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中国电机工程学报 2023年第10期43卷 3875-3884页

作者：王家新孙雪丽朱法华许月阳李辉国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室(国家能源集团科学技术研究院有限公司) 江苏省南京市210031

为研究燃煤电厂烟气汞在未来不同情景下的减排潜力,统计并计算中国原煤中汞的平均含量以及超低排放控制下中国燃煤电厂治理设施对汞的平均综合脱除效率,并对不同情景模式下中国未来燃煤电厂发电煤炭消耗量进行预测,最后通过排放因子法... 详细信息

为研究燃煤电厂烟气汞在未来不同情景下的减排潜力,统计并计算中国原煤中汞的平均含量以及超低排放控制下中国燃煤电厂治理设施对汞的平均综合脱除效率,并对不同情景模式下中国未来燃煤电厂发电煤炭消耗量进行预测,最后通过排放因子法估算出中国燃煤电厂在目标年份的烟气汞的排放量。结果表明:中国原煤中汞的平均含量为0.201g/t;在超低排放下的燃煤电厂治理设施对汞的平均脱除效率达到了88.44%,不同的超低排放治理设施组合在对烟气中的汞都具有较好的脱除效果;在既有政策和强化政策两种情景模式下,预测在2025、2030年,中国燃煤电厂煤炭消耗量分别在18.85亿~21.30亿t和18.47亿~24.40亿t;与2018年中国燃煤电厂55.98t烟气汞的排放量相比,2020年的减排幅度为2.07%,两种情景模式下,2025年减排幅度为7.15%和17.85%,2030年减排幅度为20.35%和34.35%。

关键词：燃煤电厂烟气汞减排潜力排放因子法超低排放情景模式

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基于烟气治理全过程的煤电行业SO_(3)减排潜力研究

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中国电机工程学报 2025年第8期45卷 3092-3101,I0020页

作者：孙雪丽李辉王圣刘涛赵秀勇低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室(国家能源集团科学技术研究院有限公司) 江苏省南京市210023 国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室江苏省南京市210031

摸清火电行业SO_(3)排放底数和减排潜力是制定行业污染控制政策及标准限值的基础。基于燃煤电厂SO_(3)产生和脱除机制,该文建立基于燃煤电厂烟气治理全过程的SO_(3)减排量和排放量计算模型和方法。通过文献调研和实测掌握燃煤电厂SO_(3... 详细信息

摸清火电行业SO_(3)排放底数和减排潜力是制定行业污染控制政策及标准限值的基础。基于燃煤电厂SO_(3)产生和脱除机制,该文建立基于燃煤电厂烟气治理全过程的SO_(3)减排量和排放量计算模型和方法。通过文献调研和实测掌握燃煤电厂SO_(3)排放现状特征和规律,研究不同标准限值目标情景下电力行业未来SO_(3)减排潜力。结果表明:目前我国燃煤电厂SO_(3)产生量约63.60万t,排放总量约15.03万t,现有全过程污染治理技术对其综合协同脱除效率约76.37%;若未来标准制定时将限值设置在10mg/m^(3),预计可通过对约20%装机机组进行技术改造满足达标要求,可在2020年SO_(3)排放总量基础上实现减排12.64%;若将SO_(3)限值设置在5mg/m^(3),预计通过约40%装机机组进行技术改造满足达标要求,可实现34.84%的总量减排。该研究结果可为火电行业SO_(3)排放限值设定和环境管理提供科学支撑。

关键词：燃煤电厂 SO_(3) 排放量减排潜力

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苏州市初夏臭氧污染成因及年际变化

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环境科学 2024年第3期45卷 1392-1401页

作者：吴也正张鑫顾钧缪青魏恒熊宇杨倩吴斌沈文渊马强苏州市环境监测站苏州215000 江苏省环境保护空气复合污染物监测重点实验室苏州215000 生态环境部环境规划院大气环境规划研究所北京100041 北京大学环境科学与工程学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100871 江苏省苏州环境监测中心苏州215000

