安全科學(xué)技術(shù)

露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞的旋轉(zhuǎn)森林預(yù)測(cè)模型

邵良杉，趙琳琳

摘要：目的：爆破是露天礦開(kāi)采的主要技術(shù)之一，隨著露天礦開(kāi)采爆破技術(shù)和新型炸藥研制的發(fā)展，各種復(fù)雜條件下的百噸級(jí)、千噸級(jí)，甚至萬(wàn)噸級(jí)大爆破不斷出現(xiàn)。爆破振動(dòng)產(chǎn)生的沖擊波等已影響周?chē)穹俊谋普駝?dòng)波形或爆破振動(dòng)強(qiáng)度2個(gè)視角分析爆破振動(dòng)危害十分困難。本文利用因子分析和旋轉(zhuǎn)森林模型，探索爆破振動(dòng)參數(shù)、民房結(jié)構(gòu)與民房受破壞程度間關(guān)系，進(jìn)行爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞的預(yù)測(cè)。方法：應(yīng)用因子分析及旋轉(zhuǎn)森林理論，選取爆破振動(dòng)幅值、主頻率、主頻率持續(xù)時(shí)間、灰縫強(qiáng)度、磚墻面積率、房屋高度、屋蓋形式、圍梁構(gòu)造柱、施工質(zhì)量、場(chǎng)地條件為影響因素。建立基于因子分析的露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞的旋轉(zhuǎn)森林預(yù)測(cè)模型。首先，根據(jù)露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房危害的44組工程數(shù)據(jù)，選取32組為訓(xùn)練樣本，12組為測(cè)試樣本。并依據(jù)爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞情況將民房的破壞分為基本完好、輕微損傷和破壞3個(gè)級(jí)別。其次，利用訓(xùn)練樣本，對(duì)10個(gè)影響因素進(jìn)行Pearson相關(guān)分析，獲得影響因素間的相關(guān)系數(shù)，并依此系數(shù)對(duì)影響因素進(jìn)行因子分析。最后，將因子分析確定的公共因子和相關(guān)程度弱的影響因素作為旋轉(zhuǎn)森林模型的輸入，民房的破壞作為輸出，建立爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞的旋轉(zhuǎn)森林預(yù)測(cè)模型。結(jié)果：從相關(guān)分析中可以看出，灰縫強(qiáng)度、房屋高度、屋蓋形式、圈梁構(gòu)造柱和施工質(zhì)量之間相關(guān)性較強(qiáng)；爆破振動(dòng)幅值、主頻率、主頻率持續(xù)時(shí)間、磚墻面積率和場(chǎng)地條件之間相關(guān)性較弱。從因子分析中可以看出：（1）利用相關(guān)性較強(qiáng)的5個(gè)影響因素提取的2個(gè)公共因子，能夠攜帶原影響因素的93.77%信息；（2）第1個(gè)公共因子在屋蓋形式、圈梁構(gòu)造柱和施工質(zhì)量的特征值最明顯，說(shuō)明在影響在影響露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房破壞因素中，其影響程度更大。從旋轉(zhuǎn)森林預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)結(jié)果分析中可以看出：（1）所建的模型誤判率為1/6，模型可靠，意義明確；（2）與FDA模型及Bayes模型預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比中，在預(yù)測(cè)精度和效率方面明顯更高，復(fù)雜度因輸入影響因素?cái)?shù)目減少而降低。結(jié)論：（1）應(yīng)用因子分析理論研究露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房破害程度的影響因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)影響因素降維，避免由于因素間的相關(guān)，促使某些信息重合，致使利用旋轉(zhuǎn)森林模型分類時(shí)夸大某些因素作用的問(wèn)題，以及計(jì)算結(jié)果發(fā)生畸變。（2）基于因子分析所得的公共因子，以及相關(guān)性較弱的影響因素，建立的露天采礦爆破振動(dòng)對(duì)民房破害的旋轉(zhuǎn)森林預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際情況較吻合，預(yù)測(cè)能力強(qiáng)，精度高，模型學(xué)習(xí)效率高。（3）建立的預(yù)測(cè)模型對(duì)分界點(diǎn)附件樣本判別能力有限，尤其對(duì)破壞程度處于中間級(jí)別的樣本，且未考慮錯(cuò)判樣本造成的損失。

來(lái)源出版物：中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 23(2): 58-63

入選年份：2017

兵器科學(xué)與技術(shù)

用彈簧探針?lè)y(cè)試含硼鋁炸藥的爆轟性能

李興隆，劉清杰，宋清官，等

摘要：目的：為探索硼鋁復(fù)合粉在熱固PBX中的應(yīng)用，采用鈍化HMX和AP、減少硼鋁復(fù)合粉的形貌缺陷、相對(duì)增加黏結(jié)劑的含量可降低含硼鋁炸藥的機(jī)械感度，使其達(dá)到PBX炸藥柱制備和機(jī)加的安全要求。含硼鋁炸藥研制過(guò)程中，其爆速和爆壓是測(cè)試的基本性能參數(shù)。彈簧探針?lè)▽㈦娞结槹惭b在成型藥柱的側(cè)面，合金探針接觸部位為半球型點(diǎn)接觸，測(cè)量間距和探針數(shù)量可調(diào)、響應(yīng)快、測(cè)試精度滿足使用要求，是炸藥爆速測(cè)試的一種補(bǔ)充電測(cè)法。方法：樣品制備：（1）根據(jù)配方稱取一定量的鈍化 HMX、AP、Al、硼鋁復(fù)合粉和黏結(jié)劑，經(jīng)過(guò)配料、升溫熔化和攪拌，人工裝入Φ 50 mm×150 mm纖維管中。然后，50℃固化120 h，得到帶殼體樣品。（2）根據(jù)配方稱取一定量的鈍化HMX、Al、硼鋁復(fù)合粉和黏結(jié)劑，經(jīng)過(guò)配料、升溫熔化和捏合，真空振動(dòng)澆注成型Φ 50 mm×110 mm藥柱。然后，50℃下固化120 h，冷卻至室溫開(kāi)模，得到無(wú)殼體樣品。測(cè)試方法：（1）裝配時(shí)，在成型炸藥柱的側(cè)面下端沿軸向固定長(zhǎng)110 mm有機(jī)玻璃探針支架，支架上有7個(gè)Φ 0.7 mm相距15 mm的通孔，用于精確裝配彈簧探針，彈簧探針導(dǎo)線通過(guò)網(wǎng)絡(luò)板與示波器連接。然后，將藥柱底面固定在45#鋼鑒證板中心位置。（2）含硼鋁炸藥樣品被8#雷管和傳爆藥引爆后，經(jīng)過(guò)一段距離的傳播達(dá)到穩(wěn)定爆轟，爆轟波到達(dá)彈簧探針頭部位置時(shí)導(dǎo)通的電信號(hào)傳遞到示波器，在示波器中依次記錄波形圖。根據(jù)波形圖獲得各探針之間爆轟波傳播的距離和時(shí)間計(jì)算爆速。分別用經(jīng)驗(yàn)公式和相對(duì)凹坑深度法計(jì)算爆壓，并討論硼鋁復(fù)合粉含量對(duì)其爆轟性能的影響。結(jié)果：（1）手工澆注成型的炸藥柱密度在 1.530～1.570 g/cm3之間，爆速在6.900～7.400 mm/μs之間，爆壓約19 GPa，適用于含硼鋁炸藥配方篩選。（2）真空振動(dòng)澆注成型的炸藥柱均勻性較好。PF-3中使用了20%質(zhì)量比1∶1的硼鋁復(fù)合粉，鋁粉的燃燒更易帶動(dòng)硼粉的燃燒，含硼鋁炸藥的組合效應(yīng)促使部分硼鋁復(fù)合粉在反應(yīng)區(qū)參加反應(yīng)。因此，PF-3的爆速和爆壓比其他配方高。結(jié)論：（1）彈簧探針?lè)y(cè)得的爆速是曲面爆轟波側(cè)向波陣面的傳播速度，測(cè)量精度受到側(cè)面稀疏波的影響，同時(shí)受探針支架的加工精度、探針支架與炸藥柱裝配精度的影響。（2）彈簧探針?lè)y(cè)試炸藥柱爆速具有安裝方便、測(cè)量間距和探針數(shù)量可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)大尺寸含硼鋁炸藥柱，可直接用彈簧探針?lè)y(cè)試獲得其爆轟性能參數(shù)。該方法可推廣應(yīng)用于其他含金屬炸藥、液體炸藥和漿狀炸藥的爆轟性能測(cè)試。

來(lái)源出版物：火炸藥學(xué)報(bào), 2017, 40(6): 59-65

入選年份：2017

測(cè)繪科學(xué)技術(shù)

基于多視影像匹配模型的傾斜航空影像自動(dòng)連接點(diǎn)提取及區(qū)域網(wǎng)平差方法

張力，艾海濱，許彪，等

摘要：目的：自動(dòng)可靠地獲取精確且均勻分布的連接點(diǎn)并進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差解算，是使用傾斜航空影像進(jìn)行高精度測(cè)繪、三維信息提取和三維城市模型構(gòu)建等應(yīng)用的前提。與傳統(tǒng)的近似垂直航空影像相比，傾斜航空影像之間存在地物幾何變形、分辨率差異、影像旋轉(zhuǎn)、地物相互遮擋等問(wèn)題，傳統(tǒng)基于灰度和多數(shù)基于特征的影像匹配算法在應(yīng)用于傾斜航空影像時(shí)成功率和可靠性大大降低，甚至失敗。因此，本文提出了一種實(shí)用化的大重疊率傾斜航空影像的全自動(dòng)連接點(diǎn)匹配和聯(lián)合區(qū)域網(wǎng)平差方法，避免了現(xiàn)有大多數(shù)算法的缺陷。方法：首先，充分利用POS數(shù)據(jù)和平均飛行高度數(shù)據(jù)，避免了現(xiàn)有大多數(shù)算法所采用的類似于“盲搜索”和“窮舉法”、預(yù)先糾正傾斜視影像等耗時(shí)且穩(wěn)健度低的缺陷；其次，針對(duì)傾斜航空影像因遮擋嚴(yán)重，尺度和光照變化大而引起的同名點(diǎn)匹配困難，在充分利用POS系統(tǒng)提供的初始外方位元素的基礎(chǔ)上，顧及其誤差，組合使用改進(jìn)的ASIFT算法和基于窗口的多角度多視影像匹配算法，并采用由粗到細(xì)的多分辨率分層匹配策略得到最終的自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)結(jié)果。結(jié)果：本文利用多組傳感器（如UltraCam UCO、SWDC-5等）和城市中心區(qū)、居民區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部等典型試驗(yàn)區(qū)域的傾斜航空影像數(shù)據(jù)針對(duì)算法的性能進(jìn)行了大量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所研發(fā)的算法的可靠性、精度和實(shí)際性能。① 全自動(dòng)提取的連接點(diǎn)經(jīng)區(qū)域網(wǎng)平差并自動(dòng)剔除粗差后，其單位權(quán)中誤差都達(dá)到了子像素，連接點(diǎn)在影像中的分布也比較均勻。② 由于采用了多視影像匹配方法，所獲得的連接點(diǎn)的“光線束”可有效保證區(qū)域網(wǎng)的連接強(qiáng)度，對(duì)于常規(guī) 60%/30%航向/旁向重疊度的影像，自動(dòng)提取連接點(diǎn)的“光線束”平均為 24左右，對(duì)于85%/60%航向/旁向重疊度大重疊度影像，連接點(diǎn)的“光線束”平均為75以上，最大“光線數(shù)”甚至超過(guò)了100，這些冗余信息非常利于平差過(guò)程中粗差的剔除。③ 基于WMVM算法的連接點(diǎn)自動(dòng)提取方法很好地解決影像中因地物遮擋、縮放和旋轉(zhuǎn)等幾何變形、地物表面斷裂、特征相似等困難匹配問(wèn)題，也能夠同時(shí)顧及傾斜航空影像之間輻射響應(yīng)和攝影分辨率不一致的實(shí)際情況，甚至是人工都十分難以量測(cè)的情況都可以獲得正確的匹配結(jié)果。結(jié)論：本文在分析國(guó)內(nèi)外針對(duì)傾斜攝影影像數(shù)據(jù)自動(dòng)空3處理算法的基礎(chǔ)上，提出了一種實(shí)用化的傾斜航空影像全自動(dòng)連接點(diǎn)匹配和聯(lián)合區(qū)域網(wǎng)平差方法。一方面，針對(duì)傾斜航空影像因遮擋嚴(yán)重，尺度變化大和幾何變形嚴(yán)重而引起的同名點(diǎn)匹配困難問(wèn)題，充分利用POS數(shù)據(jù)等初始數(shù)據(jù)，同時(shí)顧及這些數(shù)據(jù)的誤差，通過(guò)有效組合一種改進(jìn)的ASIFT算法和基于窗口的多角度多視影像匹配模型WMVM，使用由粗到細(xì)的多分辨率分層匹配策略完成連接點(diǎn)的全自動(dòng)提??；另一方面，本文在傳統(tǒng)的最小二乘光束法平差的基礎(chǔ)上，根據(jù)傾斜航空影像數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，提出了基于穩(wěn)健估值原理的粗差自動(dòng)探測(cè)與剔除關(guān)鍵算法。本文提出的組合方法避免了現(xiàn)有大多數(shù)算法所采用的類似于“盲搜索”和“窮舉法”、預(yù)先糾正傾斜視影像等耗時(shí)且穩(wěn)健度低的缺陷，是一種實(shí)用化的解決傾斜影像自動(dòng)空三的方法。

來(lái)源出版物：測(cè)繪學(xué)報(bào), 2017, 46(5): 554-564

入選年份：2017

整體最小二乘估計(jì)的研究進(jìn)展

劉經(jīng)南，曾文憲，徐培亮

摘要：目的：整體最小二乘估計(jì)作為經(jīng)典最小二乘估計(jì)的擴(kuò)展，近 20年來(lái)被廣泛地應(yīng)用于信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理、通信工程以及大地測(cè)量與攝影測(cè)量等測(cè)繪相關(guān)領(lǐng)域，是各專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本方法。本文旨在以整體最小二乘估計(jì)數(shù)學(xué)內(nèi)涵的發(fā)展為脈絡(luò)，系統(tǒng)地闡述整體最小二乘估計(jì)的研究進(jìn)展情況。方法：基于整體最小二乘的估計(jì)算法、估計(jì)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)特性和可靠性3方面完整地綜述了整體最小二乘估計(jì)方法的研究進(jìn)展，對(duì)重要理論和方法的數(shù)學(xué)本質(zhì)進(jìn)行了評(píng)述。估計(jì)算法分析方面，闡述了從基于數(shù)值逼近理論的經(jīng)典整體最小二乘算法至加權(quán)整體最小二乘算法，以及近年來(lái)整體最小二乘擴(kuò)展算法的發(fā)展。整體最小二乘估計(jì)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)特性方面，分析了整體最小二乘解的漸進(jìn)無(wú)偏性、參數(shù)估計(jì)值的偏差、精度估計(jì)以及單位權(quán)方差等方面的進(jìn)展。論文闡述了當(dāng)觀測(cè)系統(tǒng)存在單個(gè)粗差時(shí)EIV模型的可靠性理論研究的成果。結(jié)果：（1）整體最小二乘方法本質(zhì)上是對(duì)經(jīng)典最小二乘方法的擴(kuò)展，對(duì)于EIV模型而言，整體最小二乘因同時(shí)顧及了系數(shù)矩陣和觀測(cè)向量的隨機(jī)誤差，其估計(jì)結(jié)果比最小二乘解更真實(shí)。（2）整體最小二乘算法研究經(jīng)歷了從基于數(shù)值逼近理論的 SVD等經(jīng)典算法等到統(tǒng)計(jì)意義下的加權(quán)整體最小二乘算法。通過(guò)對(duì)EIV模型的不斷擴(kuò)展和精化，由假定系數(shù)矩陣元素全部包含誤差的EIV模型的整體最小二乘算法擴(kuò)展到基于一般形式的partial-EIV模型的整體最小二乘算法，由等權(quán)條件下的整體最小二乘算法發(fā)展到一般權(quán)矩陣下的加權(quán)整體最小二乘算法，由線性EIV模型擴(kuò)展到非線性EIV模型，由僅考慮隨機(jī)誤差的TLS估計(jì)擴(kuò)展到同時(shí)考慮粗差的穩(wěn)健整體最小二乘估計(jì)，由待估參數(shù)為固定值的整體最小二乘估計(jì)擴(kuò)展到考慮待估參數(shù)先驗(yàn)信息的整體最小二乘配置算法等。（3）整體最小二乘的算法研究在理論上已經(jīng)取得了較為豐富的成果，但由于整體最小二乘屬于非線性估計(jì)，模型和算法的復(fù)雜性要遠(yuǎn)高于最小二乘估計(jì)，如何進(jìn)一步簡(jiǎn)化算法和提高算法的效率是今后整體最小二乘估計(jì)算法研究的重要目標(biāo)。（4）有限樣本情況下的加權(quán)整體最小二乘解的精度評(píng)定公式具有普遍適用性，非線性TLS解、附有約束的 TLS解等的精度分析尚待研究。（5）EIV模型可靠性指標(biāo)的定義公式的推導(dǎo)以及一般情況下（如含多個(gè)粗差可靠性評(píng)價(jià)的方法）可靠性評(píng)價(jià)的方法等研究有待開(kāi)展。

