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微电网定碳排运行域:理论、构建与观测

电工技术学报 2024年第8期39卷 2342-2359页

作者：张基岳任洲洋姜云鹏冯健冰孙艳输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学) 重庆400044 广西电网有限责任公司南宁530000

构建以高比例新能源为主体的低碳型微电网,充分挖掘微电网低碳调控潜力是实现能源体系绿色低碳转型的重要发展方向。为明晰碳排放目标下微电网低碳运行空间,该文提出计及微电网低碳调控特性的微电网定碳排运行域(CCEOR)理论及刻画方法,... 详细信息

构建以高比例新能源为主体的低碳型微电网,充分挖掘微电网低碳调控潜力是实现能源体系绿色低碳转型的重要发展方向。为明晰碳排放目标下微电网低碳运行空间,该文提出计及微电网低碳调控特性的微电网定碳排运行域(CCEOR)理论及刻画方法,基于CCEOR投影观测下的几何特征直观量化微电网低碳调控能力,为调度中心监测和感知微电网运行状态提供有效工具。为确保CCEOR具备可观测理论条件,首先,从CCEOR概念出发,针对非凸特性建立考虑二阶锥松弛的CCEOR转换模型,并揭示CCEOR边界数学性质。进而,针对CCEOR高维耦合复杂特征,结合碳排放流理论构建CCEOR降维观测模型,将微电网低碳运行空间投影至关键节点负荷空间,在此基础上提出可兼顾求解精度和效率的凸包收缩CCEOR边界拟合算法。然后,建立可描述微电网低碳运行能力和变量耦合关系的几何特征指标,以实现微电网低碳调控潜力量化评估。最后,结合典型微电网算例进行CCEOR降维观测与评估,验证了所提模型和方法的有效性。基于可视化分析,深入挖掘了CCEOR在指导微电网协同配电网低碳资源优化和电碳市场交易等方面的潜在应用。

关键词：定碳排运行域微电网低碳运行碳排放额度改进二阶锥

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适应于弱光环境的ORB-SLAM算法

北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 106-111页

作者：黎萍操超超电子科技大学中山学院机电工程学院中山528402 广东工业大学自动化学院广州510006

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度... 详细信息

针对视觉同步定位与地图构建(SLAM)算法在弱光照或黑暗等复杂条件下定位失败和跟踪丢失等问题,提出了一种基于ORB-SLAM2算法的适合弱光环境的ORB-SLAM算法,其中应用了一种新的自适应图像增强模块,利用多尺度高斯函数提取的输入图像照度分量,所设计的校正因子可根据照度分量进行动态调整,从而自适应地调整图像亮度。在公开数据集上进行了算法性能测试。结果表明,该算法能够有效地增强弱光照甚至黑暗等复杂条件下视觉图像的特征匹配,从而有效提升ORB-SLAM算法的鲁棒性。

关键词：弱光环境同步定位与地图构建图像增强多尺度高斯函数自适应校正

混凝土桥梁防撞墙环保自洁型表面防护体系试验研究

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公路 2024年第5期69卷 388-394页

作者：张皓东张辉张基成王刚江苏中路工程技术研究院有限公司南京市211805 徐州东部绕越高速项目管理办公室徐州市221000

针对混凝土桥梁防撞墙在复杂多变的环境中服役时,易受到腐蚀介质的影响造成严重损伤,降低其耐久性等问题,研发了3种功能的涂料,提出一种“锚固透气层+耐碱修复层+自清洁外层”的环保自洁表面防护体系。根据相应标准首先对涂料进行了系... 详细信息