以2017~2021年的5~6月苏州市城区站点的大气污染物浓度为研究对象,分析了臭氧(O_(3))、氮氧化物(NO_(x))、总氧化剂(O_(x))、一氧化碳(CO)和挥发性有机物(VOCs)等污染物的变化特征,利用基于观测的模型(OBM)研究了O_(3)污染成因及其年际... 详细信息

以2017~2021年的5~6月苏州市城区站点的大气污染物浓度为研究对象,分析了臭氧(O_(3))、氮氧化物(NO_(x))、总氧化剂(O_(x))、一氧化碳(CO)和挥发性有机物(VOCs)等污染物的变化特征,利用基于观测的模型(OBM)研究了O_(3)污染成因及其年际变化,解析了环境空气VOCs的主要来源及其变化趋势.结果表明:(1)近年来苏州O_(x)平均体积分数以及NO_(x)和CO平均浓度整体呈下降趋势,但VOCs的体积分数整体呈上升趋势;O_(3)污染天光化学反应前体物浓度水平仍较高,且显著高于优良天.(2)近年来苏州O_(3)生成处于VOCs控制区;苏州市VOCs和NO_(x)长期减排比例应不低于5∶1,在VOCs控制方面应注重对芳香烃和烯烃的减排.(3)源解析结果显示,工业排放、汽油车尾气和柴油机尾气是苏州市VOCs的主要排放源;近年来工业排放源和溶剂使用源有所下降,但汽油车尾气源和油气挥发源贡献率上升明显,且上述两类污染源排放VOCs的O_(3)生成潜势较高.(4)综合分析各排放源对O_(3)生成潜势的贡献发现,溶剂使用源和汽油车尾气源的VOCs排放是影响苏州市O_(3)生成的关键因素.

关键词：臭氧 O_(3)-NO_(x)-VOCs敏感性源解析基于观测的模型(OBM) 苏州市

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碳减排背景下我国与世界主要能源消费国能源消费结构与模式对比

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环境科学 2022年第11期43卷 5294-5304页

作者：李辉庞博朱法华孙雪丽徐静馨王圣国家能源集团科学技术研究院有限公司清洁高效燃煤发电与污染控制国家重点实验室南京210023 国电环境保护研究院有限公司国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室南京210031 中国气象局科技与气候变化司北京100081

选取2020年世界能源消费量累积占比达80%的前23个国家作为研究对象,通过从一次能源清洁化率、化石能源清洁利用率和电能占终端能源消费率角度对其能源消费结构进行对比研究,从单位GDP能耗、人均能耗和单位国土面积能耗角度,结合产业结... 详细信息

选取2020年世界能源消费量累积占比达80%的前23个国家作为研究对象,通过从一次能源清洁化率、化石能源清洁利用率和电能占终端能源消费率角度对其能源消费结构进行对比研究,从单位GDP能耗、人均能耗和单位国土面积能耗角度,结合产业结构和分部门能源消费构成,对其能源消费强度进行深入分析,探讨各国在社会经济运行与生产生活中的能源消费模式,提出能源消费自然碳汇承载负荷比概念,指出我国在碳达峰与碳中和目标下能源消费模式转型面临的优势与挑战.结果表明,我国一次能源清洁化率、发电用能占比、化石能源清洁化利用率和电能占终端能耗比分别达到15.90%、 53.48%、 37.51%和26.54%,均在世界主要能源消费国家中处于前列,已经架构起良好的能源集约化和清洁化利用结构基础;非工农业能源消费占比尤其是仅为14.09%的交通能源占比在主要能源消费国中最低,已经形成了具有相对优势的绿色低碳能源消费模式;基于产业结构优化潜在的总体能源生产率还有较大提升空间;但相对较短的碳达峰与碳中和目标期对清洁能源发展速度与规模提出了巨大挑战,碳排放约束下的国际形势对我国通过优化调整产业结构实现降碳目标也增加了难度.