來(lái)源出版物：武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版）, 2013, 38(5):505-512

入選年份：2017

地理學(xué)

基于轉(zhuǎn)移矩陣的高度城市化區(qū)域土地利用演變信息挖掘——以江蘇省蘇州市為例

喬偉峰，盛業(yè)華，方斌，等

摘要：目的：對(duì)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的應(yīng)用方法進(jìn)行深入挖掘。在對(duì)轉(zhuǎn)移矩陣的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)的基礎(chǔ)上，對(duì)已有分析模型進(jìn)行改進(jìn)并構(gòu)造新的模型，可提取轉(zhuǎn)移矩陣中的豐富隱含信息。以快速城市化區(qū)域蘇州市為例，應(yīng)用新方法和新模型對(duì)區(qū)域土地利用演化進(jìn)行深入探討，以驗(yàn)證新模型與新方法的實(shí)用性。方法：通過(guò)對(duì)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及其相關(guān)模型進(jìn)行改進(jìn)并構(gòu)造新的模型，挖掘土地利用演變信息。通過(guò)深入分析土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，歸納了其統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)；結(jié)合對(duì)地類轉(zhuǎn)移概率矩陣的分析，提出了利用連續(xù)分時(shí)段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣求算總時(shí)段轉(zhuǎn)移矩陣的方法；改進(jìn)了地類變化量的計(jì)算方法和單項(xiàng)地類動(dòng)態(tài)度的計(jì)算模型，改進(jìn)了綜合土地利用動(dòng)態(tài)度模型；提出了地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度的概念、含義并構(gòu)造了計(jì)算模型。結(jié)果：（1）1999—2008年10年間蘇州市耕地的總變化量最大，占土地總面積的11.2%，其次是其他農(nóng)用地和獨(dú)立工礦用地；在總變化量的構(gòu)成中，耕地和獨(dú)立工礦的主導(dǎo)變化是凈變化，10年間耕地以數(shù)量的減少為主，獨(dú)立工礦以數(shù)量的增加為主，而其他農(nóng)用地以交換變化為主導(dǎo)，表明其變化主要表現(xiàn)為空間位置的轉(zhuǎn)移；分年份考察耕地、居民點(diǎn)及獨(dú)立工礦用地的變化量，2004年耕地的總變化量最大，其次是2002年，耕地歷年交換變化量的變化幅度不大，凈變化量的年度變化規(guī)律和總變化量相同，居民點(diǎn)與獨(dú)立工礦用地總變化量在 2003—2005年處于最大的一個(gè)時(shí)期，1999年交換變化量占總變化量的 86%，以地類景觀在空間上的交換為主，而2007年和2008年凈變化量占總變化量的 93%和 87%，主要體現(xiàn)為數(shù)量的增加。（2）10年間各地類的動(dòng)態(tài)度前3位依次為獨(dú)立工礦用地、其他農(nóng)用地、建制鎮(zhèn)，單項(xiàng)地類動(dòng)態(tài)度均超過(guò)了50%，其他土地和特殊用地的動(dòng)態(tài)度最低，均不到10%；綜合動(dòng)態(tài)度在一定程度上反映人類對(duì)土地利用的影響程度，該值在2004年和2002年最大，分別為4.17%和3.39%，1999—2001年的動(dòng)態(tài)度較低，經(jīng)過(guò)了2002—2004年的峰值后呈逐年降低狀態(tài)。（3）在地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度方面，其他農(nóng)用地、交通運(yùn)輸用地的地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度居前2位，分別為 8.95%和 7.87%，交通運(yùn)輸用地該值較大在一定程度上與變更調(diào)查的地類認(rèn)定有關(guān)；其他地類的地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度均不高，說(shuō)明蘇州市 10年間的土地利用演化較為有序，1999—2008年的地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度分析與上輪蘇州市土地利用總體規(guī)劃的規(guī)劃執(zhí)行期（1997—2010年）基本吻合，可部分反映上輪規(guī)劃的執(zhí)行情況，說(shuō)明規(guī)劃的執(zhí)行比較有效。結(jié)論：土地利用轉(zhuǎn)移矩陣具有豐富的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。深入分析了土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和地類轉(zhuǎn)移概率矩陣及其應(yīng)用方法，改進(jìn)了地類變化量和土地利用動(dòng)態(tài)度的計(jì)算模型，提出了地類轉(zhuǎn)移無(wú)序度等概念并構(gòu)造了計(jì)算模型。相關(guān)方法和模型在蘇州市的土地利用演變分析中進(jìn)行了實(shí)證，證明有較好的實(shí)用性。作為研究土地利用/覆被變化的有效工具，轉(zhuǎn)移矩陣及其相關(guān)模型的應(yīng)用必將隨著全球變化研究的深入而不斷深入。

來(lái)源出版物：地理研究, 2013, 32(8): 1497-1507

入選年份：2016

地球物理學(xué)

層狀橫觀各向同性場(chǎng)地地震反應(yīng)分析

梁建文，潘坤，巴振寧

摘要：目的：沉積風(fēng)化作用使得天然土體表現(xiàn)出明顯的各向異性，尤其是水平向和豎向的參數(shù)性質(zhì)存在較大差異。因此，將天然土體視為橫觀各向同性（TI）介質(zhì)更為符合實(shí)際情況。然而目前還鮮有關(guān)于層狀TI場(chǎng)地自由場(chǎng)地震反應(yīng)的研究。本文即是將剛度矩陣方法：做進(jìn)一步拓展，建立基于TI介質(zhì)模型的精確動(dòng)力剛度矩陣，并進(jìn)一步研究TI場(chǎng)地的自由場(chǎng)地震反應(yīng)。方法：首先采用傅里葉變換，將以位移形式表示的TI介質(zhì)動(dòng)力平衡方程變換到頻率和波數(shù)域中，采用勢(shì)函數(shù)方法：求解動(dòng)力平衡方程；進(jìn)而推導(dǎo)TI土層和TI半空間的精確動(dòng)力剛度矩陣，并集整各土層和半空間動(dòng)力剛度矩陣建立層狀TI場(chǎng)地的整體精確動(dòng)力剛度矩陣；最后在整體動(dòng)力剛度矩陣的基礎(chǔ)上，采用直接剛度法求解各土層交界面上的位移，進(jìn)而就求解出了各層內(nèi)任意位置的位移和應(yīng)力等動(dòng)力響應(yīng)。通過(guò)與已有結(jié)果：以及與經(jīng)典EERA程序計(jì)算結(jié)果：的比較驗(yàn)證本文方法：的正確性，進(jìn)而采用該方法：來(lái)研究層狀TI場(chǎng)地的自由場(chǎng)地震反應(yīng)。結(jié)果：分別在頻域和時(shí)域內(nèi)開(kāi)展了數(shù)值計(jì)算分析，研究了土體 TI性質(zhì)、地震波入射角度和地震波類型等對(duì)地震反應(yīng)的影響。在頻域分析中，計(jì)算了基巖上單一土層場(chǎng)地在不同土體TI參數(shù)下，入射角度分別為0°（垂直入射）、30°和60°時(shí)，qP波和qSV波分別產(chǎn)生的地表豎向位移幅值放大譜和水平位移幅值放大譜，并給出了位移放大譜中第1，2和3階峰值頻率及其對(duì)應(yīng)峰值；在時(shí)域分析中，同樣以基巖上單一土層為例，給出了基巖上單一土層場(chǎng)地的地表加速度時(shí)程和地震加速度反應(yīng)譜。求解中選取El Centro波（0.1 g）作為輸入地震波作用于基巖露頭，通過(guò)快速Fourier變換求得了qP波入射下地表的豎向加速度時(shí)程和qSV波入射下地表的水平加速度時(shí)程，進(jìn)而求出各自對(duì)應(yīng)的地震加速度反應(yīng)譜。結(jié)論：通過(guò)對(duì)層狀TI場(chǎng)地自由場(chǎng)地震反應(yīng)分析研究得到了以下主要結(jié)論。（1）土體TI性質(zhì)的引入，使得地震波在場(chǎng)地中的傳播變得更為復(fù)雜，TI場(chǎng)地與其等效各向同性場(chǎng)地對(duì)應(yīng)的地震反應(yīng)之間存在顯著差異。（2）土體TI參數(shù)的改變，導(dǎo)致了彈性波在土層中相干機(jī)制的改變，使得不同TI參數(shù)場(chǎng)地對(duì)應(yīng)的位移幅值放大譜顯著不同，尤其是qP波和qSV波以傾斜角度入射時(shí)存在波型轉(zhuǎn)化問(wèn)題，TI參數(shù)的改變進(jìn)而改變了各種類型波的相互作用機(jī)制，使得位移幅值放大譜更依賴于土體的TI參數(shù)。（3）土體TI參數(shù)的改變，改變了場(chǎng)地的動(dòng)力特性，也即改變了土層對(duì)地震波的濾波和放大效應(yīng)，使得不同TI參數(shù)場(chǎng)地對(duì)應(yīng)的加速度時(shí)程和相應(yīng)地震反應(yīng)譜也明顯不同。（4）相對(duì)于qP波，qSV波對(duì)應(yīng)的場(chǎng)地地震反應(yīng)受土體TI參數(shù)的影響更為顯著。

來(lái)源出版物：地震工程與工程振動(dòng), 2017, 37(4): 1-14入選年份：2017

地質(zhì)學(xué)

川東南綦江丁山地區(qū)上奧陶統(tǒng)五峰組—下志留統(tǒng)龍馬溪組頁(yè)巖氣地質(zhì)條件綜合評(píng)價(jià)

魏祥峰，張暉，趙正寶，等

摘要：目的：在美頁(yè)巖氣勘探的啟示下，中國(guó)頁(yè)巖氣取得了快速的發(fā)展，在四川盆地發(fā)現(xiàn)了涪陵、威遠(yuǎn)、長(zhǎng)寧、昭通等已具備商業(yè)性開(kāi)發(fā)的頁(yè)巖氣田，但由于我國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)仍處于起步階段，在影響頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)主控因素方面仍研究相對(duì)薄弱，因此本文重點(diǎn)從川東南涪陵、綦江丁山地區(qū)等勘探實(shí)際資料出發(fā)，在詳細(xì)對(duì)比該地區(qū)重點(diǎn)探井頁(yè)巖氣評(píng)價(jià)關(guān)鍵參數(shù)的基礎(chǔ)上，總結(jié)該地區(qū)頁(yè)巖氣富集高產(chǎn)的主控因素和保存模式，以期為其他復(fù)雜構(gòu)造區(qū)海相頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供經(jīng)驗(yàn)。方法：首先，通過(guò)系統(tǒng)的分析化驗(yàn)資料，開(kāi)展丁山地區(qū)頁(yè)巖氣地化參數(shù)、物性、含氣性等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以評(píng)價(jià)研究區(qū)頁(yè)巖氣形成基本地質(zhì)條件；其次，通過(guò)宏觀和微觀相結(jié)合，建立優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度、品質(zhì)、物性、構(gòu)造特征等因素與探井頁(yè)巖氣層含氣性和產(chǎn)量之間的關(guān)系，明確影響頁(yè)巖氣層含氣性的主控因素；最后，綜合頁(yè)巖埋深、構(gòu)造特征，并結(jié)合影響含氣性的主控因素開(kāi)展研究區(qū)頁(yè)巖氣綜合評(píng)價(jià)，優(yōu)選出有利勘探目標(biāo)區(qū)。結(jié)果：丁山地區(qū)五峰組—龍馬溪組深水陸棚優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖發(fā)育，TOC≥2%的優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖連續(xù)厚度在30 m以上，平均TOC較高，大于3%，熱演化程度適中，介于2.14%～2.24%，物性相對(duì)較好，平均孔隙度大于3%，含氣量一般大于3 m3/t，總體揭示丁山地區(qū)具有較好的頁(yè)巖氣勘探潛力。同時(shí)明確了丁山地區(qū)處于不同構(gòu)造位置、不同埋深的DY1井、DY2井的含氣性差異，其中遠(yuǎn)離齊岳山大斷裂、埋深在4000 m以深地方的DY2井含氣性、測(cè)試產(chǎn)量明顯比位于丁山鼻狀斷背斜南段高部位、距齊岳山斷裂僅8.5 km的DY1井要好。結(jié)論：構(gòu)造樣式是控制頁(yè)巖氣富集的一個(gè)重要因素，正向構(gòu)造是四川盆地內(nèi)最有利于頁(yè)巖氣富集的構(gòu)造類型，而位于盆緣、靠近齊岳山斷裂的丁山鼻狀斷背斜構(gòu)造，同樣有利于頁(yè)巖氣富集，但齊岳山斷裂決定了其不同構(gòu)造部位的含氣性；在離齊岳山斷裂距離較近、埋深較淺的構(gòu)造部位，裂縫更加發(fā)育，頁(yè)巖橫、縱向滲透性增大，頁(yè)巖氣更容易發(fā)生大規(guī)模逸散，最終造成頁(yè)巖氣層含氣性差。在此基礎(chǔ)上，綜合頁(yè)巖埋深、構(gòu)造特征，將丁山構(gòu)造劃分為淺埋平緩區(qū)、西部高角度斜坡區(qū)、中部低緩區(qū)、東部高角度斜坡區(qū)、深埋平緩區(qū)5個(gè)區(qū)帶；以優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖厚度為基礎(chǔ)，“構(gòu)造與保存條件”為關(guān)鍵，并結(jié)合頁(yè)巖埋深，優(yōu)選出丁山地區(qū)中部低緩斜坡區(qū)為最有利區(qū)帶。

來(lái)源出版物：地質(zhì)論評(píng), 2017, 63(1): 153-164

入選年份：2017

電氣工程

基于模塊化多電平換流器的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真研究

姚致清，于飛，趙倩，等

摘要：目的：光伏產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使得光伏發(fā)電容量大幅度提升，因此光伏陣列發(fā)電效率低、光伏并網(wǎng)發(fā)電對(duì)電網(wǎng)影響大等問(wèn)題日益突顯。基于模塊化多電平換流器的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，不僅可以提高光伏陣列的太陽(yáng)能利用率，還可以滿足對(duì)光伏逆變器單體容量大、電壓等級(jí)高的要求，又能減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，實(shí)現(xiàn)有功無(wú)功單獨(dú)控制，并無(wú)需進(jìn)行額外的無(wú)功補(bǔ)償。方法：基于MMC的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)為多級(jí)式并網(wǎng)系統(tǒng)，主要包括光伏陣列PV（photovoltaic array）、DC-DC變換電路、MMC以及變壓器等。其中SM（sub-module）為MMC子模塊，將光伏陣列、DC-DC變換電路和SM組成的單元稱為PSM，其中每個(gè)SM由兩個(gè)IGBT（T1、T2）、兩個(gè)反向二極管（D1、D2）和一個(gè)電容構(gòu)成。對(duì)該結(jié)構(gòu)的工作原理和控制策略進(jìn)行了詳細(xì)的闡述，并為了驗(yàn)證此新型光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的正確性及控制策略的有效性，以東營(yíng)光伏太陽(yáng)能有限公司的光伏電站為參考，在Matlab/Simulink中搭建了基于MMC的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)模型，對(duì)不同光照強(qiáng)度、不同溫度下并網(wǎng)系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果：對(duì)大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出一種基于模塊化多電平換流器的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并以實(shí)際光伏電站為參考，對(duì)該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，給出如下仿真結(jié)果：（1）基于MMC的光伏并網(wǎng)系統(tǒng)能將所有光伏陣列輸出的有功功率幾乎全部輸出；（2）可控制 MMC輸出無(wú)功功率補(bǔ)償整個(gè)系統(tǒng)的無(wú)功消耗，保證并網(wǎng)功率因數(shù)為 1（如果需要，也可以向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率，維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定）；（3）能夠在太陽(yáng)光照發(fā)生變化的時(shí)候控制直流母線電壓維持在額定值，保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性；（4）系統(tǒng)輸出電壓經(jīng)控制并不受光照變化的影響；（5）系統(tǒng)逆變輸出送入電網(wǎng)的電流諧波含量少。結(jié)論：將MMC應(yīng)用于大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)，通過(guò)仿真所得結(jié)論如下：（1）對(duì)于特定功率等級(jí)的光伏系統(tǒng)，可以通過(guò)增加單元數(shù)來(lái)減小每個(gè)PSM所對(duì)應(yīng)的光伏陣列的規(guī)模，即可減小光伏陣列中所需串聯(lián)的光伏模塊數(shù)，以減小光照不均對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響，提高太陽(yáng)能利用率；（2）系統(tǒng)逆變輸出為多電平，諧波含量少，可減少濾波設(shè)備的投入；（3）系統(tǒng)不受功率器件限制，逆變功率可根據(jù)需要達(dá)到任意等級(jí)，而且其逆變輸出電壓幅值也可根據(jù)需要隨意設(shè)定；（4）系統(tǒng)輸出的有功功率和無(wú)功功率可以單獨(dú)控制，系統(tǒng)無(wú)需額外的無(wú)功補(bǔ)償，可減小投入成本。

