智能网联混合交通流CO2排放影响及改善方法

智能网联环境下协同自适应巡航控制(CACC)车辆和人工驾驶(MD)车辆将构成混合交通流,针对该混合交通流的CO₂排放开展研究。首先,考虑智能网联环境特征,界定本文混合交通流的研究范围,并应用基于实测数据标定的跟驰模型描述混合流中各车型车辆的跟驰行为。然后,考虑周期性边界条件设计数值仿真实验,基于仿真轨迹数据,采用CO₂排放模型计算混合交通流CO₂排放影响。最后,从混合交通流稳定性层面考察CO₂排放的影响机理,同时提出降低CO₂排放的改善方法。研究结果表明：混合交通流CO₂排放随着CACC渗透率p的增加呈现先上升后下降的影响趋势,且与交通流稳定性存在定性的影响关系,在本文方法下,混合交通流CO₂排放将随着p值增加而逐渐下降,相比p=0时的MD车流,p=1时的CACC车流可将CO₂排放降低约19.35%。研究结果可从降低CO₂排放层面为智能网联混合交通流管理策略提供参考。     

实际道路工况下“油改气”双燃料出租车的排放特征

为研究和评估传统汽油出租车开展“油改气”对排放的影响,在唐山市选择2辆典型的国Ⅳ和国Ⅴ阶段“油改气”双燃料出租车作为测试车辆,利用车载排放测试系统(PEMS)SEMTECH-DS和ELPI开展实际道路气态污染物(CO、CO₂、NO_x)和颗粒物数量(PN)排放测试,研究分析“油改气”双燃料出租车在不同道路类型和速度工况下污染物排放特征及差异。结果表明：相比汽油燃料,以天然气为燃料时2辆测试车辆CO、CO₂和PN综合排放因子分别降低31.0%～88.6%、19.8%～23.8%和79.3%～85.7%,而NO_x综合平均排放因子分别提高4.4和1.7倍。其中CO₂、PN以及国Ⅳ测试车辆CO在不同道路类型/速度区间的排放因子均明显降低,而国Ⅴ测试车辆CO除在市区道路/低速区间(车速<50 km/h)排放因子降低外,在郊区和车速>50 km/h中高速度区间内却相对升高。“油改气”双燃料有效降低各粒径段PN排放,在粒径9 nm处PN峰值浓度下降了79.7%～82.5%。在两种燃...     

基于变异系数和灰色层次分析法的CO2排放量影响因素分析

为探索CO₂排放量的影响因素及其各影响因素之间的相互关系,统计收集我国历年CO₂总排放量及各种影响因素的数据,将CO₂排放量的影响因素分为直接因素与间接因素两类.采用变异系数法、灰色关联分析法以及层次分析法对各类因素与CO₂排放量的影响关系进行了重要性与关联性分析.分析发现：天然气与其他能源消费总量是CO₂排放量增长的主要直接影响因素,全社会固定资产投资总额以及各产业国内生产总值是主要间接影响因素,同时,CO₂排放量与煤炭能源及我国传统3大产业之间关系最为密切.     

CO2-N2-TBAB-H2O体系水合物生成实验和模型研究

四丁基溴化铵(TBAB)可以作为热力学促进剂用于从烟道气中分离CO₂。研究CO₂-N₂-TBAB-H₂O体系水合物生成条件的热力学模型,为水合分离CO₂ 提供热力学相平衡数据,具有一定实际意义。将Chen-Guo水合物热力学模型用于计算CO₂+N₂ 在TBAB溶液中的水合物生成压力,将计算结果与实验值、文献值进行比较,误差分别为15.96%、5.45%,并对误差进行分析。     

超临界CO2及其混合物在竖直圆管内的传热特性数值研究

碳捕捉、运输和储存(CCS)对实现碳中和具有重要意义。以超临界CO₂、超临界CO₂+CH₄混合物(CH₄摩尔分数分别为1%、3%、5%)及超临界CO₂+N₂混合物(N2摩尔分数分别为1%、3%、5%)为工质,在工质质量流速为300～600 kg/(m²·s)、热流密度为80～100 kW/m²、入口压力为8～10 MPa的条件下,研究了超临界CO₂及超临界CO₂混合物在竖直圆管内的流动换热过程。结果表明,随着工质中CH₄和N₂摩尔分数的降低,工质的换热系数峰值逐渐升高,且其对应的温度逐渐升高;工质的换热系数随着质量流速的增大而增大,且质量流速越大,换热系数变化幅度越大;随着入口压力的增大,工质的换热系数峰值有所降低,且其对应的温度逐渐升高;湍动能、浮升力及定压比热容与超临界CO₂及其混合物换热强化密切相关...     

