷不确定性的区域综合能源系统两阶段鲁棒优化调度

区域综合能源系统(regional integrated energy system, RIES)是泛在电力物联网和能源互联网实现的重要载体。分布式能源及负荷不确定性、多能源的网络约束及其耦合特性分析是RIES运行面临的主要挑战。针对配网级RIES,建立电-气-热能源系统的网络模型并提出线性化方法;考虑不确定性负荷和风电出力的极端场景,构建日前调度的两阶段鲁棒优化(two-stage robust optimization,TRO)模型,并借助列约束生成算法(column and constraint generation algorithm, C&CG)将模型反复迭代求解。算例分析结果证明了所建立的TRO模型在提升系统鲁棒性、风电消纳能力和抵御实时电价波动风险等方面的有效性,及在模型中考虑区域热网损耗对经济性和计算效率的改善。研究成果体现了RIES不确定性运行中的多能互补协调优化效益。
基于分层递阶的能源互联网系统能量管理架构研究

以能源互联网和传统电网的差异性比较与分析为切入点,系统阐述了能源互联网系统节点类型、连接关系及交互规则。其次,在分析能源互联网系统能量管理新特点、新需求的基础上,提出了包括局域供需管控层、区域集中调度层、广域需求匹配层在内的能源互联网系统能量管理分层递阶架构,并对各层系统的构成、功能等进行详细的讨论分析。再次,基于能源互联网系统能量管理分层递阶架构给出能量管理整体解决方案及能量传递实现途径。最后,对研究内容进行了总结分析,研究结果可供能源互联网系统能量管理部门决策参考,以提高其决策的效率和质量。
面向区域能源互联网的“源-网-荷”协同规划综述

区域能源互联网是解决当前能源与环境问题的重要途径。在区域能源互联网逐步构建,综合能源市场快速发展, “源-网-荷”互动日益增强的现实背景下,有必要将电力、天然气、热力和交通等多能源系统的规划结合起来,把能源转化利用与综合需求响应结合起来,把供能网络规划与源、荷能量枢纽规划结合起来。在介绍区域能源互联网概念、特征与源、荷模型基础上,分别从“网”络层面对多供能网络联合规划进行梳理,从负“荷”层面探讨联合规划中综合需求响应策略及其影响。在此基础上扩展到“源-网-荷”综合的系统层面,对基于能量枢纽的多能“源-网-荷”协同规划进行讨论。最后对相关领域未来研究方向进行展望。
基于微型PMU的配电网多分支架空线路参数无关故障定位算法

随着分布式电源以分支线形式大量接入配电网,多分支线故障定位算法在有效性和准确性上面临着重大的挑战。为减少线路参数不准确引起的定位误差,提出了一种新型线路参数无关故障定位算法。此方法仅利用故障后线路各端电压电流的同步测量值和线路长度,无需知道各条线路参数,根据故障点和分接点处由相邻节点电气量推算的电压相等的原理构建测距方程组。算法假设故障发生在各区段,分别列写相应测距方程组,并通过信赖域算法分别求解各组方程中的故障距离、分接点位置、各线路单位长度阻抗参数,最后根据各组解是否合理直接判断故障位置。MATLAB/ Simulink仿真结果表明,此算法具有较高的精度,基本不受线路参数、故障位置、过渡电阻、非对称故障类型的影响。
伪量测建模与AUKF在配电网虚假数据注入攻击辨识中的应用

虚假数据注入攻击能够利用能量管理系统中的坏数据检测漏洞,恶意篡改状态估计结果,严重危害电力系统的安全可靠运行。同时,配电网因其网络拓扑结构复杂,量测冗余度低等特点,存在更大的潜在网络攻击威胁。针对此问题,首先介绍了一种自适应无迹卡尔曼滤波动态估计算法,并对系统动态模型进行改进;随后,基于云自适应粒子群优化脉冲神经网络构建配电网伪量测模型用以提高状态估计精度;最后,利用非线性滤波算法的动态迟滞特性,在线检测动态、静态状态估计的估计值偏差,对虚假数据注入攻击进行辨识。算例分析结果验证了自适应无迹卡尔曼滤波优异的动态估计性能以及伪量测模型的有效性,并在此基础上证明了所提虚假数据注入攻击辨识方法在实际配电网应用的可行性。
电力-天然气异步市场环境下的综合能源系统优化运行策略

随着能源市场的逐步发展和开放,以及市场主体的不断多样化,综合能源系统的优化运行也必须建立在多能源市场框架中。在分析了电力市场与天然气市场在时间尺度上的不同步性基础上,构建了考虑综合能源服务商参与的电力-天然气联合市场的异步运行机制和框架,并建立了综合能源系统两阶段嵌套双层优化模型;针对于每一阶段的嵌套双层优化模型,提出了对角化-交替方向乘子法进行求解,并通过6节点电力-6节点天然气系统和118节点电力-14节点天然气系统验证了模型和算法的有效性。结果表明网络阻塞和需求响应都会对市场出清和系统优化结果产生影响,同时电力市场与天然气市场的同步化有助于提升综合能源系统的运行经济性、可靠性和灵活性。
基于能源细胞-组织架构的区域能源网需求响应研究挑战与展望