关键词：碳达峰碳中和能源结构能源消费模式转型

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垂直错列布局风力机群尾流特征研究

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太阳能学报 2024年第9期45卷 517-524页

作者：张立栋冯正聪田文鑫万嘉伟赵秀勇李钦伟东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012 东北电力大学油页岩综合利用教育部工程研究中心吉林132012 国家环境保护大气物理模拟与污染物控制重点实验室南京210031 中国电建集团吉林省电力勘测设计院有限公司长春130021

风力机尾流对风电场的输出功率有着重要影响,为深入研究增设小风力机对风电场整体出力的影响,采用OpenFOAM模拟2个大风力机和2个大风力机之间横向布置的3个小风力机的组合,并以小风力机与下游大风力机之间距离不同的4种工况和其中1种工... 详细信息

风力机尾流对风电场的输出功率有着重要影响,为深入研究增设小风力机对风电场整体出力的影响,采用OpenFOAM模拟2个大风力机和2个大风力机之间横向布置的3个小风力机的组合,并以小风力机与下游大风力机之间距离不同的4种工况和其中1种工况下小风力机高度不同为研究对象。该布局在2个大风力机之间增加3个小风力机,每排小风力机与下游大风力机的距离不同。结果表明:经距离不同和高度不同的计算对比,当小风力机高度设置为37 m时,随着与上游大风力机距离的增大,下游大风力机功率逐渐增加;当小风力机距离下游大风力机位置固定,增加小风力机轮毂高度则使得下游大风力机功率降低。

关键词：风力机风电场布局尾流垂直错列功率

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燃煤电厂典型除尘器运行现状分析及优化

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中国电力 2022年第11期55卷 194-201页

作者：孙尊强郑成航周灿王圣马修元叶毅科国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室江苏南京210031 浙江大学浙江杭州310027 国电环境保护研究院有限公司江苏南京210031

调研分析72家燃煤电厂配套的287台不同类型除尘器的运行现状及存在问题,并针对不同类型除尘器给出了相应的优化提效建议:通过干式电除尘器不同电场的振打频度调整、降压振打优化和电源智能控制优化等措施实现节能提效;通过低低温电除尘... 详细信息

调研分析72家燃煤电厂配套的287台不同类型除尘器的运行现状及存在问题,并针对不同类型除尘器给出了相应的优化提效建议:通过干式电除尘器不同电场的振打频度调整、降压振打优化和电源智能控制优化等措施实现节能提效;通过低低温电除尘器多尺度、多场耦合模拟试验,合理布置导流构件解决低温省煤器段的磨损、积灰等问题;通过袋式除尘器气流分布优化和智能调控解决袋式除尘器易糊袋、破袋和能耗高等问题;通过湿式电除尘器极配型式优化提升其运行稳定性,减少电场闪络频繁的现象。

关键词：燃煤电厂除尘器运行现状优化提效节能提效

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基于在线监测数据的燃煤电厂大气污染物达标评判方法研究

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中国电机工程学报 2020年第1期40卷 138-147页

作者：孙雪丽朱法华李辉国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室(国电环境保护研究院)

通过收集位于东部地区的江苏、山东、广东3个具有代表性省份278台燃煤机组3个月连续在线监测数据,分别按照欧盟、美国排放标准长期平均浓度达标评判方法和中国短期小时浓度达标评判方法对179台一般机组和99台超低机组烟尘、SO2、NOx排... 详细信息