针对混凝土桥梁防撞墙在复杂多变的环境中服役时,易受到腐蚀介质的影响造成严重损伤,降低其耐久性等问题,研发了3种功能的涂料,提出一种“锚固透气层+耐碱修复层+自清洁外层”的环保自洁表面防护体系。根据相应标准首先对涂料进行了系统性评价研究,通过耐水耐碱试验、抗水渗透试验、冻融循环试验、抗氯离子渗透试验,对表面防护体系对混凝土耐久性的影响进行评价研究。结果表明:涂料VOC含量为0符合国家关于防护涂料低VOC绿色环保发展要求,经复合表面防护体系处理的试件,浸泡1 d吸水量降低75.76%,22 d吸水量降低37.14%,抗渗等级提升2个等级,300次冻融循环后相对动弹模量仅下降8.1%,平均电通量下降91.89%。该防护体系可以实现耐水、耐氯离子、抗冻等多效防护,可大幅提高混凝土的耐久性,延长使用寿命。

关键词：混凝土防撞墙环保自洁表面防护体系混凝土耐久性

过渡金属X(X=Cr、Mn、Fe、Tc、Re)掺杂Janus Ga_(2)SSe的第一性原理研究

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原子与分子物理学报 2024年第2期41卷 166-174页

作者：张基麟梁前钱国林谢泉贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所贵阳550025

利用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究过渡金属X(X=Cr、Mn、Fe、Tc、Re)原子掺杂Janus Ga_(2)SSe的磁性、电子性质及光学性质.研究表明:过渡金属掺杂Janus Ga_(2)SSe体系在Chalcogen-rich条件下有着比Ga-rich条件下更好的... 详细信息

利用密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,研究过渡金属X(X=Cr、Mn、Fe、Tc、Re)原子掺杂Janus Ga_(2)SSe的磁性、电子性质及光学性质.研究表明:过渡金属掺杂Janus Ga_(2)SSe体系在Chalcogen-rich条件下有着比Ga-rich条件下更好的稳定性.其中Mn掺杂体系形成能在两种条件下皆为最低.本征Ga_(2)SSe是具有2.02 eV带隙的间接带隙半导体,在紫外区域有着很好的光伏吸收能力.与本征Ga_(2)SSe相比,Cr掺杂体系自旋向上通道出现杂质能级,自旋向上与向下通道不对称,呈磁矩为2.797μB铁磁性半金属.Mn掺杂体系在其自旋向上通道产生的杂质能级,呈磁矩为3.645μB的磁性P型半导体.Fe掺杂体系自旋向下通道产生的杂质能级,呈磁矩为3.748μB磁性P型半导体.在Tc与Re掺杂后,带隙皆由间接变直接带隙,呈无磁性的P型半导体.从光学性质来看,各掺杂体系与未掺杂Ga_(2)SSe在介电常数和折射系数上相比有着明显的增强,吸收系数在高能量区(3~10 eV)出现蓝移现象.有着在紫外探测器和光伏吸收领域潜在的应用前景.

关键词：二维Janus Ga_(2)SSe 过渡金属掺杂磁学性质电子结构光学性质

南水北调前后北京平原区地下水和地面沉降演变特征

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地质学报 2024年第2期98卷 591-610页

作者：雷坤超北京市地质环境监测所北京100195 中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院页岩气与地质工程重点实验室北京100029

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。... 详细信息

超量开采地下水引发的地面沉降已成为制约北京区域社会经济可持续发展的重要因素之一。2014年12月,南水北调中线工程正式通水,每年向北京输水超过10×10^(8)m^(3),改变了北京供水格局,也为地下水压采、涵养及控制地面沉降创造了条件。本文利用多种监测数据,分析南水进京前后,北京平原区地下水和地面沉降的变化;研究不同水位变化模式下不同岩性及深度土层的变形特征;计算土层不同变形阶段的弹性和非弹性储水率;并对黏性土层产生较大残余变形和滞后变形的原因进行了探讨。结果表明:①2015~2020年,平原区大部分地区第一至第四含水层组地下水位逐渐上升,地面沉降呈减缓的趋势。②第二和第三压缩层组是沉降主要贡献层,除平各庄和榆垡站外,其余各站第三压缩层组沉降占比逐渐增大,沉降主控层有向深部转移的规律。③平原区北部和东部,第二和第三压缩层组对应的地下水位由降转升。在水位下降阶段,土层呈塑性和蠕变变形;水位上升阶段,土层以塑性变形为主,部分时间出现弹性变形,具有黏弹塑性。平原区南部,地下水位始终持续下降,土层变形始终呈塑性和蠕变变形。含水砂层则主要呈弹性变形。④土层变形的不同阶段,弹性和非弹性储水率并不是恒定的,随着地下水位下降,储水率呈减小的趋势。⑤黏性土层存在较大残余变形和变形滞后的原因,一是非弹性储水率大于弹性储水率,二是黏性土层的弱渗透性。