來(lái)源出版物：中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2013, 33(36): 27-33

入選年份：2016

電動(dòng)汽車(chē)有序充電方法研究

李秋碩，肖湘寧，郭靜，等

摘要：目的：發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)對(duì)于國(guó)家能源安全和環(huán)境保護(hù)具有重要的意義。對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)不僅是一種負(fù)荷，更是一種靈活可調(diào)的資源，對(duì)優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行條件具有重要的意義。闡述了無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，論述了負(fù)荷波動(dòng)、電壓偏差和網(wǎng)損3個(gè)目標(biāo)之間的一致性關(guān)系，提出不同的目標(biāo)的優(yōu)化模型并進(jìn)行仿真分析和改進(jìn)。方法：首先構(gòu)建了充電負(fù)荷的數(shù)據(jù)模型，根據(jù)實(shí)測(cè)的充電功率數(shù)據(jù)，通過(guò)曲線分段擬合的方式，建立單個(gè)充電負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其次，結(jié)合典型的城市居民用戶負(fù)荷曲線，量化分析了電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷的負(fù)面影響。在綜合考慮用戶用車(chē)需求、電動(dòng)汽車(chē)充電需求基礎(chǔ)上，提出了一種通過(guò)優(yōu)化充電開(kāi)始時(shí)間，實(shí)現(xiàn)總充電功率控制的有序充電控制方法。在優(yōu)化模型構(gòu)建過(guò)程中，首先證明了最小負(fù)荷波動(dòng)、最小電壓偏差和最小網(wǎng)損3個(gè)指標(biāo)的一致性關(guān)系，將優(yōu)化模型簡(jiǎn)化為以最小負(fù)荷波動(dòng)為目標(biāo)的單目標(biāo)優(yōu)化。選取負(fù)荷方差最小、最小負(fù)荷最大、最大負(fù)荷最小3個(gè)不同優(yōu)化目標(biāo)分別構(gòu)建優(yōu)化模型，討論了3個(gè)模型的適用性，并根據(jù)充電負(fù)荷的特征對(duì)模型進(jìn)行了修正。最后，通過(guò)仿真算例，驗(yàn)證了分析的正確性和方法的有效性。結(jié)果：目前常用的恒流-恒壓充電方式，其充電過(guò)程的功率-時(shí)間關(guān)系可通過(guò)分段擬合的方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型。電池初始狀態(tài)的差異，可轉(zhuǎn)化為充電時(shí)間的偏移量，表現(xiàn)為充電負(fù)荷曲線在功率-時(shí)間平面內(nèi)的切割和平移。以典型的國(guó)內(nèi)居民用戶為例，電動(dòng)汽車(chē)無(wú)序充電并不能有效的利用夜間的電網(wǎng)低谷期電力，反而充電負(fù)荷高峰會(huì)與傍晚居民用電高峰相重疊，對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響。有序充電控制需同時(shí)滿足電網(wǎng)和用戶兩方面的需求：既要為電動(dòng)汽車(chē)提供充足的電力，又要盡可能地降低電網(wǎng)運(yùn)行成本。提出一種由用戶設(shè)置需要用車(chē)的時(shí)間，即最遲的充電完成時(shí)間，由控制系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷和電池剩余電量，自動(dòng)計(jì)算充電開(kāi)始時(shí)間的有序充電控制方法。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)最小時(shí)，網(wǎng)損和電壓偏差也同時(shí)達(dá)到最小，3個(gè)目標(biāo)是相一致的。因此，可將3個(gè)優(yōu)化目標(biāo)簡(jiǎn)化為最小負(fù)荷波動(dòng)一個(gè)目標(biāo)。據(jù)此，提出了最小負(fù)荷方差、最大負(fù)荷最小和最小負(fù)荷最大3個(gè)目標(biāo)函數(shù)。經(jīng)分析，受數(shù)值計(jì)算的影響，以最小負(fù)荷方差為目標(biāo)的優(yōu)化模型無(wú)法得到理想的解，最大負(fù)荷最小和最小負(fù)荷最大兩個(gè)優(yōu)化可以得到較理想的解。進(jìn)一步的仿真計(jì)算結(jié)果表明，在電池充至SOC≥90%認(rèn)為可以滿足用戶使用（即充電完成）的假設(shè)條件下，優(yōu)化算法可獲得更理想的解。結(jié)論：利用電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷時(shí)間和空間尺度的可調(diào)節(jié)性，提出了一種電動(dòng)汽車(chē)有序充電的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)對(duì)充電開(kāi)始時(shí)間的控制，用非線性優(yōu)化的方法讓充電負(fù)荷按計(jì)劃投入，使電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷投入后總負(fù)荷曲線波動(dòng)最小，從而優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行特性。此方法的優(yōu)點(diǎn)是避免了單純移峰帶來(lái)的新的用電高峰和因大量電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷同時(shí)投入給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊，在滿足用戶充電需求的基礎(chǔ)上充分利用負(fù)荷低谷為電動(dòng)汽車(chē)充電。仿真結(jié)果可以看出，電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷具備一定調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷的能力，但受到電動(dòng)汽車(chē)充電功率特性和人類行為的限制，在目前普遍使用的恒流?恒壓充電方式下，其調(diào)節(jié)負(fù)荷的能力有限，單獨(dú)靠電動(dòng)汽車(chē)充電進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)無(wú)法達(dá)到十分理想的效果。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(12): 32-38

入選年份：2016

多類型分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置

付麗偉，王守相，張永武，等

摘要：目的：分布式電源主要有風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電、燃料電池、生物質(zhì)能發(fā)電、垃圾發(fā)電、氫能源和小水電等。該類新能源和可再生能源發(fā)電可實(shí)現(xiàn)低污染甚至無(wú)污染排放，可向電網(wǎng)提供削峰填谷等輔助服務(wù)，并可在一定程度上解決供電質(zhì)量和供電可靠性問(wèn)題。分布式電源類型很多，但進(jìn)行分布式發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)如何在眾多的分布式電源類型中進(jìn)行合理選擇，很少有文獻(xiàn)涉及。基于此，本文首先建立了各種分布式電源的出力模型，然后以滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求、考慮環(huán)境效益的供電公司年總規(guī)劃成本現(xiàn)值最小為優(yōu)化目標(biāo)，最后得到含多類型分布式電源配電網(wǎng)的優(yōu)化配置結(jié)果。分析結(jié)果對(duì)城市大型分布式電源項(xiàng)目規(guī)劃和個(gè)人分布式電源安裝決策具有參考意義。方法：基于理論分析，本文首先建立了風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)熱電聯(lián)供的出力模型，充分考慮了發(fā)電輸出功率的影響因素和約束條件；其次本文考慮到分布式電源相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)電具有顯著的環(huán)境效益，因此有必要在分布式電源的投資成本中考慮其環(huán)境效益，即在傳統(tǒng)火力發(fā)電和分布式發(fā)電成本中考慮環(huán)境成本，并以我國(guó)現(xiàn)有排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)對(duì)分布式發(fā)電的環(huán)境效益展開(kāi)研究；再次，在分布式電源的類型和容量不確定的情況下，以滿足負(fù)荷增長(zhǎng)需求、考慮環(huán)境效益的供電公司年總規(guī)劃成本現(xiàn)值最小為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行分布式電源優(yōu)化配置。對(duì)風(fēng)速、天然氣價(jià)格、污染物排放處罰標(biāo)準(zhǔn)3個(gè)變量進(jìn)行敏感性分析，對(duì)每個(gè)敏感值在各自范圍內(nèi)應(yīng)用HOMER軟件仿真所有系統(tǒng)。最后進(jìn)行綜合敏感性分析，綜合考慮各個(gè)變量對(duì)總現(xiàn)值的影響，得出總規(guī)劃成本現(xiàn)值最小的分布式電源優(yōu)化配置結(jié)果。結(jié)果：目前分布式發(fā)電技術(shù)發(fā)展速度很快，通過(guò)對(duì)多類型分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置分析發(fā)現(xiàn)，合理選擇分布式電源類型，可以充分開(kāi)發(fā)利用各種可用的分散存在的能源，并提高能源的利用效率、減少投資成本。相對(duì)于傳統(tǒng)電源規(guī)劃，分布式發(fā)電供能系統(tǒng)規(guī)劃面臨更多不確定因素。風(fēng)速比較低或者風(fēng)速較高、天然氣價(jià)格較高時(shí)，最優(yōu)系統(tǒng)組合為風(fēng)機(jī)/光伏/微型燃?xì)廨啓C(jī)/蓄電池；當(dāng)風(fēng)速上升到一定數(shù)值以后，最優(yōu)系統(tǒng)類型組合為風(fēng)機(jī)/蓄電池，較高的光伏安裝成本使得光伏在優(yōu)化系統(tǒng)中并不占很大的優(yōu)勢(shì)。光伏發(fā)電安全可靠、無(wú)噪音、低污染、無(wú)需消耗燃料，因此降低光伏發(fā)電的安裝成本以使分布式發(fā)電更為經(jīng)濟(jì)是亟待解決的問(wèn)題。本文分析了風(fēng)速、天然氣價(jià)格以及排污處罰標(biāo)準(zhǔn)這3個(gè)變量對(duì)分布式發(fā)電最優(yōu)系統(tǒng)組合的影響，此外，利率、太陽(yáng)能輻射、分布式電源壽命等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，因此進(jìn)行分布式電源優(yōu)化配置時(shí)需要綜合考慮各種因素才能得到正確的優(yōu)化配置結(jié)果。結(jié)論：分布式電源發(fā)電可實(shí)現(xiàn)低污染甚至無(wú)污染排放，可向電網(wǎng)提供削峰填谷等輔助服務(wù)，并可在一定程度上解決供電質(zhì)量和供電可靠性問(wèn)題。分布式電源類型很多，但在分布式發(fā)電系統(tǒng)規(guī)劃時(shí)需要在眾多的分布式電源類型中進(jìn)行合理選擇，實(shí)現(xiàn)多類型分布式電源在配電網(wǎng)中的優(yōu)化配置，分布式電源將產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益，利用規(guī)模和范圍也將不斷擴(kuò)大。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(1): 79-84

入選年份：2017

大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)建模與運(yùn)行特性研究

蔡國(guó)偉，孔令國(guó)，楊德友，等

摘要：目的：風(fēng)能和太陽(yáng)能在時(shí)間和地域上天然具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是可再生能源極有前途的一種高效利用形式。與單獨(dú)大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電及光伏發(fā)電相比，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)能使功率輸出較平穩(wěn)，增加電網(wǎng)對(duì)間歇性可再生能源的吸收接納程度。目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型與控制的研究較少，只有少量學(xué)者從靜態(tài)角度進(jìn)行了分析，為此，本文對(duì)大規(guī)模風(fēng)電及光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)，及其控制策略進(jìn)行了研究，有利于風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)以及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。方法：通過(guò)理論分析，對(duì)大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)建模與運(yùn)行特性進(jìn)行研究，首先，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理和雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)理論，建立風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動(dòng)態(tài)模型與控制系統(tǒng)，根據(jù)光生伏打效應(yīng)原理，建立滿足工程應(yīng)用精度且易于仿真的單二極管太陽(yáng)能光伏組件模型，為了適應(yīng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度快速變化，提出跟蹤速度快且穩(wěn)定的基于功率變化率改進(jìn)擾動(dòng)觀察最大功率點(diǎn)跟蹤算法，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由功率間協(xié)調(diào)控制的風(fēng)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)通過(guò)升壓站統(tǒng)一并入高壓電網(wǎng)，為保障風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)故障暫態(tài)電壓穩(wěn)定，在匯流母線上裝設(shè)STATCOM。然后，詳細(xì)分析風(fēng)資源和光資源隨機(jī)性強(qiáng)且無(wú)規(guī)律性，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)長(zhǎng)期處于風(fēng)電系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，光伏系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行，風(fēng)光系統(tǒng)互補(bǔ)運(yùn)行，3種運(yùn)行組態(tài)的運(yùn)行特性。結(jié)果：由于風(fēng)速的波動(dòng)，并網(wǎng)點(diǎn)的有功、無(wú)功有很強(qiáng)的波動(dòng)，其中有功波動(dòng)高達(dá)50 MW，無(wú)功波動(dòng)達(dá)4 Mvar，并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動(dòng)范圍為0.96～1.03 pu，分析可知，風(fēng)電系統(tǒng)單獨(dú)并網(wǎng)輸出功率具有較強(qiáng)的波動(dòng)性，對(duì)系統(tǒng)調(diào)度及安全穩(wěn)定運(yùn)行極為不利，并網(wǎng)點(diǎn)電壓滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度在 400～1200 W/m2之間隨機(jī)波動(dòng)，光伏系統(tǒng)初始出力為45 MW，功率因數(shù)為1，光伏系統(tǒng)中光伏陣列MPPT控制器輸出功率波動(dòng)范圍為0.15～0.52 MW，其波動(dòng)趨勢(shì)與太陽(yáng)輻射強(qiáng)度變化一致，并網(wǎng)點(diǎn)輸出有功及無(wú)功功率有強(qiáng)烈的波動(dòng)，其中2 s內(nèi)有功波動(dòng)高達(dá)30 MW，無(wú)功波動(dòng)4.5 Mvar，并網(wǎng)點(diǎn)母線電壓波動(dòng)范圍為0.96～0.99 pu，光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響與風(fēng)電系統(tǒng)單獨(dú)并網(wǎng)類似，其波動(dòng)的功率給電網(wǎng)調(diào)度及運(yùn)行增加復(fù)雜性。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度與風(fēng)速在時(shí)間上存在互補(bǔ)的特點(diǎn)，當(dāng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度達(dá)到1000 W/m2時(shí)，風(fēng)速則處于4 m/s的水平，分析可知，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)有功功率輸出及無(wú)功功率輸出波動(dòng)幅度明顯減小，上下波動(dòng)范圍均在20 MW以內(nèi)，并網(wǎng)點(diǎn)電壓維持在 0.98 pu左右，分析表明，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)克服了由風(fēng)電及光伏單獨(dú)并網(wǎng)引起的大幅度功率波動(dòng)問(wèn)題，提高了以風(fēng)電及光伏為主的間歇性能源并網(wǎng)滲透比率。母線發(fā)生三相接地短路故障，故障持續(xù)0.1 s，光伏系統(tǒng)單獨(dú)并網(wǎng)故障期間電壓跌落至0.17 pu，故障切除后電壓恢復(fù)速度較慢；風(fēng)電單獨(dú)并網(wǎng)及風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)故障期間電壓為0.3 pu，其恢復(fù)速度略快于原系統(tǒng)和光伏單獨(dú)并網(wǎng)系統(tǒng)；在風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)出口母線接入STATCOM后，故障期間電壓僅跌到0.5 pu，故障切除后電壓迅速提升到額定水平，分析可知，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)本身并不具有故障暫態(tài)電壓維持能力，但含有STATCOM的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)有效改善了系統(tǒng)故障情況下暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，一定程度上確保風(fēng)電系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)的LVRT功能的實(shí)現(xiàn)，避免了故障期間風(fēng)光系統(tǒng)脫網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)論：根據(jù)本文分析結(jié)果，確定風(fēng)電和光伏系統(tǒng)均采用外環(huán)功率控制和內(nèi)環(huán)電流控制的雙環(huán)控制策略，其參數(shù)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，且具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和魯棒性，基于功率變化率改進(jìn)擾動(dòng)觀察MPPT的算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、跟蹤速度快且精確，適用于實(shí)際工程，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)功率波動(dòng)相對(duì)較小，在一定程度上可提高間歇性能源對(duì)電網(wǎng)的滲透比率，STATCOM改善了風(fēng)光系統(tǒng)的LVRT能力。本研究結(jié)果：可以為大規(guī)模風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)平抑功率波動(dòng)、提高風(fēng)電和光伏的滲透率及低電壓穿越能力，具有一定的理論支撐與工程實(shí)踐指導(dǎo)意義。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(1): 65-71

入選年份：2017

基于光伏并網(wǎng)的電能質(zhì)量控制系統(tǒng)

