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高树琴,赵霞,方精云
《中国工程科学》 2016年 第18卷 第1期 页码 73-79 doi: 10.15302/J-SSCAE-2016.01.010
本文通过综述当前我国草地碳库的研究成果,并利用1982—2011年的遥感影像,估算出我国草地生态系统碳库约为31.2 PgC,其中96 %储存于土壤中。由于我国草地类型多样,分布地域广阔,造成草地植被碳密度分布的空间异质性很高。内蒙古是草地植被碳库最大的省份,其次是西藏和青海,六大牧区的植被碳库占全国草地植被碳库总量的71 %。然而,我国90 %的天然草地发生不同程度的退化,采取有效的人工管理措施和实施重大的生态建设工程,均对草地碳库的恢复具有明显的作用,说明我国草地有很大的碳汇潜力。
Xueying Lu, Kirk E. Jordan, Mary F. Wheeler, Edward O. Pyzer-Knapp, Matthew Benatan
《工程(英文)》 2022年 第18卷 第11期 页码 96-104 doi: 10.1016/j.eng.2022.06.011
We present a framework that couples a high-fidelity compositional reservoir simulator with Bayesian optimization (BO) for injection well scheduling optimization in geological carbon sequestration. This work represents one of the first at tempts to apply BO and high-fidelity physics models to geological carbon storage. The implicit parallel accurate reservoir simulator (IPARS) is utilized to accurately capture the underlying physical processes during CO2 sequestration. IPARS provides a framework for several flow and mechanics models and thus supports both stand-alone and coupled simulations. In this work, we use the compositional flow module to simulate the geological carbon storage process. The compositional flow model, which includes a hysteretic three-phase relative permeability model, accounts for three major CO2 trapping mechanisms: structural trapping, residual gas trapping, and solubility trapping. Furthermore, IPARS is coupled to the International Business Machines (IBM) Corporation Bayesian Optimization Accelerator (BOA) for parallel optimizations of CO2 injection strategies during field-scale CO2 sequestration. BO builds a probabilistic surrogate for the objective function using a Bayesian machine learning algorithm—the Gaussian process regression, and then uses an acquisition function that leverages the uncertainty in the surrogate to decide where to sample. The IBM BOA addresses the three weaknesses of standard BO that limits its scalability in that IBM BOA supports parallel (batch) executions, scales better for high-dimensional problems, and is more robust to initializations. We demonstrate these merits by applying the algorithm in the optimization of the CO2 injection schedule in the Cranfield site in Mississippi, USA, using field data. The optimized injection schedule achieves 16% more gas storage volume and 56% less water/surfactant usage compared with the baseline. The performance of BO is compared with that of a genetic algorithm (GA) and a covariance matrix adaptation (CMA)-evolution strategy (ES). The results demonstrate the superior performance of BO, in that it achieves a competitive objective function value with over 60% fewer forward model evaluations.
孙思琦,陈永喆,王聪,胡庆芳,吕一河
《中国工程科学》 2022年 第24卷 第5期 页码 97-106 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.05.012
近年来,华北地区实施了一系列生态保护与恢复工程,植被生态状况发生了显著变化;探究区域植被恢复对水循环过程及水资源供需平衡的影响,对于完善生态恢复策略本文采用皮尔逊相关系数和莫兰指数,结合多源水参量数据进行综合性分析,阐释了植被和不同水参量的时空变化情况,甄别了植被保育与恢复下的水资源变化响应,进而探讨了华北地区水资源与植被恢复的权衡关系。研究结果表明,华北地区的生态保护与恢复工程成效显著,植被净初级生产力的增速约为恢复工程区外的2.3 倍;植被的扩张与蒸散量表现出空间与时间上的强相关性;植被恢复引起的蒸散量提高是引起水储量赤字或显著降低的主要原因为此建议,华北地区可完善生态恢复策略,在植被保育与恢复过程中考虑水资源的限制作用;以自然恢复方式为主,促进生态恢复的可持续性、水资源的可利用性。