关键词：北京平原区南水北调工程地下水和地面沉降土层变形储水率

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基于冻结器温升公式的单排管温度场求解方法

铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1102-1113页

作者：张松周晓敏张基伟孙钦帅刘勇马文徐宏毅北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 北京北咨工程项目管理咨询有限公司北京100025

为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的。从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁厚度的相互关系... 详细信息

为了解决传统地铁联络通道冻结法施工中对于全加固区域温度场求解精度不足的问题,实现以冻结器自身温度信号进行所形成温度场求解,达到对冻结温度场全域进行精准求解的目的。从单根冻结管停冻后冷媒温度回升速率与冻结壁厚度的相互关系出发,建立更加符合地铁联络通道冻结工程特点的单排冻结孔温度场计算模型,提出了5个关键参数:冷媒温升速率V、冻结壁厚度计算系数ηA和ηB以及冻结壁厚度修订系数n1和n2的确定方法。并指出冷媒温升速率宜采用停冻后4 h的冷媒温度平均回升速率,冻结壁计算系数和厚度修订系数应采用数值计算或经验数据进行确定。进而提出了新温度场求解方法的适用范围、求解流程。后续利用北京某联络通道冻结工程开展新温度场求解方法的可靠性验证。通过将该联络通道侧墙区域温度场的求解结果和实测地层数据进行对比可知,新的温度场求解方法所得温度与测温孔实测温度差值分别为0.43℃和0.52℃,远低于控制指标1.0℃。同时,新求解方法所得冻结壁厚度与开挖后实测冻结壁厚度误差为8~10 cm,误差精度约为6%,符合工程精度要求。此外基于计算结果和现场分析,指出了计算误差主要是由于地层热物理参数测试精度不足、钻孔偏斜以及冻结管自身结构简化三方面造成的。同时根据既有研究成果,给出了我国多个城市(如上海、常州、苏州)典型地层的冻结壁厚度计算系数。本研究为新型温度场计算方法的落地实施和开展基于冻结器自身温度数据进行全域温度场求解提供了理论支撑,同时避免了传统“以点带面”式求解方法带来的非测温孔区域温度误差。

关键词：人工冻结法全域温度场精准求解计算流程联络通道

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激光微加工极端润湿性功能表面及其性能研究

激光微加工极端润湿性功能表面及其性能研究

作者：张基超大连理工大学

学位级别：硕士

仿生极端润湿性功能表面在自清洁抗污耐腐蚀、油水分离材料界面净化水体、非均匀润湿性图案化表面水收集等场合具有重要的应用前景。但其现有加工方法仍存在制备过程较复杂、效率较低、环境友好性不足、适用性较差等问题。论文提出一种... 详细信息