王曉，羅安，鄧才波，等

摘要：目的：光伏發(fā)電技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到深入研究和推廣，在國(guó)內(nèi)也基本成熟，已經(jīng)進(jìn)入推廣應(yīng)用階段。由于太陽(yáng)光的日夜變化，目前光伏發(fā)電裝置只在白天工作，晚上離網(wǎng)，這也就影響了設(shè)備的利用率，并且在頻繁投切時(shí)對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性會(huì)造成影響。電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器能補(bǔ)償電網(wǎng)所需的無(wú)功電流及各次諧波，而光伏發(fā)電系統(tǒng)只提供有功電流，二者在結(jié)構(gòu)和控制上具有很多相似之處，所以理論上可以在電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電。為此，本文結(jié)合微網(wǎng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)，對(duì)其控制策略和控制方法進(jìn)行了研究。方法：考慮到微網(wǎng)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)，對(duì)其統(tǒng)一控制策略和方法進(jìn)行了研究，提出了一種既能夠并網(wǎng)發(fā)電，又能實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償和濾除電網(wǎng)諧波電流的光伏并網(wǎng)及電能質(zhì)量控制系統(tǒng)（micro photovoltaic grid and power quality control system，MPG-PQC）結(jié)構(gòu)。首先介紹了該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，構(gòu)建了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；然后提出了適用于該系統(tǒng)的無(wú)差拍復(fù)合控制策略，重點(diǎn)分析了該控制策略下調(diào)制脈寬的理論計(jì)算，給出了復(fù)合指令的求取方法；最后，搭建了仿真模型和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給出了該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)果：在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面，MPG-PQC系統(tǒng)將光伏陣列吸收的太陽(yáng)能輸入至Boost升壓變換器，再通過(guò)電壓型逆變器進(jìn)行輸出，無(wú)需為實(shí)現(xiàn)諧波和無(wú)功補(bǔ)償功能額外增加主電路，在控制中加入諧波與無(wú)功檢測(cè)環(huán)節(jié)即可。在控制策略方面，采用無(wú)差拍復(fù)合控制方法，主要包括指令信號(hào)計(jì)算和無(wú)差拍電流跟蹤控制。指令信號(hào)計(jì)算將有功電流（光伏并網(wǎng)能量輸出、穩(wěn)定直流側(cè)電壓的能量交換）、無(wú)功電流、諧波電流統(tǒng)一起來(lái)，形成復(fù)合控制電流指令；無(wú)差拍電流跟蹤控制使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)指令電流快速無(wú)差跟蹤，包含抗干擾的前饋校正，易于工程應(yīng)用的比例系數(shù)調(diào)節(jié)校正。從仿真及試驗(yàn)結(jié)果可以看出，投入MPG-PQC系統(tǒng)后，該處電流諧波總畸變率降為7.3%，并且5，7，11，13次諧波電流含有率分別從8.2%，7.3%，5.1%，4.1%降到了0.9%，0.7%，0.4%，0.2%，各次諧波均得到了很好的治理，MPG-PQC系統(tǒng)承擔(dān)了部分負(fù)荷有功消耗，從而使得電網(wǎng)公共連接點(diǎn)處電流減小。該系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)了光伏并網(wǎng)發(fā)電和電能質(zhì)量控制雙重效果。結(jié)論：（1）文中通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器硬件結(jié)構(gòu)和控制方法的改進(jìn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量調(diào)節(jié)和光伏并網(wǎng)的功能，使硬件平臺(tái)得到了充分地利用。（2）無(wú)差拍復(fù)合控制方法利用MPG-PQC系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到逆變器下一個(gè)工作周期開(kāi)關(guān)信號(hào)的控制量，因此能根據(jù)外部環(huán)境變換及時(shí)調(diào)整逆變器的輸出電壓和電流。實(shí)驗(yàn)證明該控制方法正確，并使系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、性能良好。（3）MPG-PQC系統(tǒng)不僅能使電網(wǎng)電流呈現(xiàn)較好的正弦特性，而且還能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)出有功電流，具有市場(chǎng)應(yīng)用前景及工程應(yīng)用價(jià)值。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(4): 68-73

入選年份：2017

2011年9月8日美墨大停電事故的分析及其對(duì)我國(guó)電力調(diào)度運(yùn)行管理的啟示

毛安家，張戈力，呂躍春，等

摘要：目的：電力系統(tǒng)具有廣域分布式特點(diǎn)，其較強(qiáng)的非線性決定了系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律具有一定的復(fù)雜性，因此，通過(guò)分析對(duì)比系統(tǒng)過(guò)去運(yùn)行狀態(tài)有助于更好地把握系統(tǒng)未來(lái)運(yùn)行狀態(tài)，尤其是過(guò)去的事故處理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提升系統(tǒng)運(yùn)行可靠性具有舉足輕重的作用。2011年9月8日美墨大停電發(fā)生在美國(guó)加州電網(wǎng)，該電網(wǎng)主要輸電電壓等級(jí)為500 kV和230 kV，總調(diào)度裝機(jī)容量為57 GW，電網(wǎng)存在薄弱環(huán)節(jié)，物理結(jié)構(gòu)上和我國(guó)某些省級(jí)電網(wǎng)相似，分析其運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)我國(guó)電網(wǎng)可靠運(yùn)行具有一定的借鑒意義。論文主要從調(diào)度運(yùn)行與管理視角出發(fā)，通過(guò)介紹南加州電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、存在缺陷、事故前狀態(tài)、事故起因、事故發(fā)展和處理過(guò)程、事故造成的影響，重點(diǎn)剖析了該次事故發(fā)生的根本原因，包括：用電負(fù)荷高、電網(wǎng)安全裕度低、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱、調(diào)度協(xié)調(diào)能力弱、調(diào)度監(jiān)控力量不足等，并以此為契機(jī)，對(duì)我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度管理提出了相應(yīng)建議，以減少大停電事故發(fā)生的概率，降低大停電事故的影響，提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性。方法：論文以官方發(fā)布信息為基礎(chǔ)，首先介紹了目標(biāo)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、負(fù)荷分布情況、運(yùn)營(yíng)模式以及電網(wǎng)固有缺陷，在此基礎(chǔ)上闡述了此次事故的起因、發(fā)展經(jīng)過(guò)、處理過(guò)程及其造成的影響，深入剖析了造成該次大停電事故的內(nèi)在及外在因素，其中，內(nèi)在因素包括目標(biāo)電網(wǎng)先天不足，包括電網(wǎng)電源結(jié)構(gòu)不合理、存在薄弱環(huán)節(jié)等，外在因素包括夏季負(fù)荷高企，聯(lián)合調(diào)度存在信息溝通不暢、事故處理不及時(shí)、調(diào)度監(jiān)控能力不強(qiáng)等。結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展及電力調(diào)度特點(diǎn)，對(duì)我國(guó)電力調(diào)度提出了包括保留足夠本地電源、保證輸電系統(tǒng)N-1安全標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)度優(yōu)勢(shì)及加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控等方面的電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行建議。結(jié)果：通過(guò)對(duì)目標(biāo)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，結(jié)合大停電事故發(fā)生的起因、經(jīng)過(guò)和結(jié)果，得出了2011年9月8日美墨大停電的主要原因既有電網(wǎng)自身的原因，也有電網(wǎng)調(diào)度管理方面的原因。其中，前者包括：夏季用電負(fù)荷高，電源結(jié)構(gòu)不合理，電網(wǎng)聯(lián)系薄弱，電網(wǎng)可靠性不高等。后者包括聯(lián)合調(diào)度模式下信息溝通不暢，事故協(xié)調(diào)處理能力弱，調(diào)度機(jī)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控管理能力不強(qiáng)等。結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和調(diào)度特點(diǎn)，論文從調(diào)度運(yùn)行視角出發(fā)，對(duì)我國(guó)電力調(diào)度提出了包括保留足夠本地電源、保證輸電系統(tǒng)N-1安全標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)度優(yōu)勢(shì)及加強(qiáng)關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)控等方面的意見(jiàn)和建議。結(jié)論：電力系統(tǒng)一旦發(fā)生大停電事故，將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。論文通過(guò)剖析2011年9月8日美墨大停電發(fā)生的原因，結(jié)合我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展特點(diǎn)及及我國(guó)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行由傳統(tǒng)模式向大運(yùn)行模式轉(zhuǎn)型的特殊時(shí)期，對(duì)我我電網(wǎng)調(diào)度與運(yùn)行提出了如下意見(jiàn)和建議。（1）在充分發(fā)揮高壓遠(yuǎn)距離輸電經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，保證充足的本地電源是防止大停電的重要措施。（2）在統(tǒng)一電網(wǎng)的格局下，充分發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)度的優(yōu)越性，并逐步實(shí)現(xiàn)調(diào)度與控制的一體化運(yùn)作，能夠?qū)崿F(xiàn)事故的快速處理，阻止事故的進(jìn)一步擴(kuò)大。（3）加強(qiáng)N-1校驗(yàn)，特別是關(guān)鍵輸變電設(shè)備的N-1校驗(yàn)是保證系統(tǒng)安全的基本措施。（4）嚴(yán)格設(shè)備操作規(guī)程，加強(qiáng)臨時(shí)運(yùn)行方式校核，可有效降低事故發(fā)生的概率，從而減少大停電的發(fā)生。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(4): 74-78

入選年份：2017

多饋入直流輸電系統(tǒng)換相失敗機(jī)制及特性

吳萍，林偉芳，孫華東，等

摘要：目的：交、直流混聯(lián)電網(wǎng)中，受端交流短路故障時(shí)，系統(tǒng)電壓下降，可能引發(fā)直流換相失?。ㄖ绷鞅旧砉逃袑傩裕?，瞬間產(chǎn)生大的功率缺額，故障進(jìn)而傳遞到送端，對(duì)送、受端電網(wǎng)都產(chǎn)生沖擊。隨著多個(gè)特高壓直流工程相繼投產(chǎn)，交直流、送受端電網(wǎng)間耦合日趨緊密，直流換相失敗對(duì)系統(tǒng)的影響日趨增大，當(dāng)前存在將直流換相失敗與直流閉鎖等同起來(lái)的誤解，有必要從物理本質(zhì)、對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定的影響等多個(gè)角度深入剖析兩者的區(qū)別。本文從換相失敗發(fā)生的本質(zhì)出發(fā)，從機(jī)制上研究換相失敗對(duì)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的影響，并與直流閉鎖對(duì)系統(tǒng)的影響進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)對(duì)多饋入直流輸電系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)仿真，驗(yàn)證由交流系統(tǒng)引起的多回直流換相失敗與直流閉鎖的差異。方法：首先建立了多饋入直流輸電系統(tǒng)模型，通過(guò)物理解析和理論推導(dǎo)，分析了逆變站的交流電壓對(duì)稱和不對(duì)稱情況下影響關(guān)斷角大小的因素?；诎肟匦凸β势骷чl管導(dǎo)通必須同時(shí)具備的條件，比較了當(dāng)前仿真計(jì)算分析中兩種判斷換相失敗的方法，即最小電壓降落法和關(guān)斷角判斷法。在此基礎(chǔ)上，從換流母線電壓、直流電流、超前觸發(fā)角、換流變壓器變比、換相電抗、不對(duì)稱故障等多個(gè)方面分析了影響多潰入直流輸電系統(tǒng)換相失敗的因素。并從工程實(shí)踐的角度深入分析了換相失敗與直流閉鎖的關(guān)聯(lián)關(guān)系，通過(guò)仿真研究了兩者對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性影響的區(qū)別。結(jié)果：導(dǎo)致?lián)Q相失敗的原因大部分為交流電網(wǎng)擾動(dòng)，對(duì)于交流系統(tǒng)故障所引起的直流系統(tǒng)換相失敗，一般認(rèn)為：關(guān)斷角過(guò)小導(dǎo)致晶閘管未能及時(shí)恢復(fù)正向阻斷能力，在正向電壓的作用下重新導(dǎo)通，使本應(yīng)該關(guān)斷的閥繼續(xù)導(dǎo)通，應(yīng)該導(dǎo)通的閥關(guān)斷，于是造成換相失敗。因此認(rèn)為關(guān)斷角小于閥固有極限關(guān)斷角是引起換相失敗的根本原因。而關(guān)斷角隨換流站交流母線電壓的降低、直流電流的增加而減小，隨著超前觸發(fā)角的增大、換流器變比的減小、換相電抗的減小而增大。多饋入直流輸電系統(tǒng)逆變站通過(guò)交流系統(tǒng)的耦合阻抗實(shí)現(xiàn)相互作用，耦合阻抗是由網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)決定的，與送受端交流電源等值導(dǎo)納、受端交流系統(tǒng)輸電線路導(dǎo)納密切相關(guān)。換相失敗會(huì)導(dǎo)致逆變器在一段時(shí)間內(nèi)直流電壓降低，直流電流增大，直流輸送功率減少，換相失敗時(shí)短暫的功率變化會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)吸收的無(wú)功功率增多，但故障清除后直流系統(tǒng)均能較快恢復(fù)運(yùn)行。一般情況下，當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)換相失敗時(shí)并不會(huì)導(dǎo)致直流閉鎖，但為了保護(hù)換流閥，在長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生連續(xù)換相失敗后將有直流保護(hù)動(dòng)作出口閉鎖直流。通過(guò)仿真分析可知，當(dāng)直流饋入規(guī)模不大時(shí)，直流閉鎖故障對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定影響遠(yuǎn)超過(guò)多回直流換相失敗。結(jié)論：關(guān)斷角小于固有極限關(guān)斷角是導(dǎo)致?lián)Q相失敗的根本原因，直流輸電系統(tǒng)中大部分換相失敗都發(fā)生在逆變側(cè)。針對(duì)關(guān)斷角模型中影響關(guān)斷角大小的參數(shù)，在僅考慮單變量的情況下，關(guān)斷角隨換流母線電壓的降低、直流電流的增加而減小，隨超前觸發(fā)角的增大、換流變壓器變比的減小、換相電抗的減小而增大，在發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，關(guān)斷角還受換流母線電壓過(guò)零點(diǎn)相位移的影響，在直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)或運(yùn)行時(shí)，可綜合考慮多種因素來(lái)增大關(guān)斷角。運(yùn)行人員應(yīng)正確看待換相失敗對(duì)系統(tǒng)的影響。換相失敗只是直流系統(tǒng)最常見(jiàn)的現(xiàn)象之一，多回直流同時(shí)換相失敗是多饋入直流輸電系統(tǒng)中可能發(fā)生的狀況，在交流系統(tǒng)故障及時(shí)清除的情況下，直流系統(tǒng)能很快恢復(fù)正常運(yùn)行，多回直流同時(shí)閉鎖的風(fēng)險(xiǎn)小。由交流系統(tǒng)故障引起的多饋入直流系統(tǒng)多回直流換相失敗，會(huì)引起直流輸送功率短時(shí)間內(nèi)的變化，在直流規(guī)模不大的情況下一般不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成大的影響。而直流閉鎖故障，在不采取控制措施的情況下，會(huì)造成系統(tǒng)功率不平衡，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)失步，影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(5): 269-274

入選年份：2017

智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合效益分析

曹培，王媚，郭創(chuàng)新，等

摘要：目的：智能微網(wǎng)作為智能電網(wǎng)的重要能源結(jié)構(gòu)組成，是電網(wǎng)和用戶實(shí)現(xiàn)共同利益的聯(lián)系環(huán)節(jié)，其運(yùn)行的最重要目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)對(duì)低碳分布式能源的優(yōu)化利用。在這一點(diǎn)上，智能微網(wǎng)與低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求相吻合。直觀來(lái)看，智能微網(wǎng)的運(yùn)行能夠適應(yīng)低碳化的發(fā)展要求，但是，對(duì)智能微網(wǎng)的低碳效益并沒(méi)有一個(gè)量化的標(biāo)準(zhǔn)，建立智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳效益評(píng)價(jià)體系，便于進(jìn)行智能微網(wǎng)的性能分析，對(duì)智能微網(wǎng)的推廣和發(fā)展方向的把握也有著重大意義。為此，本文設(shè)計(jì)規(guī)劃了智能微網(wǎng)主體發(fā)電單元的裝機(jī)容量，挖掘了智能微網(wǎng)運(yùn)行低碳綜合效益的體現(xiàn)方式。在此基礎(chǔ)上，建立了智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合效益的分析模型，作為智能微網(wǎng)規(guī)劃的輔助決策評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。方法：從用電側(cè)的能源條件和負(fù)荷需求入手，考慮智能微網(wǎng)的建設(shè)成本主要由分布式能源的建設(shè)成本、配電設(shè)備成本、監(jiān)控系統(tǒng)成本，滿足平衡微網(wǎng)系統(tǒng)能量，符合WT、PV的發(fā)電特性，提高可再生能源滲透率，降低綜合投資成本等條件。設(shè)計(jì)規(guī)劃了智能微網(wǎng)主要發(fā)電單元的裝機(jī)容量。從經(jīng)濟(jì)性和低碳化兩個(gè)方面分析了智能微網(wǎng)運(yùn)行的效益形成機(jī)理。碳成本與碳收益可統(tǒng)一成為綜合碳成本，與智能微網(wǎng)的運(yùn)行成本進(jìn)行數(shù)值相加，即得到智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合成本。在分析智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合效益時(shí)，通常要有一個(gè)同等負(fù)荷條件下的比較對(duì)象，可以是傳統(tǒng)的向電網(wǎng)購(gòu)電的電力用戶，也可以是以其他方式運(yùn)行的微電網(wǎng)，比較對(duì)象與智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合成本差值即為智能微網(wǎng)運(yùn)行所體現(xiàn)的低碳綜合效益。結(jié)合智能微網(wǎng)的建設(shè)成本，建立了智能微網(wǎng)運(yùn)行的低碳綜合效益分析模型，闡述了以低碳綜合成本最低為目標(biāo)的智能微網(wǎng)日前調(diào)度原則，并依據(jù)典型的智能微網(wǎng)設(shè)計(jì)方案所提出的模型對(duì)智能微網(wǎng)的投資收益情況進(jìn)行了分析。結(jié)果：對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)的用戶，所需電能全部由電網(wǎng)提供，冷熱負(fù)荷也依靠集中式的供應(yīng)，對(duì)于智能微網(wǎng)系統(tǒng)，除去對(duì)監(jiān)控設(shè)備必要的維護(hù)更新成本，其收益收益率約為100%。對(duì)于不參與電網(wǎng)競(jìng)價(jià)互動(dòng)的微網(wǎng)系統(tǒng)，嚴(yán)格禁止微網(wǎng)機(jī)組的功率外送，對(duì)分布式能源協(xié)調(diào)調(diào)度后，由于無(wú)法發(fā)揮分布式能源在高峰電價(jià)時(shí)段的成本優(yōu)勢(shì)，其體現(xiàn)的低碳綜合效益與智能微網(wǎng)相比略低。強(qiáng)調(diào)可再生能源的充分利用，而把運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性放在了第2位的微網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方式，不能體現(xiàn)較高的低碳綜合效益。但隨著可再生能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，其發(fā)電成本會(huì)大大降低，而化石能源產(chǎn)量則逐年減少，價(jià)格也隨之升高，這種趨勢(shì)發(fā)展到一定階段，勢(shì)必會(huì)讓這2種微網(wǎng)的運(yùn)行方式統(tǒng)一，低碳綜合效益也會(huì)達(dá)到最大。結(jié)論：智能微網(wǎng)的運(yùn)行方式與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，有著很大的低碳綜合效益優(yōu)勢(shì)；參與到電網(wǎng)互動(dòng)的智能微網(wǎng)，能夠發(fā)揮其成本調(diào)節(jié)作用和靈活運(yùn)行能力；未來(lái)通過(guò)降低分布式能源的發(fā)電成本，優(yōu)化電力市場(chǎng)電價(jià)系統(tǒng)，加快低碳經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，可達(dá)成智能微網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與低碳性的高度統(tǒng)一。