在能源互联网趋势下,区域能源网需求响应的研究对消纳可再生能源、实现供需平衡、增强电网灵活性与可靠性具有重要意义。围绕区域能源系统需求侧规划与运行优化这一主题,基于能源细胞-组织架构,从能源细胞内部、细胞间、细胞-组织间3个层次切入,具体分析了以微网、多微网为代表的需求侧负荷用户建模、能源管理规划、运行优化方式、信息能源耦合互动交流、电力市场配置等研究现状。然后结合数据处理和智能决策前沿技术,从预测、规划决策、市场机制三方面对区域能源系统需求响应的关键技术进行归纳。最后从实施规模、社会、经济、信息方面对区域能源网需求响应发展进行了展望。
黄土丘陵沟壑区生态风险时空动态及其风险分区——以陕西省米脂县为例

目前,黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区生态风险评估已成为地理学与生态学应对生态系统管理的研究热点之一。以黄土丘陵沟壑区米脂县为研究区,构建“风险概率—敏感性—损失度”(PSI)的三维评价框架,并以子流域为评价单元进行数据整合,分析了米脂县2009-2015年准则层与综合生态风险的时空分异及其重心转移,并基于风险主导因子给出米脂县风险防范分区及降险对策。结果如下:(1)2009-2015年风险概率分别为49.93%、52.92%,有上升趋势;生境敏感性分别为0.61、0.60,下降了1.6%,生境质量趋好;损失度分别为0.42、0.46,损失度增加。(2)生态风险呈现中间高南北低的空间分布;研究期间生态风险值分别为0.14、0.15,风险有所升高;风险重心向西南转移跃入银州川道且风险演化主体方向为西北—东南走向。(3)风险预警区、生态恢复区、预警恢复兼顾区、自然调控区面积占比分别为7.53%、6.57%、23.86%、 62.04%。基于风险主导因子的风险防范分区可有效进行风险消解,促进区域生境的可持续。
黑色素生成信号通路研究进展

黑色素生成是一种在黑色素细胞中产生黑色素的生物合成途径,涉及一系列复杂的酶催化和化学催化反应。主要有5条信号通路参与调控,其中小眼相关转录因子(Microphthalmia-associated transcription factor,MITF)是各个通路的重要靶标。此外,许多细胞因子也参与调控黑色素生成,在黑色素细胞的发育、增殖、分化、迁移过程中发挥重要作用。结合课题组研究成果,发现多金属氧酸盐可作为一种潜在的黑色素抑制剂用于切断黑色素生成途径。因此,文中对黑色素生成信号通路作用机制进行综述,并简单介绍已报道的相关通路调控因子,以期有助于多金属氧酸盐在黑色素生成途径中的应用研究。
北京市虚拟水消费与贸易

北京市作为水资源极度紧缺的城市,亟需提高水资源的利用效率。本文基于多尺度投入产出分析模型,对2012年北京市虚拟水消费及贸易情况进行了核算与分析,并与2007年的结果进行了比较。计算结果表明:2012年北京市消费引发的虚拟水用量高达139.5亿m~3,是基于生产的直接实体用水量(35.9亿m~3)的3.89倍;对比2007年,虚拟水消费增长(23.7%)远比直接用水增长(11.8%)快。北京市使用的全部水资源中仅有5%由北京本地供应,有超过3/5从国内其他省市调入,约35%从世界其他国家进口。与此相对应,这些水资源有1/5被北京本地消费使用,约3/4被调出到国内其他省市,6%被出口至其他国家。与2007年相比,2012年北京市国内虚拟水贸易由净调入转为净调出,净调出量为2007年净调入量的1.1倍;而国际虚拟水贸易由净出口转为净进口,净进口量为2007年净出口量的837.2倍。北京市2012年净输入虚拟水资源103.6亿m~3(全部来源于国际贸易),有效地避免了对本地水资源的过度开采。与此同时,北京市通过转口贸易的形式将大量进口的虚拟水调出到了中国其他省市,为缓解国内水资源紧张局面作出了贡献。未来北京市应当在考虑能源矿产供应安全及消化国内过剩产能的前提下有策略性地增加矿产、能源、建筑和交通运输设备等部门部分产品的进口,以达到节约我国水资源及全球范围内水资源高效利用的目的。
高油酸花生新品种宇花91的选育