通过收集位于东部地区的江苏、山东、广东3个具有代表性省份278台燃煤机组3个月连续在线监测数据,分别按照欧盟、美国排放标准长期平均浓度达标评判方法和中国短期小时浓度达标评判方法对179台一般机组和99台超低机组烟尘、SO2、NOx排放浓度符合限值要求情况进行了统计分析比较。研究结果显示,参考欧盟标准长期平均值(月均值)满足限值、短期平均值(日均值、小时均值)放宽的评判方法,91%以上的一般机组满足要求,95%以上的超低机组满足要求;参考美国30天滚动平均值满足限值的评判方法,所有的机组均能满足要求;如果按照小时浓度符合限值的时间比率达到100%要求作为评判标准,按月度统计,48%~70%的一般机组满足要求,69%~88%的超低机组满足要求;但如果适当降低小时浓度符合限值时间比率要求,略微降低到99%,符合要求的机组占比大幅上升,一般机组上升至77%~89%,超低机组上升至91%~95%。可见,中国要求短期小时浓度100%满足限值的评判方法明显严格于欧美,长期平均值(月平均或30天滚动平均)严格满足限值要求、适当放宽短期平均值(日或小时平均)要求的达标评判方法更符合目前中国火电行业污染治理设施运行实际状况,建议中国采用月均浓度不超过限值、小时浓度符合限值的时间比率不小于95%作为连续监测数据达标评判方法。

关键词：燃煤电厂大气污染物在线连续监测数据达标

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输送、滞留叠加海上回流的长时间沙尘天气影响判断及贡献分析

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环境科学 2021年第2期42卷 584-594页

作者：张哲乔利平周敏黄丹丹安静宇郭会琴王红丽黄成董赵鑫王书肖南昌航空大学环境与化学工程学院南昌330063 上海市环境科学研究院国家环境保护城市大气复合污染成因与防治重点实验室上海200233 江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室南昌330063 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室北京100084

于2019年10月15日~11月7日对上海大气中颗粒物的质量浓度和PM_(2.5)的化学组分进行了在线连续观测,期间,华东地区遭遇了一次大范围的沙尘过程.根据相关规定,结合沙尘示踪组分和WRF-CMAQ数值模拟,将观测过程分为4个阶段:沙尘前、沙尘Ⅰ(... 详细信息

于2019年10月15日~11月7日对上海大气中颗粒物的质量浓度和PM_(2.5)的化学组分进行了在线连续观测,期间,华东地区遭遇了一次大范围的沙尘过程.根据相关规定,结合沙尘示踪组分和WRF-CMAQ数值模拟,将观测过程分为4个阶段:沙尘前、沙尘Ⅰ(输送和滞留过程)、沙尘Ⅱ(海上回流和清除过程)和沙尘后.基于相关规定、沙尘示踪物和空气质量模型这3种方法判定的沙尘开始时间为10月29日08:00~09:00,但结束时间存在明显分歧:相关规定的判定方法无法对海上回流的沙尘气团进行识别;不同示踪物判断的沙尘结束时间有明显差异;WRF-CMAQ模型虽然能够较好地模拟沙尘的时间变化趋势,但对于短期滞留的沙尘和海上回流沙尘存在高估.沙尘天气中PM10、PM_(2.5)和无机元素的质量浓度显著高于非沙尘天,最高日均浓度出现在10月29日,分别为(234.8±125.5)、(76.8±22.5)和(17.54±10.5)μg·m^(-3).沙尘期间地壳元素对PM_(2.5)的浓度贡献显著升高,二次离子(SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)和NH_(4)^(+))对PM_(2.5)的浓度贡献明显降低,沙尘Ⅰ和沙尘Ⅱ过程Al、Si、Ca和Fe这4种地壳元素占PM_(2.5)的质量分数分别为23.5%和13.7%,二次离子分别占PM_(2.5)的质量分数为24.3%和41.9%.PMF源解析法、Ca含量丰度法、沙尘源区PM_(2.5)/PM10比值法和地壳物质重构法表明,沙尘颗粒对PM_(2.5)的直接浓度贡献为43.4%~50.0%,回流沙尘对PM_(2.5)的浓度贡献为19.2%~24.7%.