仿生极端润湿性功能表面在自清洁抗污耐腐蚀、油水分离材料界面净化水体、非均匀润湿性图案化表面水收集等场合具有重要的应用前景。但其现有加工方法仍存在制备过程较复杂、效率较低、环境友好性不足、适用性较差等问题。论文提出一种基于激光微加工的高效、绿色制备方法,通过调控表面微观形貌与化学组成成分,在金属铝基体与玻璃基体上制备出极端润湿性表面,并开展了油水分离与水收集试验研究。主要内容包括:利用激光加工机,高效制备出具有微米级粗糙结构的油水分离网;结合低表面能溶液修饰和大气压冷等离子体改性,在金属铝箔基体上加工出超疏水-超亲油表面与超亲水-水下超疏油表面;该方法无需复杂大型设备、工艺流程高效环保。对所制备的极端润湿性铝网表面分别进行润湿性、表面微观形貌和化学组成成分的表征;开展重力驱动垂直油水分离试验,研究其油水分离性能。以不溶性分层混合物（轻油-水与重油-水）为研究对象,分别从各种油水混合物的油水分离效率、分离后油中含水情况、超疏水-超亲油表面耐水渗透能力与超亲水-水下超疏油表面的耐油渗透能力三个方面进行性能分析。结果表明,该方法加工出的极端润湿性功能表面油水分离效率可达99%。为提高激光微加工方法对其他材料的适用性,提出利用激光诱导后向转移技术,将靶材铝金属快速转移到玻璃基底上,形成具有微米级粗糙结构的金属层表面,结合低表面能溶液修饰与激光打标工艺,在超疏水表面加工出复杂形状的超亲水图案。为研究对比不同表面的水收集能力,选取玻璃、铝基体、超亲水表面,超疏水表面及楔角阵列超亲水-超疏水图案化表面,开展水收集试验;结果表明,超亲水-超疏水图案化表面的水收集效率相对较高,相比于超亲水、玻璃、铝、超疏水表面,分别提高781%、331%、80%、53%。

关键词：激光微加工极端润湿性功能表面油水分离水收集

MXenes等离激元诱导热载流子产生与输运温度依变性

同方学位论文库评论

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物理学报 2024年第11期73卷 313-324页

作者：见超超马向超赵子涵张建奇西安电子科技大学光电工程学院西安710071

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定... 详细信息

MXenes可以实现大规模合成且具有诸多优异光电特性,被用于构建各种结构和功能独特的热载流子光电探测器件.然而,变温环境条件下MXenes并不稳定,一方面环境温度升高会加速材料氧化降解,另一方面温度变化可能影响光电器件的寿命和性能稳定性,目前MXenes温度不稳定性受到越来越多关注.鉴于实验研究变温条件下MXenes热载流子性质的局限,本文基于多体微扰理论和量子力学理论,研究环境温度对电子态分布和散射效应的影响.从表面等离激元非辐射衰减角度出发,采用第一性原理计算量化热载流子的产生效率、能量分布和输运,系统研究了MXenes表面等离激元诱导热载流子的环境温度依变特性.结果表明,MXenes中带间跃迁和声子协助电子跃迁共同高效率产生了高能热空穴主导的热载流子,且表现出与硼烯媲美的长寿命和输运距离.环境温度升高显著提高了红外波段的热载流子产生效率,同时可见光波段的热空穴表现出优异环境温度稳定性.此外,环境温度升高降低了热载流子的寿命和输运距离,主要源于增强的电子与光学声子散射效应.

关键词： MXenes 热载流子温度特性介电函数

放电等离子烧结Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料摩擦磨损性能研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第4期44卷 509-518页

作者：马文林刘益超王小超苏博兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 中国科学院兰州化学物理研究所中国科学院材料磨损与防护重点实验室甘肃兰州730000

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复... 详细信息

以Cu-15Ni-8Sn合金为基体,石墨为润滑剂,采用放电等离子烧结技术制备了Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料.使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和万能试验机研究了复合材料的微观组织、物相组成和室温力学性能,通过球-盘式摩擦试验机测试复合材料的摩擦磨损性能,利用三维轮廓仪测量材料磨损体积,借助扫描电子显微镜对磨痕形貌进行表征.结果表明:向Cu-15Ni-8Sn基体材料中添加石墨后,材料的硬度明显降低;随着石墨含量的提高,复合材料的抗压强度逐渐降低.当添加质量分数为3%的石墨时,Cu-15Ni-8Sn/石墨自润滑复合材料的耐磨性最好,磨损率最小为3.0×10^(-6)mm^(3)/(N·m),其磨损机理主要以磨粒磨损为主.

关键词：自润滑复合材料 Cu-15Ni-8Sn 放电等离子烧结抗压强度磨粒磨损