宇花91是青岛农业大学选育的高油酸花生新品种。以普通油酸含量品种鲁花11号为母本,F435型高油酸花生品种开农1715为父本配置杂交组合。利用PCR产物测序法筛选获得F1代真杂种,对F2代单株提取叶片基因组DNA,利用PCR产物测序法筛选基因型纯合的单株个体。对当代收获的单株籽粒利用近红外法多粒模型测定油酸、亚油酸含量,筛选油酸含量在80%以上且油酸亚油酸比值在10.0以上的单株种植成株行,随后利用系谱法进行选择育种。宇花91荚果为普通型小果,网纹较细、较明显,百果重148.06 g,百仁重63.31 g,果皮薄,出米率75.15%。籽仁长椭圆形,种皮粉红色、无裂纹,内种皮白色。籽仁蛋白质含量26.57%,脂肪含量52.72%,油酸含量80.40%,亚油酸含量2.50%,棕榈酸含量5.57%,油酸亚油酸比值32.16。苗期生长旺盛,封垄早,结果集中,中抗叶斑病和青枯病。2017年参加山东省夏播多点试验,平均荚果产量215.79 kg/667 m~2,比对照花育20号增产15.27%;平均籽仁产量157.33 kg/667 m~2,比对照花育20号增产21.64%。2018年通过国家花生品种登记,登记号:GPD花生(2018) 370210,适于在山东花生产区种植。
中国传统民居建筑风貌地域分异特征与形成机理

保护传统村镇是新型城镇化的重要任务之一,而作为物质文化遗产和文化基因的民居建筑是传统村镇传统风貌的主体,缺失传统民居建筑的传统村镇就失去了文化遗产传承的载体。以全国代表性建筑景观特色型村镇为案例,分析传统村落建筑风貌地域分异特征,进而探究其地域分异的影响机理。研究发现:首先,中国传统民居建筑风貌主要分为12种类型,由此形成的建筑风貌区在空间分布上南北差异明显,北方建筑风貌区呈大小两个片区分布,而南方呈两条带状分布。其次,从聚落环境、空间布局、造型风格、建筑材料和细部装饰等五方面反映出中国传统民居建筑风貌的地域分异明显。第三,自然环境因素(包括地貌/水系、气候、植材/土石等)是形成传统民居建筑风貌地域分异的基石;宗法伦理、风水观念及民族文化等人文因素是地域分异的内动力;而人口迁移、战争防御和商贸经济等人文因素是地域分异的外推力。
基于相位涨落的量子随机数发生器理论模型

密码算法的安全性基于密钥的安全性,密钥本质上是随机数.伪随机数基于算法的复杂度,理论上无法保证其真随机性,量子力学的不确定性为真随机数发生器提供了一个完美的熵源.基于YANG等提出的利用量子相位涨落获取实时量子随机数方案,设计了一个加入两个延时线圈的量子随机数光干涉理论模型,并对该理论模型进行随机性分析,所得理论模型具有随机正态分布特征.
基于多源遥感影像的森林资源分类及精度评价

借助多源遥感影像数据进行森林资源分类是提高分类精度和实现森林资源精细识别的有效途径。以江西省吉水县为研究区,基于Landsat-8 OLI和GF-2遥感影像数据,在对采样数据进行光谱、纹理分析的基础上运用支持向量机分类法对森林资源进行分类,并对两种影像分类结果精度评价后采用替换法进行多源遥感影像分类。结果表明:(1)Landsat-8 OLI和GF-2影像森林资源分类最佳纹理窗口和方向分别为7×7、135°和19×19、 135°。(2)GF-2影像加入纹理特征后阔叶林、针阔混交林的生产者精度和用户精度均高于Landsat-8 OLI影像,灌木林生产者精度与用户精度分别低于和高于Landsat-8 OLI影像,而竹林的生产者精度(63.33%)和用户精度(67.86%)均低于Landsat-8 OLI影像的生产者精度(90%)和用户精度(77.14%);GF-2影像加入纹理特征后总体分类精度从80.97%提高到87.04%,提高了6.07%,而Landsat-8 OLI影像只提高了2.23%。(3)采用替换法得到的多源遥感影像分类结果总体精度达到88.87%,比GF-2影像分类结果精度高1.83%。因此,综合分析多源遥感影像在森林资源分类中表现出的差异性并采用替换法对多源分类结果进行优势结合有助于提高遥感影像的森林资源分类精度。
不同年限地表覆盖对毛竹林土壤酶及土壤养分的影响

为了解不同年限地表覆盖对毛竹(Phyllostachys edulis)土壤酶、土壤养分的影响,以浙江省台州市黄岩区山地毛竹林为研究对象,对覆盖1年翻土、覆盖2年翻土和自然生长(对照)的毛竹林0~50 cm土层土壤酶活性及土壤养分含量进行了比较研究。结果表明:(1)随着毛竹林地表稻草覆盖年限的增加,土壤多酚氧化酶活性和过氧化物酶活性表现下降的趋势,且随土层深度的增加而逐渐减小;和对照相比,部分土层差异达到显著水平;土壤脲酶和蔗糖酶的活性随着覆盖年限的延长而提高,在10~20 cm土层达最大值;与对照样地相比,地表覆盖后,土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性均较高,并且在部分土层差异达到显著水平。(2)各层土壤养分含量都随着覆盖年限的延长而增加,覆盖后,10~20 cm土层处土壤养分元素含量达到最大值。(3)地表稻草覆盖后,土壤养分含量和土壤酶活性之间具有相关性,土壤全氮、有效磷等含量与多酚氧化酶活性之间呈负相关关系,而土壤各养分元素含量和土壤脲酶、蔗糖酶活性之间呈显著正相关关系。毛竹林地表稻草覆盖后,土壤中不同酶的活性随着覆盖年限的延长而呈现不同的变化趋势,土壤养分含量随着地表稻草覆盖年限的增加也有增加的趋势,因此土壤酶和土壤养分以及它们之间的相关性可以作为评价土壤肥力的指标。
寡营养菌株筛选鉴定及发酵特性的研究