水平管束降膜蒸发中CO2解吸的微观特性

水平管降膜蒸发中释放的不凝气严重降低了管内冷凝传热速率,会使海水淡化的能耗成本显著增加,因此研究水平管束降膜蒸发中CO₂解吸的微观过程具有重要意义。文章建立了耦合水平管束降膜蒸发传热和CO₂解吸的理论模型,计算得到CO₂解吸单元体、碳酸盐组分浓度,分析了CO₂解吸量的微观特性。结果表明：传热系数的模拟值与实验值吻合良好;化学反应时间沿竖直管排方向减小且其速率逐渐降低,而沿水平管长方向随竖直管排节点数的增加而变长;主导CO₂解吸速率的HCO₃^-和CO₃^2-在微元内的浓度显著高于CO₂和H⁺浓度;单位面积的蒸发速率和每吨海水CO₂解吸量沿竖直管排、水平管长方向均减少。     

NaX分子筛吸附分离CO2/CH4的巨正则蒙特卡洛模拟

采用巨正则蒙特卡洛模拟与理想吸附溶液理论相结合的方法,研究了CO₂、CH₄分子在NaX分子筛上的吸附性能。通过对比实验数据在不同吸附理论模型下的拟合结果并计算相应的吸附热,描述了CO₂、CH₄气体的吸附分离过程。结果表明,CH₄分子的吸附强度比CO₂分子弱,更贴近理想吸附;CO₂分子的吸附选择性随其在空气中的体积分数升高而降低,在低压条件下随温度的升高而降低。因此,低温低压更有利于CO₂分子的分离。     

中高渗倾斜地层与水平地层中CO2地质封存的差异性对比

CO₂地质封存是减少CO₂向大气排放,缓解温室效应的有效手段之一。由于构造和成岩作用,倾斜地层在自然界中普遍存在,研究倾斜地层对CO₂封存量及安全性的影响具有实际意义。依托新疆准噶尔盆地阜康凹陷某CO₂地质封存示范工程,采用数值模拟方法,分析了中高渗CO₂储层地层倾角变化对CO₂地质封存过程的影响。结果表明:CO₂注入将导致近井区域地层压力显著升高; 中高渗倾斜地层与水平地层相比,在地层压力分布、CO₂侧向运移距离、CO₂注入速率和总封存量等方面均存在明显差异。相比于水平地层,由于地层倾角的存在,倾斜地层压力呈不对称分布,CO₂侧向运移距离显著加大。倾斜地层中压力传递和消散过程与水平地层差异显著,受此影响,倾斜地层与水平地层CO₂的总注入量差值随时间呈非单调性变化。在注入初期,倾斜地层CO₂的总注入量小于水平地层,随着注入时间延长,倾斜地层CO₂的总注入量逐渐接近并超过水平地层; 注入20年后,相较于水平地层,倾斜地层倾角越大越有助于增加CO₂的总注入量,这一研究结果与前人基于低渗倾斜地层的研究结论正好相反。地层倾角的存在会促进CO₂向浅部运移,倾角越大,CO₂向浅部含水层和大气泄露的风险越大。因此,在CO₂地质封存场地选址中,应充分考虑倾斜地层对封存效率及安全性的影响。     

降低CO2 驱混相压力的发展现状

将CO₂ 注入油层, 不仅封存了CO₂ , 还可以大幅度提高油气田采收率, 达到CO₂ 减排和油藏高效开发的双赢目的, 受到了相关研究者的广泛重视。如何有效地降低CO₂ 与原油之间的混相压力, 是目前CO₂ 驱提高采收率研究的主要热点和难点之一。文中比较了降低CO₂ 驱混相压力的几种方法, 探索新的亲CO₂ 表面活性剂以降低CO₂ 驱最小混相压力。目前, 降低CO₂ 驱混相压力的主要方法有添加共溶剂法, 但成本比较高; 超临界CO₂ 微乳液法可以降低CO₂ 驱混相压力, 但是目前表面活性剂的研究主要集中在降低油/水界面张力的离子型表面活性剂, 关于降低油/CO₂ 界面张力的非离子表面活性剂还鲜有报道; 亲CO₂ 表面活性剂是降低CO₂ 驱混相压力的一种新探索, 但目前已用的表面活性剂与CO₂ 的亲和性差, 使得CO₂ 对极性较强的大分子物质的溶解能力受到限制。因此, 开发新的亲CO₂ 表面活性剂以达到降低CO₂ 驱混相压力的效果显得尤为关键。     