來(lái)源出版物：電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(6): 15-20

入選年份：2017

化學(xué)工程綜合

國(guó)內(nèi)外渣油加氫處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及分析

方向晨

摘要：目的：隨著原油劣質(zhì)化和產(chǎn)品清潔化的交互推動(dòng)，渣油加氫技術(shù)正逐步成為煉廠最主要的渣油處理手段，在近年來(lái)得到了快速發(fā)展。通過(guò)重點(diǎn)分析幾類主要的渣油加氫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用特點(diǎn)，從渣油清潔高效轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)展歷程和技術(shù)進(jìn)展出發(fā)，探討了不同加氫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及其應(yīng)用前景。方法：以催化劑在反應(yīng)器內(nèi)流化狀態(tài)作為分類依據(jù)，將渣油加氫技術(shù)劃分為固定床、沸騰床和懸浮床3種技術(shù)，并分別對(duì)其發(fā)展歷程進(jìn)行梳理；通過(guò)對(duì)渣油加氫催化劑、工藝和工程問(wèn)題進(jìn)行剖析，分析不同渣油加氫技術(shù)的適用性、渣油轉(zhuǎn)化能力、產(chǎn)品性質(zhì)及技術(shù)特點(diǎn)；通過(guò)總結(jié)工業(yè)裝置生產(chǎn)和操作需求，從應(yīng)用角度出發(fā)對(duì)渣油加氫技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)進(jìn)行了分析和總結(jié)。結(jié)果：固定床渣油加氫技術(shù)是最為成熟的渣油處理技術(shù)，通過(guò)級(jí)配裝填不同尺寸、粒徑的催化劑，固定床反應(yīng)器床層孔隙率分布由大到小、催化劑活性分布由低到高、酸性由弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了催化劑活性和穩(wěn)定性的平衡。然而由于固定床反應(yīng)器床層易被反應(yīng)生成的金屬硫化物、焦炭等堵塞，反應(yīng)器床層的壓降會(huì)快速升高，限制了固定床技術(shù)的操作周期。因此，通常固定床渣油加氫的原料油要求金屬含量低于120 μg/g，殘?zhí)夹∮?0%。針對(duì)固定床渣油加氫技術(shù)的不足，未來(lái)固定床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)高沉積物容納能力的多級(jí)孔催化劑和開(kāi)發(fā)耐受劣質(zhì)渣油的前置保護(hù)反應(yīng)器工藝，以延長(zhǎng)固定床渣油加氫裝置的操作周期。沸騰床渣油加氫技術(shù)的特點(diǎn)是催化劑顆粒在床層中處于完全流化狀態(tài)，因此具有壓力、溫度分布均勻的特點(diǎn)，可以長(zhǎng)周期處理金屬含量在200～400 μg/g的劣質(zhì)渣油。沸騰床渣油加氫技術(shù)已經(jīng)過(guò)了40余年的發(fā)展，目前主要技術(shù)為H-Oil和LC-Fining和中石化自主開(kāi)發(fā)的STRONG技術(shù)。H-Oil和LC-Fining二者的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)均采用中心循環(huán)杯并外接循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)促進(jìn)沸騰的形式，催化劑為條形。與之相比，STRONG沸騰床技術(shù)的反應(yīng)器取消了循環(huán)泵，采用內(nèi)置三相分離器促進(jìn)催化劑內(nèi)循環(huán)并避免夾帶，催化劑為微球顆粒。通過(guò)減少反應(yīng)器動(dòng)設(shè)備，STRONG沸騰床技術(shù)提高了裝置穩(wěn)定性，并降低了設(shè)備投資，其渣油轉(zhuǎn)化率和脫雜質(zhì)率可分別達(dá)到40%～80%和60%～90%，處于國(guó)際先進(jìn)水平。沸騰床渣油加氫技術(shù)具有操作穩(wěn)定、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，既可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)渣油的高效轉(zhuǎn)化，也可作為現(xiàn)有固定床渣油加氫反應(yīng)器的保護(hù)反應(yīng)器使用。懸浮床技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，由最早的固相催化劑過(guò)渡到均相催化劑，代表技術(shù)有EST和VRSH技術(shù)等。懸浮床技術(shù)采用與渣油互溶的均相納米級(jí)催化劑，使反應(yīng)物與催化劑始終處于高效的接觸狀態(tài)，從而可以處理金屬含量在400 μg/g以上的超劣質(zhì)渣油。目前懸浮床技術(shù)目前尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，其推廣應(yīng)用的成功與否取決于如何在高轉(zhuǎn)化率下控制裝置生焦程度，以及如何處理含顆粒尾料和未轉(zhuǎn)化油，這不單取決于新型催化劑技術(shù)的研發(fā)，也與配套的工藝工程技術(shù)直接相關(guān)。結(jié)論：隨著世界原油需求的持續(xù)上漲和原油重質(zhì)化程度的不斷加深，國(guó)內(nèi)外煉油廠對(duì)于渣油加氫技術(shù)的需求保持旺盛的增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)科研單位和煉油企業(yè)也積極應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，開(kāi)展了渣油加氫技術(shù)的研發(fā)。雖然我國(guó)目前渣油加氫裝置仍以固定床為主，但多套沸騰床裝置已處于規(guī)劃和建設(shè)過(guò)程當(dāng)中。隨著新技術(shù)的引入，渣油加氫處理將成為煉廠利潤(rùn)的新增長(zhǎng)點(diǎn)。

來(lái)源出版物：化工進(jìn)展, 2011, 30(1): 95-104

入選年份：2016

合成天然氣技術(shù)進(jìn)展

楊伯倫，周曉奇，李星星，等

摘要：目的：合成天然氣技術(shù)是指根據(jù)甲烷化反應(yīng)原理，利用相應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備將含碳資源轉(zhuǎn)化為甲烷，并進(jìn)一歩分離提純的綜合技術(shù)。該技術(shù)自20世紀(jì)30年代出現(xiàn)以來(lái)其發(fā)展一度停滯，但在20世紀(jì)70年代的石油危機(jī)以后重新被人們所重視，現(xiàn)階段已進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。在我國(guó)大力推進(jìn)合成天然氣技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，不但可以有效補(bǔ)充對(duì)優(yōu)質(zhì)潔凈能源的需求缺口，降低進(jìn)口天然氣市場(chǎng)給我國(guó)能源系統(tǒng)帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)，而且對(duì)推進(jìn)我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化、二氧化碳減排和環(huán)境質(zhì)量的提升也具有重要的戰(zhàn)略意義。通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外合成天然氣的技術(shù)現(xiàn)狀，綜合比較各種合成天然氣技術(shù)的優(yōu)劣，展望該領(lǐng)域的發(fā)展前景，力圖對(duì)推動(dòng)合成代用天然氣的技術(shù)進(jìn)步有所啟迪。方法：通過(guò)對(duì)煤直接合成天然氣，包括其中代表性的加氫氣化技術(shù)和催化蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)，煤經(jīng)合成氣制取天然氣即兩步法煤制天然氣技術(shù)，以太陽(yáng)能作為熱驅(qū)動(dòng)的CO2甲烷化合成天然氣技術(shù)，充分利用碳資源的生物質(zhì)合成天然氣技術(shù)，兼具環(huán)境治理的碳?xì)湮矚夂铣商烊粴饧夹g(shù)等，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和尚處于研發(fā)階段的各類典型工藝的不同特點(diǎn)，包括合成原料的來(lái)源、所采用催化劑的類型差異，以及所對(duì)應(yīng)的不同反應(yīng)設(shè)備，流程特點(diǎn)等進(jìn)行了分類分析和綜合比較。從能耗、排放等不同視角，考察了各種合成天然氣技術(shù)的成熟度、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和適用性。結(jié)果：通過(guò)分析可知，碎煤固定床加壓直接合成天然氣的德國(guó)魯奇工藝，在生產(chǎn)甲烷的同時(shí)，副產(chǎn)大量的焦油、石腦油、粗酚等價(jià)值較高的產(chǎn)品，對(duì)天然氣的生產(chǎn)成本降低和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益增加產(chǎn)生積極影響。此外，丹麥托普索多段絕熱甲烷化工藝，由于采用了段間換熱，使得整體熱能利用合理，甲烷產(chǎn)率提高，從而在國(guó)際上備受青睞。英國(guó)DAVY公司的甲烷化工藝，其專用的催化劑穩(wěn)定性好，技術(shù)成熟，也是工業(yè)化生產(chǎn)合成天然氣的選擇之一。然而，隨著資源的消耗以及新世紀(jì)對(duì)環(huán)境質(zhì)量要求的提高，生物質(zhì)合成天然氣、CO2甲烷化合成天然氣、焦?fàn)t尾氣合成天然氣等技術(shù)都將成為該領(lǐng)域的發(fā)展熱點(diǎn)。結(jié)論：天然氣所面臨的嚴(yán)重的供需矛盾將促使合成天然氣技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用持續(xù)升溫，此背景下，國(guó)家對(duì)發(fā)展合成天然氣產(chǎn)業(yè)的重視程度達(dá)到新高。我國(guó)煤炭資源豐富，充分利用煤及附屬產(chǎn)品和可再生的生物質(zhì)資源合成天然氣前景廣闊。從目前的行業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平和經(jīng)濟(jì)性方面綜合考慮，合成天然氣技術(shù)向多聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展，將有利于節(jié)能減排和降低投資與產(chǎn)品成本。同時(shí)，因地制宜的結(jié)合不同區(qū)域的環(huán)境資源特點(diǎn)，采用與之相適應(yīng)的合成天然氣技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

來(lái)源出版物：化工進(jìn)展, 2011, 30(1): 110-116

入選年份：2016

非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展

丁天英，劉景林，趙天亮，等

摘要：目的：作為溫和的放熱反應(yīng)，烴類燃料氧化重整（部分氧化）非常適合在線制取氫氣或富氫氣體。常規(guī)催化法由于催化劑積碳失活、硫中毒和活性組分流失等問(wèn)題，目前尚難以工業(yè)應(yīng)用。因此，近年來(lái)等離子體法受到廣泛的關(guān)注。尤其是暖等離子體，因其較高的氣體溫度和電子密度，應(yīng)用于烴類氧化重整，具有重整速率快、對(duì)燃料具有普適性、快速響應(yīng)和反應(yīng)器緊湊高效等優(yōu)點(diǎn)。論文以火花和滑動(dòng)弧放電產(chǎn)生的暖等離子體及其烴類燃料重整反應(yīng)器為重點(diǎn)，綜述了大氣壓非熱等離子體燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展。非熱等離子體重整反應(yīng)器評(píng)述：非熱等離子體中，電子碰撞反應(yīng)物分子產(chǎn)生自由基、離子和激發(fā)態(tài)等反應(yīng)物種。這些反應(yīng)物種隨后發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成目標(biāo)產(chǎn)物。對(duì)于烴類燃料的氧化重整，目標(biāo)產(chǎn)物主要為H2與CO。目前應(yīng)用于烴類重整過(guò)程所采用的等離子體反應(yīng)器主要分為冷等離子體和暖等離子體反應(yīng)器。其中，前者主要采用弱電離的電暈和介質(zhì)阻擋放電，后者主要采用強(qiáng)電離的火花和滑動(dòng)弧放電。電暈和介質(zhì)阻擋放電由于其氣體溫度和電子密度低，用于烴類重整，燃料轉(zhuǎn)化率低并且能耗非常高?；鸹ê突瑒?dòng)弧放電等離子體的氣體溫度和電子密度可分別達(dá)到1000～3000 K和1012～1013cm-3，可實(shí)現(xiàn)烴類燃料的快速高效轉(zhuǎn)化。火花放電反應(yīng)器中放電通道能量過(guò)于集中，產(chǎn)生的等離子體反應(yīng)區(qū)體積小，重整產(chǎn)氣量小。為此，本課題組發(fā)展了放電通道罩面轉(zhuǎn)動(dòng)的等離子體反應(yīng)器，并采用該反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了生物氣的高效氧化重整?；瑒?dòng)弧放電等離子體反應(yīng)器中，高速氣流推動(dòng)電弧在電極上快速滑動(dòng)，形成大體積的反應(yīng)區(qū)，因此重整產(chǎn)氣量大。由于等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)對(duì)重整效率具有重要影響，因此近年來(lái)發(fā)展了較多不同結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器?；瑒?dòng)弧反應(yīng)器中電弧的運(yùn)動(dòng)，可分為平面滑動(dòng)（刀片電極）和旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)（同軸電極）。其中，刀片結(jié)構(gòu)較早被采用，由Czernichowski等人于1988年首次報(bào)道。該反應(yīng)器中，弧通道對(duì)反應(yīng)物的作用時(shí)間較短。為此，Bromberg等人于2000年報(bào)道了同軸電極結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器，其電弧由刀片結(jié)構(gòu)的平面滑動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)滑動(dòng)，增大了等離子體反應(yīng)區(qū)，延長(zhǎng)了反應(yīng)物停留時(shí)間并增強(qiáng)了反應(yīng)物與電弧的相互作用。與刀片結(jié)構(gòu)相比，該反應(yīng)器用于烴類燃料重整，可以顯著提高燃料的轉(zhuǎn)化率并降低能耗。隨后，F(xiàn)ridman等人報(bào)道的逆向旋風(fēng)同軸結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)弧反應(yīng)器，進(jìn)一步提高了烴類燃料的等離子體重整性能。由于滑動(dòng)弧反應(yīng)器用于烴類燃料重整具有快速高效、高轉(zhuǎn)化率和低能耗的優(yōu)點(diǎn)，目前該技術(shù)已處在向工業(yè)化邁進(jìn)的途中。Cohn團(tuán)隊(duì)于1999—2005年間開(kāi)展了將其應(yīng)用于車(chē)用燃料在線重整產(chǎn)生富氫氣體以改善內(nèi)燃機(jī)的燃燒性能，同時(shí)一部分富氫氣體作為脫除尾氣中NOx的還原劑，并將該技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了ArvinMeritor公司。Fridman等人設(shè)計(jì)了等離子體重整和燃料電池技術(shù)相結(jié)合的10 kW量級(jí)便攜式發(fā)電機(jī)。結(jié)論：大氣壓非熱等離子體反應(yīng)器應(yīng)用于烴類燃料重整具有抗積碳、抗硫、快速高效、瞬態(tài)響應(yīng)和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。綜述了大氣壓非熱等離子體烴類燃料氧化重整反應(yīng)器的研究進(jìn)展，對(duì)不同反應(yīng)器中烴類燃料氧化重整反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。暖等離子體應(yīng)用于烴類燃料氧化重整，燃料轉(zhuǎn)化率高并且能耗低，是一種非常有前景的重整技術(shù)。目前，暖等離子體燃料氧化重整展示了誘人的工業(yè)應(yīng)用前景，但大部分工作尚處于研發(fā)階段。其中，暖等離子體反應(yīng)器的改進(jìn)與優(yōu)化是研發(fā)工作的重點(diǎn)。

來(lái)源出版物：化工學(xué)報(bào), 2015, 66(3): 872-879

入選年份：2016

新型油酸咪唑啉緩蝕劑的合成及其性能評(píng)價(jià)