对从实验室保藏的芽孢杆菌中筛选得到一株寡营养菌株K1进行鉴定及降解氨氮性质研究,以开发具有降解水体氨氮特性的寡营养菌株。通过形态特征观察、生理生化特性测定及16S rDNA序列同源性和系统发育树分析,经鉴定该菌株K1为蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus),它不但在稀释100倍的牛肉膏蛋白胨培养基中良好繁殖,在好氧条件下生长比在静置培养状态下更为良好,而且对氨态氮和硝态氮均有一定的降解能力。蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)K1对氨态氮和硝态氮的最大降解率分别为53.8%和42.2%,表明其在富营养水体中有很好的应用前景。
不同利用方式对红壤关键带孙家小流域土壤活性有机碳组分的影响

活性有机碳(AOC)是评价土壤质量的重要指标,是土壤有机碳库的重要组成部分。研究以江西省鹰潭市余江县孙家小流域红壤关键带观测站为依托,采集了老稻田(old paddy,OP)(>200年)、新稻田(new paddy,NP) (<30年)、旱地(upland,U)(<20年)、橘园(orchard,O)(<30年)和林地(forest,F)(<30年)的表层土壤(0~15 cm)样本,分析了土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(ROC)、水溶性有机碳(DOC)及微生物生物量碳(MBC)等活性有机碳组分的含量差异及春秋季变化,探讨了不同利用方式下关键带红壤中各形态活性有机碳组分的含量差异及其主要诱因。研究结果表明:红壤关键带中老稻田土壤TOC含量和密度及各组分活性碳含量均显著高于新稻田、旱地、橘园和林地;且只有稻田土壤DOC与旱地、橘园和林地土壤POC的春秋季变化差异显著。利用方式对土壤中各活性碳组分的存在比例影响差异显著,其中POC与ROC分别是稻田与旱地、橘园、林地土壤中所占比例最高的活性碳组分;而DOC则是所占比例最低的活性有机碳组分。相关性分析表明,不同利用方式红壤中DOC、MBC、ROC、POC与TOC之间均具有极显著的正相关关系。
川西侏罗系复杂河道精细刻画及沉积相带识别

精细刻画河流沉积相带是陆相油气藏勘探开发的重要研究内容,其中,针对性的地球物理预测技术及准确的沉积相解释是关键。川西侏罗系砂岩储层致密,主要发育于多期薄窄河道中,地球物理特征隐蔽,识别及刻画难度大,制约了以单河道为单元的开发建产。优选并确立河道刻画关键技术,并开展刻画结果与现今地表典型地貌对比研究,可准确识别沉积相带,提高储层预测精度。创立了地震波形分类技术、体分频像素成像技术、多河道分期剥离及三维空间刻画等关键技术,形成了三维单河道或河道组系解释方法,提升了川西侏罗系纵横交织复杂窄河道识别和表征能力。采用将今论古的研究思路,通过现今相似地貌的类比明确了地下河道沉积古地貌背景,准确识别和划分了沉积相带的类型,成果应用表明有利沉积相带的预测精度明显提升。
东海海域深层HG组低渗储层“甜点”预测方法及应用

东海深层HG组目的层埋藏深(>3500m),储层具有低孔低渗特征,但局部发育“甜点”储层。由于“甜点”储层界限模糊,且与差储层及致密层地球物理响应差异小,因而预测难度大。为此,首先从井出发,在“甜点”储层主控因素分析的基础上,结合动态分析测试成果,建立分类储层综合评价标准,定义“甜点”储层界限;然后开展分类储层岩石物理分析,研究储层岩相及“甜点”储层弹性参数敏感性,通过叠前同时反演确定储层岩相及优质储层展布;最后,采用叠前AVO敏感属性流体检测技术预测含气富集区带,有效刻画“甜点”储层展布。实际应用结果表明,这种方法极大提高了研究区“甜点”储层预测的精度,为落实分级储量规模、部署开发井位和优化调整方案提供了科学的地质依据,在相似气田开发中有一定的借鉴意义。
基于深度学习的地震速度谱自动拾取方法