关键词：沙尘过程回流沙尘沙尘示踪物起止时间 WRF-CMAQ数值模拟沙尘贡献

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“双碳”目标下煤电低碳化高质量发展挑战与展望

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环境影响评价 2024年第6期46卷 38-43页

作者：王圣国家能源集团科学技术研究院有限公司南京210023 低碳智能燃煤发电与超净排放全国重点实验室南京210023 国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室南京210031

虽然我国加快能源绿色低碳转型取得了积极成效,但受可再生能源电力随机性、波动性影响,煤电仍将在一定时期内发挥能源安全兜底保障作用。本文立足于“双碳”目标下煤电稳定发展的国家战略需求、煤电低碳化高质量发展的国家政策需求,深... 详细信息

虽然我国加快能源绿色低碳转型取得了积极成效,但受可再生能源电力随机性、波动性影响,煤电仍将在一定时期内发挥能源安全兜底保障作用。本文立足于“双碳”目标下煤电稳定发展的国家战略需求、煤电低碳化高质量发展的国家政策需求,深入分析“双碳”目标下煤电低碳化高质量发展在宽负荷节能、环保绿色运行、灵活性运行、稳定安全性、智能化水平等5个方面面临的挑战。在此基础上,提出创新提效技术、提升能效水平,加强协同控制、稳定超低排放,研发调峰技术、加强规划引导,立足煤电实际、加快“三改联动”,聚焦数字煤电、集成智能管控等“双碳”目标下煤电低碳化高质量发展的系统性政策建议。

关键词：煤电低碳化发展高质量发展挑战展望

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风力机偏航对尾迹演化影响的实验研究

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发电技术 2024年第6期45卷 1153-1162页

作者：张立栋铁浩刘惠文李钦伟田文鑫赵秀勇常子涵东北电力大学能源与动力工程学院吉林省吉林市132012 河海大学能源与电气学院江苏省南京市211100 中国电建集团吉林省电力勘测设计院有限公司吉林省长春市130021 国家环境保护大气物理模拟与污染控制重点实验室(国电环境保护研究院有限公司) 江苏省南京市210031

【目的】风力机尾流影响风电场的整体功率输出,对尾流特性进行分析是研究偏航控制对尾流影响的关键。为此,研究了上游风力机不同偏航角对尾流特征(如湍流积分尺度、功率谱密度等)以及尾流中涡流运动等方面的影响,以深入了解偏航状态下... 详细信息

【目的】风力机尾流影响风电场的整体功率输出,对尾流特性进行分析是研究偏航控制对尾流影响的关键。为此,研究了上游风力机不同偏航角对尾流特征(如湍流积分尺度、功率谱密度等)以及尾流中涡流运动等方面的影响,以深入了解偏航状态下风力机尾流特性。【方法】采用风洞对0°、15°、30°偏航角的风力机下游尾迹演化规律进行研究。使用湍流积分尺度及功率谱密度等描述尾流特征,并以此分析不同特征点之间的相关性。【结果】偏航角对水平方向的尾流影响较小,湍流积分尺度变化不大;垂直方向上的湍流积分尺度在不同偏航角下具有较大的波动。通过对功率谱密度的分析,进一步量化了涡流运动对尾流湍动能的贡献。0°偏航时的来流受风力机旋转的扰动程度比15°偏航时小;但偏航角的增大并不总是导致风轮对来流的破坏程度增加,30°偏航时对来流涡结构的解耦作用比15°偏航时小。【结论】偏航角对风力机尾流在水平和垂直方向上的影响具有明显差异;功率谱密度分析为理解涡流运动对尾流湍动能的贡献提供了量化依据,有助于深入研究尾流中的能量传递和流动机制;偏航角与风轮对来流的扰动和解耦作用之间并非简单的正相关关系,这为风力机的优化运行和风电场的布局提供了参考依据。

关键词：可再生能源风电风力机尾流湍流演化偏航控制风洞实验

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