吳剛，郝寧眉，陳銀娟，等

摘要：目的：在油氣田生產(chǎn)過(guò)程中，普遍存在著較為嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，給油氣的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并且極易導(dǎo)致安全事故和環(huán)境污染等災(zāi)難性后果。近年來(lái)，咪唑啉類緩蝕劑因具有綠色、環(huán)保、低毒等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于油氣田防腐的各個(gè)領(lǐng)域。雖然，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)咪唑啉類緩蝕劑已進(jìn)行了大量的研究，但總體對(duì)其理論研究尚不充分，未能深入地揭示該類緩蝕劑的緩蝕機(jī)理。利用溶劑法合成了兩種新型的油酸咪唑啉緩蝕劑1-（2-氨乙基）-2-油酸基咪唑啉（A）和1-（2-氨基-硫脲乙基）-2-油酸基咪唑啉（B），并通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法與理論計(jì)算相結(jié)合，深入探討了兩種新型緩蝕劑的緩蝕機(jī)理。方法：合成新型油酸咪唑啉緩蝕劑，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法與理論計(jì)算相結(jié)合，對(duì)及其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。首先，采用溶劑法合成了兩種新型咪唑啉緩蝕劑1-（2-氨乙基）-2-油酸基咪唑啉（A）和1-（2-氨基-硫脲乙基）-2-油酸基咪唑啉（B），并采用紅外光譜儀核磁共振譜儀對(duì)合成產(chǎn)物進(jìn)行鑒定，確認(rèn)其為所需分子。然后，通過(guò)靜態(tài)失重法和電化學(xué)極化曲線法對(duì)緩蝕劑A、B的緩蝕性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。接著，通過(guò)量子化學(xué)方法對(duì)分子的前線軌道相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，從而對(duì)其活性進(jìn)行分析。最后，利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法建模計(jì)算了緩蝕劑分子與金屬表面的吸附能，并驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果：從實(shí)驗(yàn)與模擬計(jì)算的結(jié)果可以看出，（1）采用溶劑法合成了1-（2-氨乙基）-2-油酸基咪唑啉（A）和 1-（2-氨基-硫脲乙基）-2-油酸基咪唑啉（B）兩種新型咪唑啉緩蝕劑，經(jīng)物理表征手段分析，結(jié)果表明合成產(chǎn)物確實(shí)為目標(biāo)化合物。（2）二者在6%的HCl溶液中對(duì)Q235鋼的陽(yáng)極溶解和陰極析氫反應(yīng)過(guò)程均有較好的抑制作用，且B的緩蝕效率高于A，二者的最佳實(shí)驗(yàn)濃度均為150 mg·L-1。（3）緩蝕劑A、B的活性區(qū)域主要離域于咪唑環(huán)和親水取代基上，緩蝕劑分子提供電子與 Fe作用的趨勢(shì)要大于接受電子與Fe作用的趨勢(shì)。（4）在Fe（001）面發(fā)生吸附時(shí),緩蝕劑A、B的頭基優(yōu)先吸附于金屬表面，且能夠有效驅(qū)替金屬表面的水分子而形成穩(wěn)定的吸附膜。緩蝕劑B與金屬的結(jié)合能力大于A，理論評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。結(jié)論：利用溶劑法成功合成了兩種新型的油酸咪唑啉緩蝕劑1-（2-氨乙基）-2-油酸基咪唑啉（A）和 1-（2-氨基-硫脲乙基）-2-油酸基咪唑啉（B），二者在6%的HCl溶液中對(duì)Q235鋼的陽(yáng)極溶解和陰極析氫反應(yīng)過(guò)程均有較好的抑制作用，屬于混合型抑制緩蝕劑，且B的緩蝕效率高于A，二者的最佳實(shí)驗(yàn)濃度均為150 mg·L-1，且量子化學(xué)方法與分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)法的結(jié)果相一致。

來(lái)源出版物：化工學(xué)報(bào), 2013, 64(4): 1485-1492

入選年份：2016

天然產(chǎn)物抗氧化活性的常見(jiàn)評(píng)價(jià)方法

曾維才，石碧

摘要：目的：天然產(chǎn)物抗氧化活性的評(píng)價(jià)是天然產(chǎn)物研究的重要組成部分，是從天然產(chǎn)物中獲得高效無(wú)毒天然抗氧化劑的核心和基礎(chǔ)，對(duì)天然產(chǎn)物在日化領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應(yīng)用具有顯著的指導(dǎo)意義。不同的抗氧化評(píng)價(jià)方法的實(shí)驗(yàn)原理、適用范圍各不同相，所得結(jié)果也有差異，要準(zhǔn)確全面的查考天然產(chǎn)物的抗氧化活性，需同時(shí)采用多種評(píng)價(jià)方法。本文從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法等方面對(duì)天然產(chǎn)物抗氧化活性的常見(jiàn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行綜述，以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)測(cè)試提供參考。方法：采用從體外測(cè)試到體內(nèi)驗(yàn)證的順序，分別對(duì)天然產(chǎn)物抗氧化活性常見(jiàn)評(píng)價(jià)方法中的化學(xué)分析法、細(xì)胞評(píng)價(jià)法和動(dòng)物評(píng)價(jià)法的原理、體系及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)。結(jié)果：（1）ABTS[2,2′-azinobis-3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate，2,2′-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽]、DPPH（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine，1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）、超氧陰離子和羥自由基清除實(shí)驗(yàn)均屬于體外抗氧化評(píng)價(jià)方法中的化學(xué)分析法，都是利用受試物與自由基反應(yīng)，從而改變實(shí)驗(yàn)體系在特征吸收波長(zhǎng)下的吸光度，進(jìn)而間接評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物的抗氧化活性，上述評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)單快捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、靈敏度高，重現(xiàn)性好，但也存在易受雜質(zhì)影響、無(wú)法全面體現(xiàn)物質(zhì)的抗氧化能力等缺點(diǎn)。（2）脂質(zhì)過(guò)氧化抑制、還原能力和脂質(zhì)氧化抑制的測(cè)定也屬于體外抗氧化評(píng)價(jià)方法中的化學(xué)分析法，分別從不同角度和側(cè)重點(diǎn)對(duì)天然產(chǎn)物的抗氧化活性進(jìn)行評(píng)價(jià)，上述評(píng)價(jià)方法體系穩(wěn)定，結(jié)果可靠，但靈敏度低，選擇性較差，對(duì)受試物的溶解性、反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)溶劑等都有較高要求。（3）通過(guò)細(xì)胞模型實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物的抗氧化活性（即細(xì)胞抗氧化活性評(píng)價(jià)方法，cellular antioxidant activity，CAA），比化學(xué)分析法更具生物相關(guān)性，又比動(dòng)物模型和臨床研究更快捷、經(jīng)濟(jì)，是天然產(chǎn)物抗氧化活性研究中的一種重要手段，但受試物本身性質(zhì)對(duì)實(shí)驗(yàn)有較明顯的影響，所選受試細(xì)胞系也對(duì)測(cè)定結(jié)果有影響。（4）體內(nèi)抗氧化評(píng)價(jià)方法以動(dòng)物為模型，對(duì)其飼喂受試物，利用生化手段對(duì)動(dòng)物的各項(xiàng)相關(guān)生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)實(shí)驗(yàn)組與空白組各項(xiàng)指標(biāo)的比較，評(píng)價(jià)受試物在生物體內(nèi)的抗氧化活性，該方法真實(shí)反映了天然產(chǎn)物在生物體內(nèi)的抗氧化作用，也同時(shí)對(duì)受試物的生理毒性及藥理作用進(jìn)行了評(píng)價(jià)，但其檢測(cè)指標(biāo)多且復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、費(fèi)用昂貴。結(jié)論：評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物抗氧化活性的基本要求是全面準(zhǔn)確地體現(xiàn)其抗氧化效果，既要測(cè)定其體外抗氧化能力，又要考慮其在生物體內(nèi)的抗氧化效果。天然產(chǎn)物抗氧化活性的評(píng)價(jià)方法較多，各有優(yōu)勢(shì)和局限性，單獨(dú)使用某一種方法，其測(cè)試結(jié)果都或多或少有所不足，無(wú)法全面、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)天然產(chǎn)物的抗氧化活性。因此，實(shí)驗(yàn)研究需根據(jù)受試天然產(chǎn)物本身的性質(zhì)及用途，采用多種測(cè)試方法建立一套合理的評(píng)價(jià)體系，根據(jù)體外實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步開(kāi)展臨床人體測(cè)試，從而高效、準(zhǔn)確地表征天然產(chǎn)物的抗氧化活性，為天然產(chǎn)物在醫(yī)藥、食品、化妝品等領(lǐng)域的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

來(lái)源出版物：化工進(jìn)展, 2013, 32(6): 1205-1213

入選年份：2016

水力噴射空氣旋流器的氣相壓降特性

趙清華，程治良，全學(xué)軍，等

摘要：目的：自主研發(fā)的水力噴射空氣旋流器（WSA），是一種集成氣-液傳質(zhì)原理和離心超重力傳質(zhì)原理為一體的新型氣-液傳質(zhì)裝置，其傳質(zhì)性能表現(xiàn)出了不同于常規(guī)氣-液傳質(zhì)設(shè)備的特性，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳質(zhì)效率高、自清潔、防結(jié)垢、廢水適應(yīng)面廣、空氣消耗量較少等優(yōu)點(diǎn)，在氣體吸收、凈化、氣溶膠凈化處理等方面具有較大應(yīng)用前景。為了比較全面地了解WSA的傳遞特性，為其工藝設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，同時(shí)，增加對(duì)氣-液兩相射旋流新型傳質(zhì)體系特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，對(duì)WSA的氣相壓降特性進(jìn)行了研究。方法：采用空氣-水系統(tǒng)來(lái)測(cè)定不同液體噴射速度下WSA的氣相壓降隨進(jìn)口氣速的變化曲線，氣體進(jìn)、出口間的壓降用ΔpU型壓差計(jì)測(cè)定。為了揭示旋流器內(nèi)部氣-液兩相作用規(guī)律，實(shí)驗(yàn)中同時(shí)對(duì)離開(kāi)氣-液分離器的分離水進(jìn)行收集，用于測(cè)定出口氣霧中的液相含率 ，即單位體積出口氣體中所含水量。為獲得從上至下均勻的射流水柱，本實(shí)驗(yàn)中，液體循環(huán)水流量需大于 1 m3·h-1，相對(duì)應(yīng)的水射流初始速度大于0.381 m·s-1。為了比較全面地了解WSA的流體力學(xué)特性，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)口氣速控制在4～20 m·s-1范圍內(nèi)，比傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的進(jìn)口風(fēng)速要大。通過(guò)對(duì)單孔噴射情況下的液體流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行拍照，來(lái)觀察液體射流柱的流型。WSA的氣相壓降與進(jìn)口氣速、噴射速度等因素的經(jīng)驗(yàn)公式可通過(guò)因次分析和多元線性擬合得到。結(jié)果：當(dāng)無(wú)液體噴射（uL＝0）時(shí)，壓降隨著的變化逐漸連續(xù)升高，表現(xiàn)出傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的壓降特性。當(dāng)有液體射流噴射時(shí)，壓降特性曲線發(fā)生了明顯變化。當(dāng)ug＜6.728 m·s-1時(shí)，εL≈0，壓降Δp隨ug的變化趨勢(shì)比傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的要快，稱為低壓降區(qū)；當(dāng) ug≥7.690 m·s-1時(shí)，εL隨ug增加而增加，隨的變化趨勢(shì)類似于傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的壓降變化規(guī)律，但在相同的進(jìn)口氣速下，其壓降值比傳統(tǒng)旋風(fēng)分離器的壓降值高出一個(gè)突跳值，稱為高壓降區(qū)；當(dāng) ug＝（6.728～7.690）m·s-1時(shí)，從無(wú)到有，壓降產(chǎn)生了明顯的突躍，將此區(qū)域稱為壓降突升區(qū)。相應(yīng)地這3個(gè)壓降區(qū)的水射流也呈現(xiàn)3種狀態(tài)：穩(wěn)態(tài)射流（ug＜6.728 m·s-1），液體射流幾乎不變形、不偏折；變形旋線射流[（ug＝（6.728～7.690）m·s-1）]：射流柱被吹扁變形，并沿著旋轉(zhuǎn)氣流方向偏折；霧化旋線射流（ug≥7.690 m·s-1）：液相射流霧化，形成小液滴分散在氣流中。同時(shí)噴孔孔徑和噴射速度越小，液體射流柱越容易變形偏折和霧化。當(dāng)ug＞6.728 m·s-1時(shí)，液體噴射速度越大，液相含率越小；而液體噴射速度對(duì)氣相壓降的影響較小，WSA的壓降主要受較強(qiáng)的氣體旋流場(chǎng)支配。結(jié)論：低壓降區(qū)（ug＜6.728 m·s-1），由于氣速較低，射流可保持穩(wěn)態(tài)射流，旋流氣體中幾乎沒(méi)有卷入液體，大約為零，壓降升高主要是由于旋流氣體與射流液柱和器壁之間摩擦阻力系數(shù)的升高而引起；壓降突升區(qū)[（ug＝（6.728～7.690）m·s-1）]，射流為變形旋線射流，部分液滴開(kāi)始進(jìn)入氣相，導(dǎo)致混合氣體密度急劇增大，壓降突升。高壓降區(qū)（ug≥7.690 m·s-1），高強(qiáng)度的旋流氣場(chǎng)將射流液柱部分卷入氣相，液體射流霧化在氣流中，形成液體分散相，導(dǎo)致和壓降都隨進(jìn)口氣速逐漸增大。由于液體射流霧化時(shí)，兩相的接觸面積大大增加，同時(shí)湍動(dòng)增強(qiáng)，氣液交互作用增強(qiáng)，傳質(zhì)系數(shù)大大增加，這是在該區(qū)進(jìn)行傳質(zhì)獲得較好效果的主要原因。壓降的變化規(guī)律可通過(guò)因次分析和多元線性擬合得到了經(jīng)驗(yàn)公式。