利用水碳耦合管理实现黄土高原植被恢复的可持续发展 Article
赵富波, 吴一平, 阴晓伟, Georgii Alexandrov, 邱临静
《工程(英文)》 2022年 第15卷 第8期 页码 143-153 doi: 10.1016/j.eng.2020.12.017
碳达峰、碳中和研究进展与综述 Review
魏一鸣, 陈楷元, 康佳宁, 陈炜明, 王翔宇, 张小曳
《工程(英文)》 2022年 第14卷 第7期 页码 52-63 doi: 10.1016/j.eng.2021.12.018
碳达峰与碳中和目标(简称双碳目标)的提出为我国经济社会高质量发展指明了方向。实现碳达峰、碳中和,是一项长期而复杂的系统工程,离不开相关科学研究的支撑与指导。现有研究虽从多方面对如何实现碳达峰、碳中和这一依赖于社会经济系统化发展的命题进行了分析与讨论,但研究庞杂而分散。因此,有必要从历史文献中对这个重要命题进行系统回顾、梳理和总结,厘清相关研究发展脉络,深入挖掘其中热点和难点,凝练基础科学问题,为后续研究明晰方向,为实现碳达峰、碳中和提供支撑。基于此,本研究构建了一套知识集成分析框架,通过对国内外1105篇碳达峰、碳中和相关文献进行汇总梳理,从时空维度追踪领域内国际趋势与发展规律,从技术维度剖析研究热点及主题变迁,从行业维度挖掘支持双碳目标的关键发力点在此基础上,凝练并提出碳达峰、碳中和研究的关键科学问题,并对我国实现双碳目标的行动方案、优先任务和政策措施提出对策建议。
“碳达峰、 碳中和战略及路径”项目组
《工程(英文)》 2021年 第7卷 第12期 页码 1673-1677 doi: 10.1016/j.eng.2021.10.003
舒印彪,张丽英,张运洲,王耀华,鲁刚,元博,夏鹏
《中国工程科学》 2021年 第23卷 第6期 页码 1-14 doi: 10.15302/J-SSCAE-2021.06.001
电力低碳转型对实现碳达峰、碳中和目标具有全局性意义。本文在电力碳预算评估的基础上构建深度低碳、零碳、负碳 3 类电力转型情景,研判电力需求等关键边界条件,构建路径规划优化模型;采用 GESP-V 软件包进行优化分析,确定不同情景下包含电源结构、电力碳排放、电力供应成本在内的电力低碳转型路径;探讨并剖析煤电发展定位、新能源发展利用、清洁能源多元化供应、电力平衡等实现电力系统低碳转型亟待解决的重大问题。研究建议,加强顶层设计,稳妥规划转型节奏,保障电力供应安全;加强绿色低碳重大科技攻关,统筹电力全链条技术与产业布局;优化完善利益平衡统筹兼顾的市场机制,加快建设绿色金融政策保障体系。通过政策、技术、机制协同,推动中长期我国电力低碳转型的高质量发展。
金涌,朱兵,胡山鹰,洪丽云
《中国工程科学》 2010年 第12卷 第8期 页码 49-55
二氧化碳捕集—封存、生产生活中的节能减排和可再生能源的开发是实施低碳经济的三个核心举措。近年来提出的碳捕集—利用—封存和碳捕集—再利用—封存是更为积极的CO2减排应对策略。人类在未来必须要把宝贵的碳元素同时作为资源和能源载体循环利用,进行全程管理。
关键词: 低碳经济 碳捕集—封存 碳捕集—利用—封存 碳捕集—再利用—封存 碳的全程管理
成润婷 ,张勇军 ,李立浧 ,丁茂生 ,林靖淳 ,章春锋 ,韩永霞
《中国工程科学》 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.07.037
在国家“双碳”战略目标、欧盟碳排放交易体系改革的双重驱动下,我国制造业实施节能、减污、降碳协同增效,尽快实现低碳和零碳转型本文重点探讨了欧盟碳边境调节机制(CBAM)对我国制造业的影响,基于此梳理了近零碳制造体系的概念特征,从关键技术、计量基础、市场驱动力等主要维度出发,详细阐述了近零碳制造体系的核心内容。分别从产品制造、电力供应两方面,提炼了近零碳制造体系的技术发展方向,建议形成“源网荷”碳计量系统以细化碳排放责任;借鉴国外碳市场发展经验并分析我国碳市场发展格局,在理论层面探讨了未来我国碳市场构建路径以促进近零碳制造体系发展提出的近零碳制造体系实践方案,可为深化“双碳”背景下我国制造业高质量发展、开展CBAM背景下我国制造业低碳转型建设研究提供先导性和基础性参考。
肖建庄,夏冰 ,肖绪文,胡晓龙,丁陶,周颖,朱合华
《中国工程科学》 2023年 第25卷 第2期 页码 187-197 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.02.016
隐含碳排放限值是建筑结构碳排放量化调控与减碳目标保障的关键指标。本文从社会“碳中和”所需减碳路径出发,依据建筑结构保有与需求量中的新建与既有结构构成比例,提出减碳目标分解方法,为既有结构低碳维护与新建结构低碳设计提供与宏观年度减碳需求相匹配的限值预设依据依托“双碳”目标的减碳需求构建行业预期发展情景,得出在维持现状、常规预估、拆除限制、减量预估四类典型情景下,2022 年我国新建建筑结构隐含碳排放限值分别为442.6 kg CO,厘清了新建结构总量控制、既有结构延寿等减碳措施促使结构单体隐含碳排放限值宽松的成效。进一步从概率化调控、区域特征量化、可操作性、数据驱动优化等方面,提出了建筑结构隐含碳排放限值设定的相关建议。
王建华,朱永楠 ,李玲慧,李嘉欣,姜珊,何国华
《中国工程科学》 2023年 第25卷 第4期 页码 191-201 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.04.014
吴泽洲,黄浩全 ,陈湘生,李建军,何秋凤,李奥,黄均,林雨瀚,刘星语,王佳豪
《中国工程科学》 2023年 第25卷 第5期 页码 202-209 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.05.020
关键词: “双碳”目标;建筑业;碳排放;低碳转型
面向碳中和的近实时碳排放量化技术 Review
刘竹, 孙韬淳, 于颖, 柯丕煜, 邓铸, 鲁晨曦, 霍达, 丁香
《工程(英文)》 2022年 第14卷 第7期 页码 44-51 doi: 10.1016/j.eng.2021.12.019
穆云飞,吴志军 ,郭浩辰,贾宏杰,王成山
《中国工程科学》 2023年 第25卷 第5期 页码 111-121 doi: 10.15302/J-SSCAE-2023.05.010
式(1)~(4)中,设备的碳排放系数均是根据其全生命周期碳排放折算的单位功率碳排放系数。当08:00电负荷开始增长时,购电碳排放量下降,这是因为PV出力增加,系统以低碳排放的光伏发电代替了高碳排放的电网供电,降低了系统的碳排放量。
谢克昌
《中国工程科学》 2022年 第24卷 第6期 页码 1-7 doi: 10.15302/J-SSCAE-2022.06.001
标题 作者 时间 类型 操作
基于样地调查的地质碳储量的贝叶斯优化
Xueying Lu, Kirk E. Jordan, Mary F. Wheeler, Edward O. Pyzer-Knapp, Matthew Benatan
期刊论文