CO2跨临界—有机朗肯复合循环的简单计算与特征分析

由于我国地热资源以低品位热能为主,增强型地热系统在发电方面的应用会受限于过低的热效率。理论上,如直接将超临界CO₂与有机工质进行混合,确实有可能提升热动力系统的机械效率。根据该流程设计,对部分参数范围内的CO₂跨临界—异丁烷复合循环的效率进行了估算。计算使用了流量分别为1 kg/s的CO₂和0.25 kg/s的异丁烷流体。计算结果显示,特定状态下的超临界CO₂在膨胀为气态的过程中焦—汤效应显著,流体混合使得异丁烷先蒸发汽化,然后在膨胀中发生冷凝,使得膨胀机内部出现了两相流。冷凝后的异丁烷工质可再次注入压缩机与气体CO₂接触,使得CO₂升温减缓,同时自身获得预热。可借助异丁烷工质降低CO₂的温变范围,改变CO₂膨胀和压缩过程中的多变指数,使其更接近等温过程而非绝热过程,进而提高膨胀和压缩过程的效率。因此,该循环具备显著提高低品位CO₂热动力循环效率的潜力,在未来可用于基于CO₂的地热发电技术。     

基于BP神经网络的车辆碳排放测算研究

研究轻型车辆碳排放测算方法,分析车辆碳排放与运行工况关系。基于车辆实际行驶污染物排放(Real Drive Emission, RDE)车载测试数据,以CO2当量CO2e代表碳排放,分析得出碳排放速率随车速、比功率(Vehicle Specific Power, VSP)增大而上升;运用BP (Back Propagation)神经网络算法建立车辆碳排放与车速、加速度、比功率多参数间非线性关系测算模型,计算得出世界轻型车测试循环(World Light Vehicle Test Cycle,WLTC)、新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle, NEDC)和中国轻型商用车行驶工况(China Light-duty Vehicle Test Cycle-commercial Car,CLTC-C)3种台架测试循环工况下的碳排放因子。比较发现3种台架测试循环工况下的碳排放因子均高于实际道路行驶碳排放因子,其中WLTC下碳排放因子最高,其次是NEDC,再是CLTC-C,原因是加速度越大、车速越高的测试工况导致碳排放增加。     

一种发电和CO2捕集相结合的LNG 冷能利用系统

温室效应的加剧使人们的碳捕集意识逐渐提高。针对碳捕集问题,将CO₂超临界朗肯循环和有机朗肯循环相结合,对原有燃气轮机废气发电系统进行改进,提出了一种废气发电与CO₂捕集相结合的LNG冷能梯级利用系统。利用Aspen Plus软件对系统进行热力学模拟计算,详细分析了蒸发压力和蒸发温度对系统热力学性能的影响。结果表明,提高CO₂超临界朗肯循环的蒸发压力和蒸发温度,对系统的净输出功和热效率有积极影响;有机朗肯循环的蒸发温度达到250 ℃后,其余热回收率达到最大值且不再随蒸发压力发生变化;系统净输出功可达251.6 kW,余热回收率为92.00%,㶲效率为57.00%;CO₂液化量达到883.6 kg/h时,可减少CO₂排放量763万t/a。研究成果对保护环境具有重大意义。     

流化床O2/CO2气氛对烟煤焦反应速率的影响研究王文康1,卜昌盛1,熊金琴1,王昕晔1,张居兵1,朴桂林1,张孝勇2

流化床O₂/CO₂燃烧是实现煤炭清洁利用及近零碳排放的有效技术之一. 为进一步探究工业流化床O₂/CO₂燃烧条件下的煤颗粒燃烧机制,本研究在小型流化床试验台上,通过在线测量流化床出口烟气中O₂和CO的浓度,深入考察了O₂/CO₂取代O₂/N₂后,不同的床层温度(800～900 ℃)、O₂浓度(4%～10%)及颗粒粒径(2～8 mm)下的烟煤焦燃烧特性. 实验结果表明:O₂/CO₂气氛下,煤焦反应速率随床层温度的升高、O₂浓度的升高和颗粒粒径的降低而增加; 煤焦燃烧反应由O₂扩散控制,气化反应由反应动力学控制; 相较于O₂/N₂气氛,低床温下,O₂/CO₂气氛下的O₂扩散速率降低是煤焦反应速率改变的主要原因; 高床温下,除O₂/CO₂气氛下O₂的扩散速率降低外,煤焦气化反应对煤焦反应速率的影响同样不可忽略.     