为了克服人工拾取地震速度谱效率低、耗时长等缺点,提出了一种基于深度学习的地震叠加速度自动拾取方法。其核心是模仿地震数据处理人员在速度谱上拾取速度的行为和过程,实现叠加速度的自动拾取。将速度谱视为图像,并依据所拾取的“时间-速度”对具有时间序列的特点,设计了一个复杂的能用于速度拾取的卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)和长短期记忆(long-short term memory,LSTM)模型混合结构神经网络模型。该模型经过训练,可以对输入的速度谱进行自动拾取,并输出“时间-速度”对序列。理论和实际地震数据测试结果表明,相对于基于反演过程的传统速度拾取算法,基于深度学习的地震速度谱自动拾取方法无需附加任何约束和干预,不仅实现了完全自动化的速度拾取,而且具有更高的拾取精度。
基于地震子波相关性分析的采集参数优选方法研究

针对地震采集试验中难以利用定性分析方法进行地震采集参数优选的问题,研究了地震激发子波、提取子波与地震资料品质之间的关系,以此为基础,通过量化分析激发子波和提取子波的品质实现了地震采集参数优选的目的。首先分析地震激发子波和地震单炮数据品质之间的关系,然后利用地震单炮数据中井口信号(近场子波)或从单炮数据提取的子波,与理论子波进行相关性分析优选地震采集参数,包括:①量化分析确定井口信号(激发近场子波)或提取地震子波的频率;②根据确定的地震子波频率(在子波频率相等或相近情况下,还需对比包括主峰值、峰峰比等子波特征参数),选出最优的地震子波;③根据选取的最优地震子波,确定其对应的激发参数或接收参数为最优采集参数。最终形成了量化分析地震单炮激发子波或提取子波优选采集参数的方法技术。某二维工区数据采集实例表明,相对于定性分析方法,基于地震单炮数据子波相关性分析的采集参数优选方法依靠量化分析手段得到的结果可靠,并且在实际生产中容易操作,应用方便。
磁生物学在模式植物拟南芥中的研究进展

地球磁场作为自然界中无处不在的环境因子,时刻影响着几乎所有生命活动。最经典的现象莫过于动物利用地磁进行精准导航,细菌利用磁场发现最适合生长的环境条件等。但植物是固着生长,是否也受到磁场的影响以及植物响应磁场的生物学意义等都是有待阐明的科学问题。早期的研究结果因材料与方法等不同缺乏可比性、有时甚至相互矛盾。近年来,越来越多的实验室使用模式植物拟南芥来研究植物磁生物学效应与作用机理,取得了显著进展。现有的证据表明,植物也具有响应磁场的能力,并与磁场方向以及光等因素密切相关。今后的研究将在分子水平上阐明固着生长的植物感知磁场的生物学意义与作用机理等关键科学问题。
具备双自由度控制能力的三线间直流潮流控制器

在复杂直流电网系统中,直流线路数目的不断增长给潮流控制技术带来了新的挑战。为提高系统灵活性和可控性,满足多目标潮流调控需求,需要寻求多控制自由度的新型直流潮流控制器。通过对潮流控制能力进行建模和量化分析,发现三线间直流潮流控制器具备双控制自由度的潜力。在此基础上,提出了一种新型三线间直流潮流控制器拓扑,设计了工作原理和双目标控制策略,从而实现双自由度潮流控制。仿真案例结果均有效验证了所提出的新型潮流控制器各类潮流控制特性。
"车-站-网"多元需求下的电动汽车快速充电引导策略

提出一种面向电动汽车(车)、快速充电站(站)、配电网(网)多元需求的电动汽车快速充电引导策略。首先介绍了"车-站-网"协同模式下充电引导架构,并基于起讫点分析得出的快充需求分布结果,提出一种双层队列模型模拟快速充电站动态队列。然后,根据动态队列和节点电压约束下配电网快充负荷接纳能力,采用动态电价需求函数建立充电电价模型,以用户充电成本最小为目标引导用户选择快速充电站。最后,以某市部分主城区为例,对1 000辆具有快充需求的电动汽车在不同参与度下进行仿真。结果表明,所提充电引导策略能够在节约用户充电成本的同时,提高快速充电站的运营效率,保证配电网的运行安全。
具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。
直流输电系统换相失败统计分析及抵御措施建议

随着特高压直流工程不断投运、换流容量不断增加,换相失败对电网产生的有功、无功冲击更加严峻,严重威胁大电网安全稳定运行。文中对国家电网有限公司21个在运直流输电系统换相失败发生情况进行了统计分析,总结归纳换相失败发生概率的主要影响因素。基于统计分析结论,从降低换相失败概率和减小换相失败后能量冲击两方面,提出晶闸管关断特性优化、换流阀换相失败智能监测控制和换相失败后能量吸收等技术措施,为换相失败抵御措施的进一步研究和工程应用提供参考。
电力系统调频控制相关的频率振荡问题

电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。
无线电能传输技术亟待解决的问题及对策

首先分析了国内外无线电能传输技术的现有商业化情况、产品标准制定、学术论文和专利发表现状;然后探讨了目前最热门的两种无线电能传输技术--感应耦合和磁耦合谐振无线电能传输技术存在的问题,进而阐述它们在原理、结构和特性上的差异性,旨在解决将感应耦合与磁耦合谐振无线电能传输技术混淆的困惑,以推动无线电能传输技术的进一步发展;最后,针对现有无线电能传输技术发展的瓶颈,介绍了基于分数阶电路原理、宇称-时间对称原理的两种新型的无线电能传输技术,指出无线电能传输技术要成为一种通用技术,还需在机理上有根本性的突破。
基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护

