关键词： 城乡收入差距   碳排放   机制分析   空间计量经济模型  

摘要： 城乡收入差距的扩大不仅严重影响到经济高质量发展,也对我国实现经济低碳转型形成严峻挑战。城乡发展不平衡造成城乡收入差距的扩大,严重阻碍了经济的可持续发展。在这一过程中,城乡收入差距扩大可能引致产业结构向重化工业方向倾斜,不利于产业结构优化升级和能源消费结构转型,从而提高碳排放强度,使经济低碳转型面临严峻挑战。现有文献侧重基于省域和地级市的面板数据研究城乡收入差距对雾霾污染的影响,缺乏在县域尺度下探讨其对碳排放影响的实证研究。由此,研究城乡收入差距对碳排放的影响并揭示其作用机制具有较强的理论价值和政策涵义,对缩小城乡收入差距、破解不平衡不充分发展难题、实现“双碳”目标等方面具有重要的现实意义。 为此,本文利用2000—2017年全国1728个县的城乡收入差距、碳排放量及其他社会经济自然条件的面板数据,运用Arc GIS和全局空间自相关方法厘定城乡收入差距和碳排放的时空变化与特征,在理论研究假说的基础上,依据STIRPAT模型和环境库兹涅茨曲线(EKC假说),构建空间计量经济模型定量分析城乡收入差距对碳排放的影响和揭示作用机理,在替换空间权重矩阵、系统GMM方法下展开稳健性检验。主要结论与政策建议如下: 研究表明:(1)城乡收入差距和碳排放的时空变化显著且空间集聚特征明显。我国城乡居民收入比值由2000年的3.67持续上升到2003年的3.82,再回落到2018年的2.43,高值区集中在新疆西部地区以及青海和云贵川部分地区。县域人均碳排放量从2.34 t/人上升至8.25 t/人,总体增长率高达252.56%,在空间分布上呈北高南低的特征。(2)城乡收入差距对碳排放具有显著的正向影响,且通过了稳健性检验。这表明进一步缩小城乡收入差距能够有效减少二氧化碳的排放,实现城乡均衡发展和“双碳”目标的共赢。(3)异质性结果表明,相较于东北和东部地区,中西部地区的城乡收入差距对碳排放的影响更为显著,即缩小城乡收入差距带来的碳减排效果更为明显。(4)从影响机制来看,缩小城乡收入差距能通过提升技术创新水平、促进产业结构升级以及提高环境规制强度,进而减少碳排放量。 基于此,研究结论蕴含相应政策启示:(1)深化城乡收入分配制度改革,缩小城乡之间的收入差距,推动实现城乡均衡发展和经济低碳转型的“双赢”局面。(2)碳减排政策制定要坚持“因地制宜”,避免“一刀切”。对于中西部地区,宜充分发挥缩小城乡收入差距带来的碳减排效果,增强通过技术创新、产业结构升级及环境规制强度提升等途径来减缓碳排放的优势;对于东北和东部地区,应继续鼓励低碳排放的行业和企业的发展,并推动清洁能源的采用。(3)充分发挥技术创新优势,推动低碳经济的发展。加强城乡地区间技术创新的交流和合作,为农村地区提供更多的创新资源和技术支持,在缩小城乡收入差距的过程中借助技术创新实现碳减排。(4)通过政府投资和政策扶持鼓励农村地区发展新型产业,缩小城乡收入差距以加快推进产业结构升级,进而减少碳排放。(5)加强农村地区的环境监管和执法力度,缩小城乡收入差距以推动农村居民在环境政策制定的积极性,从而提高环境规制强度,实现可持续发展。