來(lái)源出版物：化工學(xué)報(bào), 2011, 62(9): 2507-2511

入選年份：2016

燃燒后二氧化碳捕獲技術(shù)中利用有機(jī)胺溶劑吸收二氧化碳技術(shù)的研究進(jìn)展、挑戰(zhàn)與問(wèn)題

梁志武，符開(kāi)云，Raphael Idem，等

摘要：目的：深入探究燃燒后二氧化碳捕獲技術(shù)中胺基化學(xué)吸收法捕集二氧化碳的進(jìn)程、挑戰(zhàn)和對(duì)策。尤其是化學(xué)吸收法捕獲二氧化碳方面的基礎(chǔ)研究和最新進(jìn)展，以便更好地闡明燃燒后二氧化碳捕獲技術(shù)特別是化學(xué)吸收法吸收二氧化碳過(guò)程的行為特性。同時(shí)探討了胺基為化學(xué)溶劑的燃燒后二氧化碳技術(shù)在短期與中期內(nèi)的新興與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為該技術(shù)的發(fā)展提供詳細(xì)的技術(shù)資料和指導(dǎo)。方法：不同種類的CO2捕獲劑具有不同的吸收機(jī)理與捕獲特性，高效新型CO2捕獲溶劑是否具有工業(yè)化應(yīng)用潛能，需要對(duì)如下因素進(jìn)行測(cè)定并綜合評(píng)價(jià)。（1）平衡溶解度，測(cè)量方法含靜態(tài)和動(dòng)態(tài)手段。靜態(tài)方法適用于溶液吸收達(dá)到平衡后進(jìn)行測(cè)定，而動(dòng)態(tài)方法可進(jìn)行持續(xù)分析。（2）溶液中的離子種類與物質(zhì)組成，測(cè)定胺-CO2-水體系中離子種類的手段有核磁共振分析（NMR）、紅外光譜（FT-IR）等，其中 NMR和 pH計(jì)方法相結(jié)合是目前常用的標(biāo)準(zhǔn)方法。（3）氣液平衡（VLE）模型，常用的VLE模型包括非嚴(yán)格模型、活度系數(shù)模型及狀態(tài)方程模型 3大類。文中系統(tǒng)地對(duì)上述模型的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比研究。（4）吸收熱（ΔHabs），可由實(shí)驗(yàn)熱測(cè)試及相平衡數(shù)據(jù)模型估算的方法獲得。（5）反應(yīng)機(jī)理和吸收動(dòng)力學(xué)，反應(yīng)機(jī)理主要包括兩性離子機(jī)理和三分子機(jī)理。所涉及的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)可采用攪拌單元、濕壁塔等多種實(shí)驗(yàn)裝置獲得。（6）傳質(zhì)，主要利用散堆、規(guī)整等填料塔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并建立相關(guān)的傳質(zhì)模型。（7）解吸，利用填料塔（規(guī)整與散堆）等傳統(tǒng)的溶劑再生裝置測(cè)定系統(tǒng)的再生能耗，并開(kāi)發(fā)了多級(jí)壓縮解吸、閃蒸、與中間換熱等多種新型改進(jìn)系統(tǒng)降低解吸過(guò)程再生能耗。（8）溶劑降解，降解可進(jìn)一步提高溶液的循環(huán)量和運(yùn)行能耗，進(jìn)而提高系統(tǒng)運(yùn)行成本。主要對(duì)產(chǎn)生降解的原因（高溫、O2、SO2等）、種類及應(yīng)對(duì)辦法進(jìn)行了匯總與評(píng)價(jià)。（9）溶劑回收，常采用機(jī)械過(guò)濾、熱再生、精餾與離子交換等多種方法凈化系統(tǒng)中的捕獲劑，進(jìn)而降低容量循環(huán)用量。（10）腐蝕，會(huì)造成設(shè)備損壞、操作效率降低與維護(hù)成本增高等危害。系統(tǒng)地對(duì)引起腐蝕的原因（因金屬物質(zhì)和氧化物發(fā)生電化學(xué)的氧化反應(yīng)），影響腐蝕的因素（溶劑種類、濃度及粘度，溶液溫度，HSS含量等）和常用的應(yīng)對(duì)措施（添加無(wú)機(jī)陰陽(yáng)離子及有機(jī)物作為抑制劑）進(jìn)行了闡述。結(jié)果：目前化學(xué)溶劑法包括傳統(tǒng)化學(xué)吸收法與新型化學(xué)吸收法。其中，傳統(tǒng)化學(xué)吸收法，特別是有機(jī)胺溶劑吸收法被認(rèn)為是燃煤發(fā)電廠或天然氣發(fā)電廠應(yīng)用中最成熟的技術(shù)之一。目前，單乙醇胺是一種研究較為成熟的有機(jī)胺吸收劑，已在工業(yè)上被廣泛應(yīng)用長(zhǎng)達(dá)50年。單乙醇胺具有較高的二氧化碳吸收效率、溶劑成本低等優(yōu)勢(shì)，但存在再生能耗偏高、穩(wěn)定性差、易降解腐蝕等問(wèn)題。近幾十年，除乙醇胺以外，多種有機(jī)胺溶劑如二乙醇胺，N-甲基乙醇胺，2-胺基-2甲基-丙醇等都得到了商業(yè)應(yīng)用，以尋求克服利用乙醇胺吸收二氧化碳的缺陷。目前為止，還未發(fā)現(xiàn)具有潛在二氧化碳捕獲性能的單一有機(jī)胺吸收劑，其均存在各種不足，難以兼具高二氧化碳捕獲性能和低捕獲成本的特點(diǎn)。新型的化學(xué)吸收法則將研究重點(diǎn)集中在對(duì)已有的商業(yè)化溶液進(jìn)行復(fù)配，復(fù)配吸收劑將結(jié)合不同吸收劑的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避單一吸收劑的缺點(diǎn)。有學(xué)者指出將有機(jī)胺之間相互混合可以明顯提高吸收液在二氧化碳捕獲方面的綜合性能，在動(dòng)力學(xué)、吸收容量、質(zhì)量傳遞和再生能耗等方面得到了明顯改善。也有學(xué)者嘗試將有機(jī)胺和無(wú)機(jī)鹽混合，以改善吸收液的性能，也使其能夠達(dá)到接近商業(yè)應(yīng)用的要求。除此之外，也有學(xué)者將研究重點(diǎn)放在空間位阻胺，兩相溶液，離子液體中，以期研究出相較于傳統(tǒng)吸收液性能更加優(yōu)異，并兼顧環(huán)境，能耗的新型吸收劑?；谏鲜隹紤]，二氧化碳捕獲劑的選擇需綜合考慮以下幾個(gè)因素：（1）平衡溶解度，決定了溶液所能容納二氧化碳的最大含量；（2）溶液中的化學(xué)組分與離子種類，準(zhǔn)確分析溶液吸收二氧化碳時(shí)所存在的各種組分，利于加深對(duì)二氧化碳吸收過(guò)程的理解，對(duì)選擇操作條件，改進(jìn)溶劑具有重要意義；（3）氣液平衡模型，構(gòu)建合理的熱力學(xué)理論模型，對(duì)氣液兩相進(jìn)行精確的數(shù)學(xué)描述至關(guān)重要；（4）吸收熱，吸收熱是研究二氧化碳捕獲的一個(gè)重要參數(shù)，用于幫助評(píng)價(jià)吸收液解吸二氧化碳的難易程度與運(yùn)行過(guò)程中的解吸能耗；（5）反應(yīng)機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，深入理解吸收液與二氧化碳的反應(yīng)途徑，測(cè)試反應(yīng)速率的快慢；（6）傳質(zhì)，主要指二氧化碳從氣相主體擴(kuò)散至液相主體的過(guò)程，分析探討其間的工程問(wèn)題，如推動(dòng)力、阻力、影響因素等；（7）解吸，溶劑再生需要的能耗約占碳捕獲總操作費(fèi)用的 2/3，降低再生能耗對(duì)減小碳捕獲成本意義重大；（8）降解，胺溶劑暴露在煙道氣的 CO2、O2、SOx和飛塵中容易發(fā)生降解，生成不可逆轉(zhuǎn)的熱穩(wěn)定鹽，不利于吸收液的循環(huán)利用，因此研究如何減小甚至避免降解問(wèn)題有助于提高吸收液的重復(fù)利用率和腐蝕的概率；（9）吸收液凈化，由于有機(jī)胺存在的降解問(wèn)題，需要針對(duì)性地開(kāi)發(fā)凈化流程，以保證吸收液能以較高的工作效率循環(huán)使用；（10）腐蝕，設(shè)備腐蝕也是有機(jī)胺溶液捕獲二氧化碳中存在的一個(gè)問(wèn)題，其縮短了設(shè)備的使用壽命，增加了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、降低操作效率，進(jìn)而提高了對(duì)材料的要求；且腐蝕會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致熱穩(wěn)定鹽累積的問(wèn)題惡化。系統(tǒng)地對(duì)有機(jī)胺溶劑捕獲回收CO2技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)介紹與評(píng)價(jià)，為該技術(shù)的未來(lái)發(fā)展提供了一定的技術(shù)支撐。結(jié)論：對(duì)有機(jī)胺法捕獲CO2的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)闡述了選擇新型溶劑所應(yīng)考慮的因素：吸收溶解度、反應(yīng)機(jī)理、VLE模型、ΔHabs，動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)、溶劑再生及溶劑凈化等。有機(jī)胺法是目前最成熟的CO2捕獲方法，但其存在能耗高、溶劑降解及設(shè)備腐蝕的問(wèn)題。因此開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)新型高效的吸收劑是十分必要的。采用實(shí)驗(yàn)與計(jì)算機(jī)模擬等方法研究二氧化碳捕獲劑與吸收解吸綜合性能的構(gòu)效關(guān)系是選擇二氧化碳捕獲劑的有效手段，可有效降低二氧化碳捕獲系統(tǒng)的運(yùn)行成本。本綜述為高效捕獲劑與捕獲系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供了可靠的技術(shù)指導(dǎo)。

來(lái)源出版物：中國(guó)化學(xué)工程學(xué)報(bào)（英文版）, 2016, 24(2):278-288

入選年份：2016

臨床醫(yī)學(xué)綜合

去甲萬(wàn)古霉素封管預(yù)防重癥患者中心靜脈導(dǎo)管相關(guān)性感染的前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究

王晶，崔朝勃，王金榮，等

摘要：目的：研究去甲萬(wàn)古霉素封管在重癥患者中心靜脈導(dǎo)管相關(guān)性感染（CRI）中的臨床應(yīng)用價(jià)值。方法：采用前瞻性隨機(jī)對(duì)照研究方法，選擇2012年1月至2014年1月入住重癥醫(yī)學(xué)科預(yù)計(jì)鎖骨下靜脈置管超過(guò)48 h、年齡≥18歲且≤80歲、急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng)Ⅱ（APACHEⅡ）評(píng)分10～29分的患者120例，利用隨機(jī)數(shù)字表法將患者分為兩組，最終完成研究患者116例，干預(yù)組（56例）采用去甲萬(wàn)古霉素與肝素鹽水混合液封管，對(duì)照組（60例）采用肝素鹽水封管。觀察兩組患者CRI發(fā)生率、CRI病原菌譜，以及不良事件發(fā)生率、病死率、住院時(shí)間、導(dǎo)管留置時(shí)間和住院費(fèi)用。結(jié)果：（1）干預(yù)組與對(duì)照組患者CRI發(fā)生率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔7.14%（4/56）比 8.33%（5/60），χ2＝0.058，P＝1.000〕，但干預(yù)組無(wú)導(dǎo)管病原菌定植，對(duì)照組有 2例導(dǎo)管定植。（2）兩組共檢出病原菌7例，干預(yù)組銅綠假單胞菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、真菌各1例，對(duì)照組金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、真菌、鮑曼不動(dòng)桿菌各1例；兩組比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），但干預(yù)組革蘭陽(yáng)性球菌感染有減少的趨勢(shì)。（3）干預(yù)組與對(duì)照組患者導(dǎo)管內(nèi)血栓形成、導(dǎo)管局部滲血及導(dǎo)管意外脫落等不良事件發(fā)生率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義〔21.43%（12/56）比 23.33%（14/60），χ2＝0.060，P＝0.806〕。（4）干預(yù)組與對(duì)照組患者的病死率〔7.14%（4/56）比8.33%（5/60），χ2＝0.058，P＝1.000〕、住院時(shí)間（d：35.9±15.2 比34.1±16.3，t＝16.330，P＝0.620）、留置導(dǎo)管時(shí)間（d：25.0±4.5比 24.5±5.1，t＝26.427，P＝2.560）及住院費(fèi)用（萬(wàn)元：3.42±1.22比 3.72±1.30，t＝13.215，P＝1.560）比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。結(jié)論：對(duì)中心靜脈置管患者應(yīng)用去甲萬(wàn)古霉素與肝素鹽水混合液封管未能降低CRI發(fā)生率、不良事件發(fā)生率及病死率，未減少住院時(shí)間、導(dǎo)管留置時(shí)間及住院費(fèi)用，但有可能減少導(dǎo)管內(nèi)細(xì)菌定植及革蘭陽(yáng)性菌的感染。

來(lái)源出版物：中華危重病急救醫(yī)學(xué), 2014, 26(7): 468-472入選年份：2016

PiCCO指導(dǎo)下集束化治療感染性休克的臨床研究

盧年芳，鄭瑞強(qiáng)，林華，等

摘要：目的：探討脈搏指示連續(xù)心排血量（PiCCO）監(jiān)測(cè)指導(dǎo)下的早期目標(biāo)導(dǎo)向治療（EDGT）對(duì)感染性休克患者的治療效果。方法：選擇2009年1月至2012年12月收住江蘇省蘇北人民醫(yī)院的82例感染性休克患者，按隨機(jī)數(shù)字表法分為傳統(tǒng)集束化組（40例）和改良集束化組（42例）兩組。傳統(tǒng)集束化組按國(guó)際膿毒癥指南標(biāo)準(zhǔn)給予常規(guī)EDGT集束化方案復(fù)蘇。改良集束化組首先放置PiCCO導(dǎo)管，根據(jù)所測(cè)得的胸腔內(nèi)血容量指數(shù)（ITBVI）指導(dǎo)液體復(fù)蘇，使 ITBVI達(dá)到 850～1000 mL/m2；并根據(jù)左心室收縮力指數(shù)（dPmax）和每搏量指數(shù)（SVI）等指標(biāo)應(yīng)用多巴酚丁胺調(diào)節(jié)心功能，使用去甲腎上腺素維持平均動(dòng)脈壓（MAP）≥65 mmHg（1 mmHg＝0.133 kPa），同時(shí)監(jiān)測(cè)血管外肺水指導(dǎo)液體選擇和利尿劑的應(yīng)用。觀察兩組患者治療前后急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng)Ⅱ（APACHEⅡ）評(píng)分和序貫器官衰竭評(píng)分（SOFA）、使用血管活性藥物的例數(shù)、血清降鈣素原（PCT）水平、動(dòng)脈血乳酸、乳酸清除率、復(fù)蘇液體量的變化及機(jī)械通氣時(shí)間、住重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）時(shí)間、住院病死率。結(jié)果：兩組患者治療后APACHE Ⅱ評(píng)分、SOFA評(píng)分、使用血管活性藥物的例數(shù)均較治療前逐漸降低，且治療72 h時(shí)改良集束化組顯著低于傳統(tǒng)集束化組〔APACHEⅡ評(píng)分（分）：13.1±6.5比20.9±7.5，SOFA評(píng)分（分）：8.8±4.3比14.6±4.9，使用血管活性藥物的例數(shù)：8∶17，P＜0.05〕。兩組治療后乳酸清除率均逐漸增加，改良集束化組各時(shí)間點(diǎn)乳酸清除率均明顯高于傳統(tǒng)集束化組〔6 h：（18.2±8.3）%比（10.8±7.5）%，t＝-6.036，P＝0.001；12 h：（22.6±7.3）%比（12.4±8.1）%，t＝-4.536，P＝0.001；24 h：（27.8±5.6）%比（16.4±9.5）%，t＝-5.882，P＝0.000〕。改良集束化組6 h內(nèi)使用復(fù)蘇液體量明顯多于傳統(tǒng)集束化組（mL：3608±715 比 2809±795，t＝-3.865，P＝0.033），而24、48和72 h復(fù)蘇液體量均較傳統(tǒng)集束化組明顯減少，以72 h為最低（mL：918±351比1805±420，t＝5.907，P＝0.037）。改良集束化組機(jī)械通氣時(shí)間（h：98.4±20.3 比 143.3±29.6，t＝9.766，P＝0.001）、住 ICU 時(shí)間（d：7.1±3.1比 9.5±2.5，t＝2.993，P＝0.004）也較傳統(tǒng)集束化組明顯縮短，但住院病死率略低于傳統(tǒng)集束化組〔16.7%（7/42）比17.5%（7/40），χ2＝0.010，P＝0.920〕。結(jié)論：以PiCCO指導(dǎo)的改良集束化治療能降低感染性休克患者的疾病嚴(yán)重程度，更準(zhǔn)確地指導(dǎo)液體復(fù)蘇、減少肺水，縮短機(jī)械通氣和住ICU時(shí)間，具有很大的臨床意義。

來(lái)源出版物：中華危重病急救醫(yī)學(xué), 2014, 26(1): 23-27

入選年份：2016

無(wú)創(chuàng)心排血量監(jiān)測(cè)技術(shù)聯(lián)合被動(dòng)抬腿試驗(yàn)預(yù)測(cè)膿毒性休克患兒容量反應(yīng)性的臨床研究

武宇輝，劉曉紅，李成榮，等

摘要：目的：評(píng)價(jià)無(wú)創(chuàng)超聲心排血量監(jiān)測(cè)儀（USCOM）聯(lián)合被動(dòng)抬腿試驗(yàn)（PLR）預(yù)測(cè)有自主呼吸的膿毒性休克患兒容量反應(yīng)性的價(jià)值。方法：采用前瞻性、觀察性隊(duì)列研究設(shè)計(jì)方法，選擇2011年3月至2013年6月重慶醫(yī)科大學(xué)深圳兒童醫(yī)院兒科重癥監(jiān)護(hù)病房（PICU）40例有自主呼吸且需補(bǔ)液的膿毒性休克患兒，先后進(jìn)行PLR和容量負(fù)荷試驗(yàn)（VE）。在每個(gè)試驗(yàn)前后分別用USCOM測(cè)量每搏量（SV）、心排血量（CO）、外周血管阻力指數(shù)（SVRI）等血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)。并持續(xù)監(jiān)測(cè)有創(chuàng)動(dòng)脈平均動(dòng)脈壓（MAP）、中心靜脈壓（CVP）。根據(jù)VE后SV增加值（ΔSVVE）≥15%為有反應(yīng)，將患兒分為有反應(yīng)組和無(wú)反應(yīng)組。用受試者工作特征曲線（ROC曲線）評(píng)價(jià)PLR預(yù)測(cè)容量反應(yīng)性的價(jià)值。結(jié)果：40例患兒共行43次PLR和VE，其中有反應(yīng)組25例次，無(wú)反應(yīng)組 18例次。兩組一般資料及初始的血流動(dòng)力學(xué)指標(biāo)無(wú)明顯差異。PLR和VE后兩組SV均較試驗(yàn)前增加。有反應(yīng)組PLR后ΔSV（ΔSVPLR）與ΔSVVE均明顯大于無(wú)反應(yīng)組〔（14.95±3.44）%比（8.48±3.49）%，t＝6.048，P＝0.000；（18.28±2.84）%比（6.57±3.83）%，t＝11.530，P＝0.000〕。相關(guān)結(jié)果分析顯示，ΔSVPLR與ΔSVVE呈正相關(guān)（r＝0.649，P＝0.000）；PLR后CVP增加值（ΔCVPPLR）與ΔSVVE則無(wú)相關(guān)性（r＝0.217，P＝0.162）。ΔSVPLR和 ΔCVPPLR預(yù)測(cè)患兒的容量反應(yīng)性ROC曲線下面積（AUC）及95%可信區(qū)間（95%CI）分別為 0.900±0.046（95% CI 0.809～0.991，P＝0.000）和0.561±0.090（95% CI 0.385～0.737，P＝0.498）。以ΔSVPLR≥12.25%評(píng)價(jià)容量反應(yīng)性的敏感度為80.0%，特異度為88.9%，以ΔCVPPLR≥15.48%的敏感度為76.0%，特異度為38.9%，ΔSVPLR預(yù)測(cè)容量反應(yīng)性的能力優(yōu)于ΔCVPPLR。結(jié)論：用USCOM測(cè)量PLR后的ΔSV可以反映有自主呼吸的膿毒性休克患兒的容量反應(yīng)性，用以指導(dǎo)臨床液體治療。