新能源场站T接型线路保护受新能源电源短路电流幅值受限、畸变的故障特征以及T接型线路拓扑影响,传统电流相量差动保护不能同时满足区外故障可靠性与区内故障灵敏性,存在误、拒动风险。因此,在分析T接型线路对基于余弦相似度纵联保护主判据影响的基础上,提出了基于余弦相似度特征判据的T接型线路纵联保护。综合考虑了电流互感器饱和、发展性故障与电流互感器二次侧断线的影响,研究了相应辅助判据。仿真结果表明,所提保护原理能够在新能源场站T接型线路中可靠识别区内外故障,并应对电流互感器饱和与发展性故障场景,且在常规采样频率下动作性能良好,适应不同类型新能源场站的故障特征。现场数据验证了所提新原理保护的有效性。
提升分布式电源接纳能力的配电网三相鲁棒动态重构

不可控分布式电源(UDG)给主动配电网带来了显著的功率波动和不确定性。为消纳更多的UDG,主动配电网的拓扑结构应随系统的运行工况动态灵活配置。此外,由于配电系统的负荷通常是三相不平衡的,实际应用中也需要计及网络三相不平衡的重构模型。对此,基于自适应二阶段鲁棒优化方法,提出了一种三相不平衡配电网的动态重构方法。其中,第一阶段为在考虑的整个重构超前时段内优化网络的拓扑,以减少日常的开关费用并保持网络的辐射状结构。第二阶段为基于给定的网络拓扑和UDG出力不确定集合,通过执行三相动态最优潮流来最小化系统最坏情况下的运行成本。所提二阶段鲁棒动态重构模型可采用列与约束生成算法进行求解,并且线性三相潮流模型的采用,使主问题与子问题均可建模为混合整数线性规划问题。通过对修改的IEEE 34节点及IEEE 123节点系统的测试计算,验证了所提方法的有效性。
考虑电解水与甲烷化运行特性的电转气系统日前调度方法

电转气(P2G)系统通过直接利用新能源盈余电量合成天然气缓解弃风、弃光问题。现有忽略P2G系统内部的电解水环节和甲烷化环节运行状态的调度结果与实际情况偏差较大。为解决该问题,提出一种精细化的P2G系统日前调度方法。电解水模型考虑了产氢流量与耗电功率的非线性关系,甲烷化模型计及了启停过程多状态转换耗时耗能特性,调度模型还体现了储氢装置在电解水与甲烷化环节间的调节作用。考虑电解水与甲烷化运行特性的日前调度方法能够有效反映P2G系统的实际运行情况,实现对P2G系统的高效利用。仿真结果验证了所提方法的有效性。
营养导向型的中国食物安全新愿景及政策建议

经过40年显著的经济增长和发展,中国当前的目标是保持经济中高速增长,在提高可持续性和公平的基础上,更好地连接经济与市场,让市场决定最优的生产水平,农业在这一过程中将发挥重要作用。在健康中国2030、国民营养计划(2017—2030)以及乡村振兴战略等中长期战略推动下,政府及学术界对营养问题的关注持续提升,农业与营养的联系逐步增强,但“农业-食物安全-营养”的有机融合与衔接还尚未形成。在中国经济转型过程中,农业和食品行业将发挥至关重要的作用,由中国食物安全战略决定的国民食物营养与健康状况不仅影响中国的国民身体素质,还将在一定程度上影响中国能否顺利转变发展方式、能否成功跨越“中等收入陷阱”。因此,新的发展阶段,中国需要新的食物安全战略提升国民营养水平,并采取系列政策措施加强农业与食物安全和营养的联系。论文基于国际经验的食物安全战略发展思路,梳理中国食物安全面临的新旧挑战,提出食物安全新愿景以及相应政策建议,为营养导向型农业发展的顶层设计提供决策支持。中国食物安全面临的挑战诸多,与食物安全与营养高度相关的挑战主要表现为:耕地资源不足与退化、水资源紧缺与污染、气候变化与极端天气影响等自然资源和环境压力,农业生产补贴提高带来的财政支出压力,膳食能量摄入不足、微量元素缺乏以及膳食能量和营养摄入过剩的营养不良“三重负担”,食品安全问题以及食物损失与浪费问题。因此中国在经济从注重数量增长转向侧重质量增长的深化过程中,将更加重视结构调整和制度及技术创新,这意味着农业需要生产高价值、营养和安全的食物,更高效地使用水、土地和能源,保护环境和促进平等,因而需要中国食物安全战略顶层设计上的系列转变。据此,本文提出了营养导向型的中国食物安全的新愿景,即将营养指标作为中国食物安全战略的发展目标,到2025年消除饥饿和营养不足,并有效降低食品安全风险和超重率以及肥胖率。为此需要以关键领域的重大改革为基础,改进营养治理、通过市场信号传递营养导向、推动营养目标的农业生产、建立更安全的食品价值链、以政策创新促进可持续的营养饮食、加强营养教育并开展循证发展支持营养导向的食物安全新战略的实施。
融合镁元素的水肥多因子耦合对黄瓜综合营养品质的调控

