园林规划的再生与设计

园林规划的再生与设计（精选10篇）

园林规划的再生与设计 篇1

1 红色文化的含义

红色文化实际上是一个约定俗成的概念。从广义来讲, 文化是指人类创造的物质财富和精神财富的总和, 狭义则特指精神财富, 如文学、艺术、教育、科学等。毛泽东在《新民主主义论》中, 对“文化”有一个经典概括:一定的文化是一定社会的政治和经济的反映, 又给予伟大影响和作用于政治和经济。红色文化产生于革命战争年代, 其外延可扩展至新中国成立以后, 包括社会主义革命、社会主义建设时期及改革开放新的历史时期, 所形成的文化, 都是红色文化的延续和拓展。

2 陕北红色文化在现代景观规划中的表现形式与传承

2.1 红色文化在现代景观规划设计中的表现形式

在现代景观规划设计中, 红色文化往往表现在物质文化形式, 如纪念馆、烈士林园、革命公园等;非物质文化形式, 如红色歌曲、红色传说、红色影视、红色文学等等。纪念馆用历史遗物、图片、文字资料等形式重现了这段历史, 也成为探索革命遗风、追寻先烈遗迹、了解革命历史、缅怀革命先烈的红色圣地。100多件革命文物整齐地摆放在展厅, 墙壁上布展着200多块展板和照片, 详细介绍了根据地创立、发展、壮大的全过程, 并向人们昭示着广大军民同仇敌忾, 不怕牺牲, 浴血奋战的英雄气概和革命精神。展厅的正中央摆放着一个巨大的陕甘边照金革命根据地沙盘, 再现了当年根据地的发展壮大情况。

2.2 陕北红色文化在现代景观规划中的传承

红色文化在景观设计中所遵循的原则是:必须根据其时代背景及发展目标, 适用性原则、社会性原则、经济性原则、生态性原则、观赏性原则、地域性原则、历史性原则等。传承红色文化其实是建设社会主义新文化的需要。红色文化传承者、倡导者的主体是中国共产党及其党员, 尤其是党员干部, 他们是第一主体。从教育的层面来说, 党员领导干部要首先接受教育, 只有把自己教育好了, 才能当好教育者、倡导者, 这种教育和倡导才能产生效果。

3 陕北红色文化在现代景观规划中存在的问题及对策建议

3.1 存在的问题

3.1.1 景区基础设施跟不上。

景观基础设施是接待游客参观景区的物质基础, 交通不便捷, 服务设施不完善等成为红色旅游发展的关键制约因素。景区所在地是欠发达地区, 普遍存在产业结构单一、资金短缺等问题, 致使在面对突如其来的旅游高潮时, 在吃、住、行、娱、乐、购等方面的综合配套服务设施落后的问题凸显出来。

3.1.2 红色景区趋同化严重。

产业化水平不高, 形式单一, 现代科技手段利用不足, 不能展示红色旅游的内涵;很多旅游景区基本上都是模仿当年的建筑, 各风景区的差异性较小, 这使得一些游客不禁发出“怎么所有景区景点都差不多呢?”的疑问, 进而产生“游一当十”的心理, 影响景区的良性发展。

3.1.3 景区开发程度不高, 规划和区域合作不足。

有些景区包装不足, 影响游览效果, 削弱了其经济游览价值。

3.1.4 旅游区工作人员的文化素质和职业技能有待进一步提高。

工作人员不熟悉旅游, 不能俗雅共赏, 解说员与导游素质偏低, 红色旅游属于新兴产业, 讲解员素质不高, 不能充分的反映红色景区的文化内涵, 泛泛而谈, 缺少针对性, 令人感动枯燥乏味。

3.2 对策与建议

突出地方特色, 打造旅游亮点。大力推进红色文化节事的发展, 提升旅游品味, 如红色旅游研习游, 大型红歌会等。加大资金投入, 加快配套设施建设。各红色旅游景点都要进一步改善景区的道路状况, 以及相关配套设施, 不断提高旅游的参观游览的安全性和舒适度, 利用声、光、电把单调的资源陈列变得活灵活现, 使人感到如临其境、印象深刻。优化客源结构, 稳定红色旅游市场, 不断拓展发展空间, 使得红色旅游发展趋于大众化, 面向各地广大群众。发掘、利用和宣传红色资源, 旅游是一种非常行之有效的方式。现代人们的生活水平提高了, 大家都愿意出去旅游, 到爱国主义教育基地、到红色革命圣地中, 去受熏陶、受教育, 感验红色历史, 感悟红色精神, 激发红色情志, 这都是红色文化传承的新形式。

4 结论

在当代, 景观规划设计离不开文化。陕北红色文化的再生与传承也成为不可逆转的趋势, 在创新红色文化的表现形式时, 只要切实坚持贴近历史、贴近群众、贴近生活的原则, 着力强化文化的提升力、艺术的感染力、科技的拓展力, 不但不会冲淡红色历史的庄严, 不会冲淡人们心中的那份景仰。反而会让历史在可亲、可触中, 给人们带来更真切的感受和更深刻的震撼, 对那段岁月的崇敬之情油然而生, 从而涤荡心灵、坚定信仰。

参考文献

[1]张颢.当前红色旅游资源开发中存在的问题及对策[J].商场现代化, 2007 (12)

[2]李静.关于发展“红色旅游”的几点思考[J].山西大同大学学报 (社会科学版) , 2007 (2)