活性炭捕集燃煤烟气中二氧化碳的模拟分析

为探究适合描述活性炭吸附CO₂的数学模型和蒸汽吹扫再生CO₂的固体吸附工艺,使用Aspen Adsorption模拟固定床动态吸附烟气中CO₂的过程.模拟与实验的穿透曲线的对比表明,与采用纯组分吸附、Particle MB传质模型得到的模拟结果相比,采用理想吸附-线性阻力模型（IAS-LDF组合模型）得到的模拟结果与实验数据的一致性更高.建立完整变温吸附模型,使用高温蒸汽和吸附后烟气分别加热和冷却再生床,分析吹扫温度、吸附/脱附时间对CO₂捕集率、产品纯度和分离能耗的影响.结果表明,提高吹扫温度能够较大地提升捕集率,并且需要增加的能耗较少,但是对产品纯度的提升较小.当吸附/脱附时间为2~4 min时,吹扫温度从100℃升到200℃,捕集率平均提高了11.1%,能耗提升了13.9%,产品纯度仅平均提高了1.7%.提高吸附/脱附时间能够显著提升产品纯度,但是会降低捕集率和增加较多的能耗.在100~200℃吹扫温度下,吸附/脱附时间从2 min增加到4 min,产品纯度平均提升了13.6%,CO₂捕集率平均下降了4.8%,能耗提升了43.1%.     

二氧化碳电化学还原用铜基催化剂研究进展

随着经济高速发展,对能源的需求持续增加,二氧化碳(CO₂)气体的排放量也日益增长。CO₂电化学还原(ERC)制备燃料和化学品技术是实现CO₂转化利用及可再生能源储存的有效途径。铜(Cu)基催化剂是一类能够以较高效率将CO₂直接还原为高附加值化学品（如碳氢化合物）的催化剂,因而是ERC技术的研究重点之一。重点综述了近几年ERC技术用Cu基催化剂的主要研究进展。首先概述了ERC的反应原理及其存在的技术挑战,然后从铜金属催化剂、多金属铜基催化剂、铜氧化物及其衍生催化剂和铜?有机物复合催化剂方面,讨论了Cu催化剂结构、组成的协同调控策略。此外,还分析了Cu基催化剂的研究进展和仍待解决的问题,最后对该类催化剂的发展方向进行了展望。     

区域分布式能源改变中国电力低碳发展格局

在碳减排的历史趋势下,2010年-2020年期间中国电力低碳发展的战略途径并非只有可再生能源一条.在非常规天然气和智能电网快速发展的前提下,充分发挥中国城市工业、商住、居民终端用能需求的冷、热、电、汽负荷可以集成供应,并与电网调峰相结合的国情特点,在系统技术和运作机制2方面集成创新,到2015年/2020年有可能与快速发展工业园区和新城区同步,建设一大批天然气分布式冷热电联供能源系统（DES/CCHP）,总装机容量达到110/220 GW,发电量达到0.5/1万亿kW h/a;2020年占总发电量14%,达到美国2010年的水平.这样,不仅能够基本解决电网昼夜调峰问题,节省数千亿元电力、电网和煤炭开发建设投资,减少对煤炭的过度依赖和碳减排压力,而且可对中国工业和商住能效提高到世界平均水平作出决定性的贡献.     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

低成本动力锂离子电池磷酸铁锂正极材料的合成及性能

磷酸铁锂作为动力锂离子电池的正极材料的首选,正逐渐走向市场.以廉价的Li₃PO₄,FePO₄,Fe粉为原料,一步合成了LiFePO₄/C正极材料,系统研究了葡萄糖、蔗糖和柠檬酸三种不同的碳源对磷酸铁锂性能的影响.采用TG-DTA,XRD,SEM,TEM等手段对产物进行了表征,并研究了其电化学性能.实验结果表明,以葡萄糖为碳源的LiFePO₄/C性能最好,样品颗粒呈球形,表面光滑,分散性好,颗粒表面包覆有2 nm厚的石墨碳层,颗粒之间有碳纤维连接.该样品在0.1 C充放电时首周放电容量达到162.1 mAh/g,20周之后仍然保持在155 mAh/g,显示出良好的循环性能.