【目的】研究融合镁元素的水肥耦合对黄瓜综合营养品质的影响,为黄瓜高品质生产提供水肥管理依据。【方法】以灌水量的灌溉上限占田间持水量的百分比(X_1)、施氮量(X_2)、施钾量(X_3)、施镁量(X_4)为试验因素,选用四因子五水平正交旋转组合1/2实施的方法,测定可溶性蛋白、游离氨基酸、可溶性糖、还原性糖、维生素C、硝酸盐6项指标的含量,采用AHP层次分析法、熵权法和基于博弈论的组合赋权法对各项指标赋权,并基于TOPSIS法构建黄瓜果实综合营养品质评价体系;在此基础上,进行回归分析建立黄瓜果实综合营养品质对水肥耦合响应的数学模型。【结果】单一指标权重为:维生素C(0.2457)>还原性糖(0.2305)>游离氨基酸(0.1666)>可溶性糖(0.1390)>可溶性蛋白(0.1179)>硝酸盐(0.1003);分析表明,在四因子耦合作用下,当施镁量为176.54—182.23 kg·hm~(-2)、灌水量的灌溉上限占田间持水量的百分比为65.71%—67.61%、施氮量为490.78—512.16 kg·hm~(-2)、施钾量为591.00—608.11 kg·hm~(-2)时,黄瓜综合营养品质最好。【结论】水肥耦合对黄瓜综合营养品质具有显著影响,适当控制灌水量和施氮量、增加施镁量和施钾量对黄瓜综合营养品质的提高具有积极作用。
基于隶属函数分析的甘薯薯苗耐冷性基因型差异研究

【目的】探究甘薯的耐低温机制,明确影响甘薯薯苗耐低温特性的关键因素,为甘薯薯苗耐冷资源鉴定与筛选及耐低温胁迫机制的研究提供理论依据。【方法】选取30个代表性甘薯品种的薯苗,在4℃低温胁迫处理下,测定其生理指标和抗氧化酶活性变化,同时观测甘薯薯苗在低温胁迫下生理特性的变化,利用隶属函数分析,筛选出较耐低温的甘薯品种。【结果】低温胁迫下,不同基因型甘薯薯苗生理指标均有一定差异。与低温胁迫之前相比,所有薯苗相对电导率(relative electrical conductivity,REC)和脯氨酸含量均有不同程度的增加,苏薯16的相对电导率变化最大,高达40.16%,脯氨酸含量增加最多的是辽薯15,高达3.66 μg·g~(-1)FW;丙二醛(malondialdehyde,MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(peroxidase,POD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)、抗坏血酸过氧化酶(aseorbate peroxidase,APX)呈上升趋势;30个品种薯苗,MDA含量增加变化最大的是苏渝303;所有薯苗SOD活性呈上升趋势,SOD活性增加变化最大的是渝薯17,胁迫前后变化高达27.59 U·g~(-1)FW,但宁紫薯1号、商徐紫1号、紫罗兰薯苗处于萎蔫濒死状态,SOD活性变化呈现负值;所有薯苗POD活性呈现上升趋势,POD活性变化最高的是赣10-20,高达29.21 U·(g·min)~(-1),紫罗兰POD含量变化呈现负值;CAT活性上升最大的是红香蕉;APX活性变化呈上升趋势,烟薯25、红香蕉、龙紫薯6号变化最大,普薯32、商薯8号、紫罗兰变化最小;脯氨酸含量增加最多的是辽薯15,高达3.66,是商徐紫1号的5倍。甘薯薯苗生理指标相关性分析可知,相对电导率和MDA含量与薯苗的耐冷性呈负相关,SOD、POD、CAT、APX活性与薯苗耐冷性呈正相关,脯氨酸含量与薯苗耐冷性呈正相关。【结论】在低温胁迫下,薯苗耐冷性由强到弱:龙薯515>赣10-20>南薯010>红香蕉>广薯87>苏薯8号>渝薯17>龙紫薯6号>烟薯25>浙薯13>遗字138>甘薯166-7>秦紫薯2号>徐薯55-2>辽薯19>辽薯15>龙薯14>徐薯22>商薯19>普薯32>宁紫薯2号>龙薯9号>商薯8号>徐紫薯8号>红东>苏薯16>台湾英沟>商徐紫1号>苏渝303>紫罗兰。
典型黑土春玉米化学肥料养分利用效率变化研究