关键词： 供热锅炉   烟气脱硝   三聚氰酸   Aspen plus   经济模型  

摘要： 燃煤和燃生物质锅炉是重要的供暖设备,燃烧排放烟气中含有大量氮氧化物。为达到国家环保法规要求,对供热机组提出安装脱硝等环境治理设施。为进一步降低烟气中氮氧化物的浓度,采用脱硝技术对燃烧后烟气进行脱硝处理,普遍使用尿素作为还原剂将烟气中的氮氧化物进行还原。传统尿素水解、热解制氨技术存在能耗高、经济性差以及排放大量二氧化碳的问题,亟待开发清洁高效、低能耗、经济性优良的新型制氨系统。 本论文提出供热锅炉脱硝系统氨-三聚氰酸联产制备技术,将实验与过程模拟结合进行深入研究,以获得高产量的氨气和三聚氰酸联产制备方案。建立尿素热解实验系统,分析了不同制备方案下氨气和三聚氰酸的产量,氨气的释放特性。采用正交实验分析法,获得尿素热解联产制备氨气和三聚氰酸的最优方案。使用Aspen plus软件建立氨-三聚氰酸联产制备系统模型,探究了各影响因素对热解产物分布的灵敏性。根据Aspen plus模拟结果建立了供热机组脱硝经济模型,以240t/h CFB供热锅炉为例,从运营成本、设备投资及收益方面进行经济可行性分析,与传统尿素热解制氨方法进行经济优势分析,得到以下主要结论: (1)经热重实验表明,预热器的熔融温度应设置在150℃～190℃之间,反应器反应温度应设置在210℃～260℃。据此开展尿素热解实验获得,尿素在熔融温度160℃,熔融时间45 min;反应温度240℃,反应时间20 min的最优方案下,热解产生18.45%氨气和52.35%三聚氰酸。且在热解过程中,氨气响应速度快且响应时间短。 (2)建立aspen plus过程模型,结合系统能耗及产物产量分析表明,提高熔融温度,氨气产量逐渐升高,160℃后增长速率逐渐减缓。预热器温度控制在160℃效果最好。增加熔融时间,氨气产量逐渐升高,超过45 min增长速率减缓,熔融温度45 min效果最好。随着反应时间进行,氨气和三聚氰酸产量增加,20min后产量增长速率减缓,反应时间为20 min效果最好。随着反应温度升高,氨气和三聚氰酸产量大幅增加,240℃后产量增长速率减缓,表明反应温度240℃效果最好。 (3)建立经济性模型,设计三种方案进行经济性分析,经分析表明每年可分别获得94.38万元、513.72万元、283.14万元收益。按照超低排放标准,该技术可脱除587吨氮氧化物,减少623吨碳排放,故供热锅炉脱硝系统氨-三聚氰酸联产制备技术具备经济可行性,适于推广应用。

关键词： 循环流化床   组合脱硫   数据模型   经济模型   运行优化  

摘要： 循环流化床锅炉作为一种洁净煤燃烧技术,可以通过低温燃烧抑制NOx的生成和炉内脱硫,实现低成本污染物排放控制。随着火电燃煤机组大气污染物超低排放标准的实施,大量CFB机组采用组合脱硫的运行方式实现SO2的超低排放。因此探究在何种运行方式下既能满足排放标准又能实现低成本脱硫具有重要意义。本文进行了如下工作:(1)基于循环流化床炉内、外脱硫系统脱硫机理和影响因素的分析,建立炉内、外脱硫系统SO2排放浓度预测模型。通过对比支持向量回归(SVR)、LightGBM、长短时记忆神经网络(LSTM)三种不同的算法模型精度和泛化能力选取最佳的建模方法。由于初始建模时选取的变量较多,变量间可能存在耦合导致模型的泛化能力不够高,因此使用皮尔逊相关系数(PCCs)、最大信息系数(MIC)、平均影响值(MIV)这三种变量选择方法通过对输入变量降维来改进模型,提高模型的泛化能力。将改进后的模型在不同的工况下进行验证,实验结果表明模型的精度和泛化能力均能达到预期效果。(2)通过对炉、内外脱硫过程的研究建立炉、内外脱硫系统经济模型,主要包括炉内的脱硫原料成本、电量成本和炉外的脱硫原料成本、电量成本、工业用水成本和副产物石膏收益成本。以建立的组合脱硫系统的成本模型作为目标函数,SO2超低排放标准作为约束,在石灰石浆液密度一定的条件下,借助粒子群优化算法和第三章建立的SO2排放浓度预测模型,对脱硫系统的控制量进行寻优。结果表明,使用寻出的脱硫控制量,可以保证在满足排放标准的前提下实现低成本脱硫。(3)分工况计算炉内不同钙硫比对脱硫效率的影响,分析了在煤种收到基全硫量、石灰石价格的变化对组合脱硫成本与炉内、外脱硫份额的影响。对比分析了该300MW循环流化床锅炉组合脱硫系统优化前后的各项脱硫成本及炉内、外脱硫比例。在150MW和300MW工况下脱硫运行总成本降幅分别为10.1%和4.6%。

关键词： 线性变参数系统   经济模型预测控制   分层控制框架   线性矩阵不等式  

摘要： 经济模型预测控制(EconomicModelPredictiveControl,EMPC)可以有效处理经济目标优化问题，其不仅能显示处理约束、实现多变量控制，还可以折衷闭环系统的稳定性与经济性。此外，相应的鲁棒MPC通过可处理系统的不确定部分来维持系统的稳定性。但目前关于线性变参数系统(LinearParameter-Varying,LPV)的经济目标优化问题研究少有进展，或是并未考虑在实际情况下LPV系统中调度参数无法突变的性质，导致所设计的算法保守性较强。在这种情况下，设计一种在保证稳定性前提下降低保守性的基于Tube的EMPC(TEMPC)控制策略具有十分重要的理论价值。　　在国内外现有成果的基础上，结合鲁棒不变集、终端不变集和EMPC的分层控制框架，研究参数变化率有界的LPV系统的经济目标优化问题算法设计。论文主要研究内容如下：　　(1)针对参数变化率有界的LPV系统，提出一种TEMPC控制策略。首先，将LPV系统变换为一个包含常规线性系统的名义部分与包含关于系统状态的乘性扰动部分。其次，通过调度参数的有界变换率构造每一时刻的鲁棒不变集并由此获得紧缩约束。然后运用多目标的分层思想，给定对应系统的经济目标函数并设计获得关于此经济目标函数最优平衡点的跟踪目标函数。再次，通过构造收缩约束保证闭环系统对于经济目标优化问题的稳定性。最后，由仿真实验验证提出控制策略的有效性。　　(2)针对参数变化率有界的LPV系统的经济目标优化问题，提出一种分层的基于线性矩阵不等式(LinearMatrixInequality,LMI)的TEMPC策略。首先，运用分层规划思想保证对于经济优化问题的稳定性。之后，将用于构造收缩约束的关于经济最优稳态点的跟踪目标优化问题改写为LMI的形式。最后，由对比仿真结果说明提出控制策略的有效性和优越性。　　(3)对于电动汽车空调系统的能耗问题，将提出的节能TEMPC策略用于该问题中。首先，建立车舱内热负荷动力学模型。其次，定量分析各外部环境对系统能耗的影响。最后，通过与基于Tube的跟踪MPC相对比，以验证提出的控制策略对空调能耗降低的有效性、优越性。