來(lái)源出版物：中華危重病急救醫(yī)學(xué), 2014, 26(1): 46-50

入選年份：2016

肝素治療膿毒癥的系統(tǒng)評(píng)價(jià)

劉志永，朱紅，馬曉春

摘要：目的：系統(tǒng)評(píng)價(jià)肝素治療膿毒癥患者的有效性及安全性。方法：通過(guò)計(jì)算機(jī)檢索IM/MEDLINE、CochraneLibrary、SCIE、CBM、中國(guó)知網(wǎng) CNKI、維普數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)，納入肝素治療膿毒癥的隨機(jī)對(duì)照臨床試驗(yàn)（RCT）。檢索時(shí)限為2000年1月至2012年6月。按照納入標(biāo)準(zhǔn)及排除標(biāo)準(zhǔn)篩選文獻(xiàn)、提取數(shù)據(jù)和質(zhì)量評(píng)價(jià)，采用RevMan 5.1軟件進(jìn)行薈萃分析（Meta分析）。結(jié)果：共納入17個(gè)RCT研究、1167例膿毒癥患者。Meta分析結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，肝素能顯著降低膿毒癥患者28 d病死率〔比值比（OR）＝0.59，95%可信區(qū)間（95%CI）為0.45～0.77，P＝0.0001〕；肝素并未導(dǎo)致凝血功能紊亂惡化，相反能夠糾正膿毒癥所致血小板計(jì)數(shù)（PLT）的降低〔均數(shù)差（MD）＝13.94，95%CI為10.15～17.72，P＜0.000 01〕，同時(shí)對(duì)活化部分凝血活酶時(shí)間（APTT）及凝血酶原時(shí)間（PT）均無(wú)明顯影響（APTT：MD＝-3.18，95%CI為-6.88～0.53，P＝0.09；PT：MD＝-0.68，95%CI為-1.48～0.12，P＝0.09）；在出血發(fā)生率方面兩組亦無(wú)明顯差異。肝素組治療后急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng)Ⅱ（APACHEⅡ）評(píng)分明顯低于對(duì)照組（MD＝-2.58，95%CI為-3.29～-1.87，P＜0.00001），多器官功能障礙綜合征（MODS）發(fā)生率明顯低于對(duì)照組（OR＝0.32，95%CI為0.17～0.61，P＝0.0006）。另外，肝素能明顯縮短膿毒癥患者的重癥監(jiān)護(hù)病房（ICU）住院時(shí)間（MD＝-4.43，95%CI為-6.79～-2.07，P＝0.0002），而對(duì)總住院時(shí)間無(wú)明顯影響。結(jié)論：肝素能改善膿毒癥患者病情嚴(yán)重程度，降低病死率，且安全性及經(jīng)濟(jì)性較高。受納入研究質(zhì)量限制，所得結(jié)論尚需開(kāi)展大樣本、設(shè)計(jì)嚴(yán)格的RCT研究驗(yàn)證。

來(lái)源出版物：中華危重病急救醫(yī)學(xué), 2014, 26(3): 135-141

入選年份：2016

嚴(yán)重膿毒癥早期應(yīng)用連續(xù)性血液凈化的時(shí)機(jī)及其器官保護(hù)作用：一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照研究

周瑞祥，翁方中，戴偉，等

摘要：目的：探討早期連續(xù)性血液凈化（CBP）治療對(duì)嚴(yán)重膿毒癥患者的器官保護(hù)作用和應(yīng)用時(shí)機(jī)選擇。方法：采用雙盲隨機(jī)對(duì)照研究方法，選擇 2013年 1月至2015年 1月武漢市第一醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科收治的年齡35～80歲且急性生理學(xué)與慢性健康狀況評(píng)分系統(tǒng) Ⅱ（APACHEⅡ）評(píng)分≥20分的嚴(yán)重膿毒癥患者74例，按隨機(jī)數(shù)字表法分為對(duì)照組和治療組，每組37例。兩組均依據(jù)2012年嚴(yán)重膿毒癥治療指南給予常規(guī)治療，治療組在常規(guī)治療基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)性靜脈-靜脈血液濾過(guò)（CVVH）。觀察兩組患者治療前及治療后24、48、72 h病情評(píng)分、肝腎等器官功能指標(biāo)、血漿或超濾液中炎性因子水平以及治療后2周的臨床結(jié)局。結(jié)果：兩組患者治療后 APACHEⅡ評(píng)分、多器官功能障礙綜合征（MODS）評(píng)分、急性肺損傷Murray評(píng)分和全身炎癥反應(yīng)綜合征（SIRS）評(píng)分均逐漸下降，血中白細(xì)胞計(jì)數(shù)（WBC）、降鈣素原（PCT）、乳酸（Lac）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素（IL-6、IL-8）、內(nèi)毒素水平逐漸降低，尿素氮（BUN）、肌酐（SCr）、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、氧合指數(shù)（PaO2/FiO2）均呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。治療后48 h，治療組各項(xiàng)病情評(píng)分、血中WBC、PCT、Lac和炎性因子以及肝腎等器官功能指標(biāo)即較對(duì)照組改善更為明顯〔APACHEⅡ評(píng)分（分）：15.5±4.7比20.3±5.3，MODS評(píng)分（分）：4.6±1.4比7.3±2.2，Murray評(píng)分（分）：1.4±0.5比1.7±0.6，SIRS評(píng)分（分）：2.9±0.8比 3.7±1.0，WBC（×109/L）：1.1±0.5比 1.6±0.5，PCT（μg/L）：26.7±12.0 比 32.4±14.1，Lac（mmol/L）：7.6±2.2 比 9.3±2.8，TNF-α（μg/L）：96.3±17.4 比153.4±24.2，IL-6（μg/L）：146.8±20.6 比 213.8±29.2，IL-8（μg/L）：287.1±43.6 比 354.5±56.2，內(nèi)毒素（kEU/L）：1.4±0.5 比 2.6±0.8，BUN（mmol/L）：8.7±3.6 比 18.5±6.4，SCr（μmol/L）：143±39 比 197±42，ALT（U/L）：141±27 比 183±34，PaO2/FiO2（mmHg，1 mmHg＝0.133 kPa）：150.3±45.4 比 124.7±32.1，P＜0.05〕，直到 72 h仍有顯著性。治療組治療后 24 h和48 h超濾液中可檢測(cè)到TNF-α、IL-6、IL-8和內(nèi)毒素，與血漿水平的下降趨勢(shì)基本一致。治療組MODS發(fā)生率（10.8%∶29.7%，χ2＝4.423，P＝0.038）、病死率（5.4%∶13.5%，χ2＝4.674，P＝0.032）均較對(duì)照組明顯下降，機(jī)械通氣時(shí)間（d：3.1±0.6比5.3±1.7，t＝2.103，P＝0.045）、重癥加強(qiáng)治療病房（ICU）住院時(shí)間（d：8.5±1.7 比 13.2±2.4，t＝2.245，P＝0.042）也較對(duì)照組明顯縮短。結(jié)論：早期CBP治療可明顯清除嚴(yán)重膿毒癥患者體內(nèi)的炎性因子，有效防治MODS的發(fā)生并能改善患者的預(yù)后。

來(lái)源出版物：中華危重病急救醫(yī)學(xué), 2016, 28(3): 241-245入選年份：2016

快速康復(fù)外科面臨的問(wèn)題及思考

謝正勇，程黎陽(yáng)

摘要：目的：快速康復(fù)外科（fast track surgery，F(xiàn)TS）是指采用有循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的圍術(shù)期處理的一系列優(yōu)化措施，以減少或降低患者的心理及生理創(chuàng)傷應(yīng)激，促進(jìn)患者術(shù)后快速康復(fù)。FTS安全有效，明顯改善術(shù)后臟器功能恢復(fù)、縮短術(shù)后住院時(shí)間，而并不增加甚至降低術(shù)后并發(fā)癥率及病死率。FTS作為一新生事物，其應(yīng)用、發(fā)展過(guò)程中尚面臨諸多問(wèn)題。了解FTS的發(fā)展過(guò)程，總結(jié)FTS的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，在臨床上有較好的指導(dǎo)意義。方法：通過(guò)深入調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，結(jié)合作者的研究結(jié)果和實(shí)踐體會(huì)，總結(jié)FTS的發(fā)展歷史，分析FTS目前應(yīng)用適應(yīng)癥及推廣程度的局限性和原因，探討FTS與現(xiàn)代護(hù)理技術(shù)的關(guān)系及研究的爭(zhēng)議熱點(diǎn)，展望FTS的應(yīng)用前景和發(fā)展方向，理性對(duì)待 FTS應(yīng)用價(jià)值及風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)調(diào)構(gòu)建FTS發(fā)展平臺(tái)的重要性。結(jié)果：目前應(yīng)用于FTS的各項(xiàng)優(yōu)化措施，均有嚴(yán)格的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)支持。盡管如此，傳統(tǒng)觀念的影響深入人心。目前學(xué)科間的協(xié)作存在困難，甚至在一些觀念上截然相反。首先，傳統(tǒng)的觀念根深蒂固、難以改變。盡管大量研究已證實(shí)FTS措施的安全性，臨床上多數(shù)醫(yī)師并沒(méi)有推廣應(yīng)用。再者缺乏法律法規(guī)、醫(yī)學(xué)倫理學(xué)的支持FTS的法律、法規(guī)、醫(yī)學(xué)倫理方面更是空白，在醫(yī)患關(guān)系日趨緊張的今天，F(xiàn)TS的應(yīng)用更顯得困難重重。傳統(tǒng)觀念的改變非一朝一夕，F(xiàn)TS的推廣、普及尚需先行者的不懈努力。結(jié)論：手術(shù)本身的創(chuàng)傷、應(yīng)激無(wú)疑是影響術(shù)后恢復(fù)的最主要因素。以腹腔鏡為代表的微創(chuàng)外科減少了制約術(shù)后康復(fù)的這一主要問(wèn)題，因而能促進(jìn)術(shù)后快速康復(fù)。在均采用腹腔鏡時(shí)，F(xiàn)TS 通過(guò)優(yōu)化圍術(shù)期措施帶來(lái)的術(shù)后康復(fù)優(yōu)勢(shì)受到影響；同樣，在均采用FTS時(shí)，腹腔鏡手術(shù)通過(guò)減少手術(shù)本身應(yīng)激創(chuàng)傷促進(jìn)術(shù)后康復(fù)的優(yōu)勢(shì)便不再如此明顯。無(wú)論如何，F(xiàn)TS與腹腔鏡聯(lián)合應(yīng)用，既減少手術(shù)本身創(chuàng)傷，又從全局出發(fā)兼顧了圍術(shù)期處理措施的應(yīng)激，因此，其應(yīng)用前景是值得期待的。

來(lái)源出版物：實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志, 2012, 28(3): 502-503

入選年份：2016

土壤學(xué)

生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)影響的研究進(jìn)展

武玉，徐剛，呂迎春，等

摘要：目的：生物炭是有機(jī)物料在完全或者部分缺氧條件下，經(jīng)過(guò)高溫?zé)崃呀猓ㄍǔ?00～700℃）產(chǎn)生一類富碳、高度芳香化和穩(wěn)定性高的有機(jī)物質(zhì)。生物炭為全球氣候變化、糧食危機(jī)和生態(tài)污染修復(fù)等提供了綜合解決方案。生物炭對(duì)土壤物理和化學(xué)性質(zhì)具有明顯的改良作用。其多孔特性和比表面積有利于土壤聚集水分、提高孔隙度、降低容重，從而為植物生長(zhǎng)提供良好的環(huán)境。同時(shí)，生物炭是酸性土壤一種理想的改良劑。其含有的養(yǎng)分元素可直接輸入土壤，其表面電荷和官能團(tuán)有利于土壤養(yǎng)分的保留。但是，生物炭由于受原材料和制備條件的影響，各研究結(jié)論并不一致。方法：本文通過(guò)大量相關(guān)文獻(xiàn)閱讀、整理和分析，從生物炭對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響出發(fā)，去綜述生物炭的農(nóng)用價(jià)值和環(huán)境響應(yīng)。結(jié)果：施用生物炭能夠增加土壤的肥力，提高作物的產(chǎn)量。生物炭促進(jìn)作物的增產(chǎn)主要通過(guò)改變土壤的物理，化學(xué)和微生物學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。生物炭多孔性和表面積改變土壤容重，孔隙度和持水能力，生物炭含有養(yǎng)分元素可直接輸入土壤，其表面電荷和官能團(tuán)有利于土壤養(yǎng)分的保留，同時(shí)，生物炭是一種酸性土壤理想的改良劑。生物炭的活性表面將長(zhǎng)期持續(xù)的影響土壤理化性質(zhì)。結(jié)論：總之，生物炭改良了土壤物理和化學(xué)性質(zhì)，提高了作物的產(chǎn)量。但是，受生物炭制備材料、制備條件以及施用土壤性質(zhì)的影響，不同報(bào)道的研究結(jié)論并不一致。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究。① 開(kāi)展生物炭標(biāo)準(zhǔn)研究，統(tǒng)一規(guī)范生物炭制備，檢測(cè)和使用。② 生物炭可能會(huì)對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響，由此而導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生相應(yīng)的變化，因此需要開(kāi)展生物炭—土壤—微生物—作物統(tǒng)一連續(xù)體的研究。③ 鑒別生物炭的直接（短期）和間接（長(zhǎng)期）效應(yīng)。多數(shù)生物質(zhì)炭研究的周期較短（＜5年），且以室內(nèi)培養(yǎng)和溫室實(shí)驗(yàn)為主，缺乏生物質(zhì)炭長(zhǎng)期效應(yīng)的田間試驗(yàn)。

來(lái)源出版物：地球科學(xué)進(jìn)展, 2014, 29(1):68-79

入選年份：2017

中國(guó)土壤微生物學(xué)研究10年回顧

宋長(zhǎng)青，吳金水，陸雅海，等

摘要：土壤是地球演化過(guò)程中形成的歷史自然體，是地球環(huán)境的重要組成，是人類賴以生存生活的載體，是地球系統(tǒng)大氣圈、水圈、巖石圈及生物圈相互作用最復(fù)雜、最活躍的交界面，也是保障國(guó)家糧食安全最基本的生產(chǎn)資料。土壤中的微生物數(shù)量巨大、種類繁多，是土壤最活躍的組成。從定植于土壤母質(zhì)的藍(lán)綠藻開(kāi)始，到土壤肥力的形成，土壤微生物參與了土壤發(fā)生、發(fā)展、發(fā)育的全過(guò)程，是聯(lián)系不同圈層物質(zhì)與能量交換的重要紐帶，被稱為地球關(guān)鍵元素生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程的引擎，但長(zhǎng)期以來(lái)理論與技術(shù)發(fā)展滯后并制約了土壤微生物學(xué)研究，阻礙了對(duì)土壤過(guò)程和地球表層系統(tǒng)關(guān)鍵過(guò)程的深入認(rèn)識(shí)。21世紀(jì)初，土壤微生物的分類理論漸具雛形，先進(jìn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用發(fā)展迅猛，成為不同學(xué)科交叉發(fā)展的重要前沿。國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部一處緊緊圍繞學(xué)科發(fā)展方向，深入分析了土壤微生物及其相關(guān)項(xiàng)目的申請(qǐng)趨勢(shì)，并于 2005年 1月組織了國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域同行，主持召開(kāi)了“土壤生物與土壤過(guò)程”學(xué)術(shù)研討會(huì)，結(jié)合國(guó)際科學(xué)前沿與國(guó)家戰(zhàn)略需求，明確了當(dāng)時(shí)我國(guó)土壤微生物學(xué)的主要任務(wù)與重點(diǎn)領(lǐng)域，積極引導(dǎo)了我國(guó)土壤微生物學(xué)的發(fā)展方向。過(guò)去 10年來(lái)，在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)地球科學(xué)部一處和國(guó)家相關(guān)部門(mén)的大力支持和指導(dǎo)下，我國(guó)土壤微生物學(xué)在研究方法方面取得了跨越式的發(fā)展，已經(jīng)形成了土壤微生物數(shù)量、組成與功能研究的基本技術(shù)體系；在研究?jī)?nèi)容方面以前所未有的廣度和深度拓展，超越了傳統(tǒng)細(xì)菌、真菌和放線菌的表觀認(rèn)識(shí)，圍繞土壤生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵過(guò)程，在有機(jī)質(zhì)分解、土壤元素轉(zhuǎn)化與土壤質(zhì)量保育過(guò)程等方面系統(tǒng)研究了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)及其功能，取得了顯著的進(jìn)展；在土壤微生物學(xué)理論方面，形成了較為完善的土壤微生物多樣性、土壤微生物結(jié)構(gòu)與功能等研究理念，在土壤元素生物地球化學(xué)循環(huán)的微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制等方面取得了重要進(jìn)展。本文對(duì)部分成果簡(jiǎn)要綜述，期望能在新形勢(shì)下，進(jìn)一步凝練科學(xué)共識(shí)，把握學(xué)科發(fā)展前沿，提升理論創(chuàng)新能力，推動(dòng)我國(guó)土壤微生物學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

來(lái)源出版物：地球科學(xué)進(jìn)展, 2013, 28(10): 1087-1105

入選年份：2017