【目的】减少化学肥料投入和提高肥料养分利用效率是我国当前重要的农业举措。鉴于化学肥料不合理施用引起的黑土肥力下降和酸化,开展黑土化学肥料减少投入和肥料养分利用效率变化研究,有利于实现黑土化学肥料的科学施用。【方法】于2013—2016年在典型黑土区开展连续4年肥料投入试验,设置了不施肥(CK)、缺氮(PK)、缺磷(NK)、缺钾(NP)、氮磷钾配施处理(NPK)。测定了作物产量、养分吸收、土壤无机氮、速效磷、速效钾。【结果】黑龙江春玉米年产量10 t·hm~(-2)左右,除2013年外,2014—2016年各年份NPK处理春玉米产量、地上部氮磷钾养分吸收显著(P<0.05)高于CK或PK处理产量。除2016年磷素农学效率外,NPK处理肥料氮磷钾养分回收率、农学效率和偏生产力逐年升高。2013—2016年期间,肥料平均氮磷钾回收率分别为45.8%、6.1%和3.5%,农学效率分别为23.2、7.2和5.0 kg·kg~(-1),偏生产力分别为58.3、133.2和97.7 kg·kg~(-1)。土壤矿质氮测试显示春玉米收获后到次年播种前冻融交替促进土壤有机氮素矿化。4年养分平衡计算的平均值显示NPK处理氮磷施用量基本与春玉米养分吸收量一致,土壤氮磷总体处于平衡状态,作物地上部钾素奢侈吸收导致土壤钾素处于亏缺状态。【结论】典型黑土区连续4年试验显示,在产量保持稳定的条件下,磷、钾肥能大幅减少,提高磷钾肥利用效率,而不施化学氮肥仅能维持第一年产量,随后的年份里氮肥利用效率提高和产量降低同时发生。
自由基促进硫甲基取代的炔酮的环化反应

硫代吡喃酮是一种重要的结构骨架,广泛存在于天然产物、潜在药物及生物活性分子中.因此,发展简洁、高效构建硫代吡喃酮的合成方法具有重要意义.发展了一种自由基促进的硫甲基取代炔酮的加成环化反应来构建硫代吡喃酮环的新方法.该方法具有底物适用性广,一系列自由基前体如二苯基膦氧、硫酚、醛等都可以在该反应体系中实现转化.机理研究表明,自由基前体对炔酮的选择性加成得到C(sp~2)自由基中间体,该中间体促进的C(sp~2)—S键构建及C(sp~3)—S键断裂是关键步骤.
T-S动态故障树分析方法

DUGAN动态故障树由静态子树和动态子树组成,静态子树为传统故障树并用与、或门等传统逻辑门描述静态失效行为,动态子树用优先与门、功能相关门、顺序相关门、备件门等动态逻辑门描述动态失效行为。相对于传统故障树,T-S故障树可以刻画任意形式的组合、多态等静态失效行为,但仍不能刻画系统的动态失效行为。为进一步增强故障树描述静、动态失效逻辑的能力,提出了T-S动态故障树分析方法,首先定义并提出了描述静、动态逻辑关系的T-S动态门及描述T-S动态门的时间状态规则和事件发生规则构建方法,进而提出了基于T-S动态门输入、输出规则算法的T-S动态故障树分析求解计算方法。T-S动态故障树的T-S动态门规则可无限逼近现实系统的失效行为,不仅可以描述DUGAN动态门所刻画的动态失效行为,还可以描述DUGAN动态门不能刻画的静、动态失效行为。最后,将T-S动态故障树分析方法分别与离散时间贝叶斯网络、Markov链和顺序二元决策图求解DUGAN动态故障树的方法进行对比,验证了所提方法的可行性和计算的简便性。
层结构硫代锡酸盐的制备及去除痕量Cs~+离子

~(137)Cs是长半衰期的放射性核素,高效去除核废料中的~(137)Cs对于核安全储存是必要的.针对金属硫化物对痕量Cs~+离子吸附能力不足等问题,探索了引入H元素对硫代锡酸盐的元素组成和吸附性能的影响因素.通过材料的一系列表征和吸附实验,研究了H元素引入量对材料的晶体结构、元素含量、Cs~+离子去除率以及吸附容量的影响.SEM和TEM表明,材料形貌为多层结构,微观尺寸达到10 μm.EDS和XRD表明,引入H元素后明显提高了硫代锡酸盐的S和K元素含量,提高了Cs~+离子吸附性能.其中具有最佳配比硫代锡酸盐的S和K元素含量分别提高至39.6%和14.9%,并发现随着材料内H元素含量增加,K元素含量、晶面间距以及晶体体积减小.Raman和XPS证实材料是由[SnS_6]八面体基本骨架组成,H和K元素作为平衡电荷.通过吸附实验考察了材料的Cs~+离子吸附性能.结果表明:H元素的引入能够显著提高硫代锡酸盐的Cs~+离子吸附性能,其中具有最佳配比的硫代锡酸盐在5 min内快速完成Cs~+离子吸附,去除率为97.7%;材料的Cs~+离子吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,其中饱和吸附容量最高达到372 mg/g.该材料具有环境友好、低成本、易于合成以及高效的Cs~+离子吸附能力等特点,有望应用于核废料处理.