ISBN: (纸本)9787521852981

关键词： 经济模型预测控制   分片线性近似   分片线性规划   污水处理  

摘要： 现代社会的可持续发展意味着对水资源的重视和有效管理,污水处理厂在防治水污染以及改善水环境方面发挥着重要的作用。然而由于高昂的处理成本,导致许多污水处理厂未能达到排放标准,为了节省污水处理的过程成本,经济模型预测控制(Economic Model Predictive Control,EMPC)被应用于污水处理过程中。但污水处理系统是一个大规模、非线性、强耦合系统,使得在线实施EMPC进行污水处理成为一个挑战。本文将格轨迹分片线性方法应用于逼近EMPC策略中的系统函数或目标函数,从而将EMPC对应的非线性规划问题简化为分片线性规划问题,再转化为一系列线性规划问题求解,提高了求解效率。本文的研究方法应用于78维微分方程描述的污水处理系统中,取得了显著的效果。本文的主要工作如下: 提出了基于格轨迹分片线性预测模型的经济模型预测控制策略。对于大规模非线性系统,采用格轨迹分片线性方法对其进行分片线性逼近,针对一类具有线性目标函数的EMPC问题,优化问题转化为分片线性规划问题。本文提出了一种迭代下降算法,用以求解分片线性规划问题的局部最优解,该算法将一个分片线性规划问题转化为一系列线性规划问题。本文还证明了原非线性系统和近似系统的误差有界,在此条件下,进一步分析了非线性系统在EMPC作用下的稳定性。 构建污水处理过程的EMPC优化问题,并将基于格轨迹分片线性预测模型的EMPC策略应用于污水处理过程。污水处理控制的目标是优化运行成本同时降低排放指标,本文采用线性加权法转化为单目标优化问题,直接优化运行成本和排放指标的加权和。在原有非线性系统的基础上求解EMPC优化问题,获得状态轨迹,并选取合适数量的线性化点建立格轨迹分片线性预测函数。仿真结果验证了格轨迹分片线性函数的逼近能力以及基于格轨迹分片线性预测模型的EMPC策略的有效性。 提出了基于格轨迹分片线性目标函数的污水处理系统EMPC策略。考虑非线性目标函数的EMPC问题,为了降低非线性目标函数的计算复杂度,本文采用格分片线性模型直接逼近污水处理系统EMPC优化问题的目标函数。基于格分片线性目标函数的优化问题可以等价于有限个线性规划问题,并且可以求得全局最优解。仿真结果表明,该方法能显著提高EMPC优化问题的在线计算效率,并保证控制性能。

关键词： 电动汽车   转移概率   聚合模型   负荷频率控制   稳定经济模型预测控制  

摘要： 针对电动汽车(EV)聚合建模忽略单体差异以及EV辅助电网调频难以兼顾经济性与稳定性等问题,该文首先,考虑电池容量差异,基于马尔科夫链理论提出了EV动态演化过程转移概率计算方法,推导了关于荷电状态的转移概率分布函数,构建了EV聚合模型,并建立了EV参与的两区域互联系统联合调频控制模型;然后,提出了基于稳定经济模型预测控制的双模态集群EV辅助电网调频控制策略,模态1通过经济模型预测控制降低调节成本,模态2利用辅助控制器确保系统稳定性;最后,通过仿真算例表明,聚合模型具有较高精度,控制策略能够优化协调各资源出力,在维持系统频率稳定的基础上,改善了频率调节过程中系统的经济性。

关键词： 国家能源战略   经济模型   电解水制氢   中长期规划   水电解制氢   热化学法   氢能   生物制氢  

摘要： 2022年,随着国家《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》(以下简称“规划”)的出台,标志着我国将氢能规划提升到了国家能源战略层面。目前,在生产技术方面,主要制氢方式可分为水电解制氢、热化学法制氢、工业副产氢提纯制氢、太阳能光催化分解水制氢、生物制氢等。