园林规划的再生与设计 篇2

园林灌溉对再生水回用的技术要求

摘要：结合目前再生水回用的必要性和紧迫性问题,就污水处理相关技术与工艺、再生水灌溉的技术要求与标准以及再生水园林灌溉的.管理和监测等方面,对再生水应用于园林灌溉进行了综合阐述,并提出了相应的技术要求.作 者：郝桂玉 HAO Gui-yu 作者单位：中国石油大学胜利学院化学化工系,山东,东营,257000期 刊：节水灌溉 ISTICPKU Journal：WATER SAVING IRRIGATION年，卷(期)：2007,(1)分类号：X703关键词：再生水 园林灌溉 水质标准 管理要求

太原市再生水回用规划 篇3

关键词：节水；再生水回用；规划

中图分类号：X703献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)26-0137-02

太原市地处黄土高原，气候干旱少雨，是我国水资源严重短缺的城市之一。据统计，全市人均水资源占有量为243 m³，仅为全省人均水资源量的52％，全国人均水资源量的7.4％。

随着城市化水平的提高，太原市经济持续增长，城市用水量需求也大幅度提高。自20世纪80年代以来，城市地下水位下降、水资源短缺等现象突出，成为制约城市经济和社会发展的重要因素，而解决这一问题的根本途径就是开源与节流，二者相辅相承。“开源”即：合理开发利用地下水、防治水污染、提高水资源的可利用程度、扩大可利用水资源的范围(各种类型低质水和海水利用，以及水的再利用；跨流域或地区调水)、提高供水工程系统的供水能力。城市污水资源化是将城市污、废水净化后，进行直接或间接的回用，使之成为城市水资源的一个重要组成部分。为此，太原市政府于2006年委托有关单位编制了《太原市中水回用工程规划》。

1太原市污水回用现状

2004年太原市每天污水排放总量约60万m³，集中处理量为36万m³／d，污水集中处理率61％。太原市现有污水处理厂六座，分别为北郊污水厂、殷家堡污水厂、杨家堡污水厂、河西北中部污水厂、赵庄污水厂、南堰污水厂，其中赵庄、南堰污水厂为工业废水处理厂，分别隶属于太原钢铁集团和太化集团。

太钢厂内轧钢和冶炼水闭路循环水，由赵庄污水处理厂回供4万m³／d；南堰污水处理厂利用杨家堡污水处理厂二级出水深度处理后回供太化集团2万m³／d；北郊污水处理厂回供太钢1万m³／d，用于高炉直流冷却水。由于农忙季节农灌，达不到回供量，已经停止回用。

除了对污水厂出水深度处理回用外，太原市有11家单位实施了建筑中水回用工程，合计日处理量为3 200m³。

2可利用污水量及再生水需用置

预测2010年太原市工业排水量为41.96万m³／d，生活综合排水量为28.78万m³／d，公建排水量26.91万m³／d，其他包括自然村排水量4.17万m³/d，共计101.82万m³/d。规划2010年城市污水集中处理回用率达50％以上。

(1)回供工业。太原钢铁(集团)有限公司制定了企业再生利用规划，回用规模10万m³／d；太原化学工业集团有限公司所属南堰再生水厂扩建后深度处理规模将达到5万m³／d，回用于新增建设项目和内部杂用；太原市第一热电厂生产用水取自晋阳湖，由于水位下降，目前缺水量5万m3／d，这部分水可利用污水厂的再生水；山西国际电力有限公司七期热电工程供热机组生产日耗水量约5万m³／d。

(2)再生水用于景观用水。汾河治理二期工程完工后，北延段至森林公园西门以北500 m，南延段至长风大街。由于渗漏和蒸发，平均损失水量约3.8万m³／d，利用再生水进行补充。

城西水系位于太原市古城以西，最北端在北郊污水厂附近，途经森林公园、黑龙潭公园、饮马河公园、西海子公园、南海子公园、迎泽公园。除了满足渗漏和蒸发的需要外，还需要部分水量确保水系的流动，共计需水量约1万m3／d。

(3)再生水用于城市杂用。城市绿化、冲洗车辆、浇洒道路、冲厕、施工、消防等需水量，预测2010年达到4.5万m³。

(4)可预见再生水需水量总计。2010年可预见再生水需水量总计34.3万m³／d。

3城市污水处理回用的水质及处理工艺

再生水厂水源来自污水厂二级处理出水，回用于工业冷却、城市杂用、景观水体等，如果按较低标准考虑，则用户需要再次处理，不利于中水推广。因此，再生水厂出水水质按以上3种用途中的最高标准考虑。经比较，再生水厂采用传统的混凝一沉淀一过滤一消毒的处理工艺，技术成熟、管理方便、经济可靠。

4再生水厂规划

(1)赵庄再生水厂。赵庄再生水厂已经建成，在赵庄污水厂厂区内。处理规模15万m³／d，处理水全部回用于太钢。

(2)北郊再生水厂。北郊污水处理厂的改扩建工程包括二级处理和深度处理，设计规模为8万m³/d，实际回供规模为6万m³／d。分别供给城西水系和汾河公园2万m³／d、4万m³/d。

(3)杨家堡再生水厂。杨家堡再生水厂位于杨家堡污水厂二级处理构筑物以西，设计 规模为8万m³／d,实际回供规模为6万m³/d，用于城市杂用水和汾河公园补充水。

(4)殷家堡再生水厂。2010年城南污水厂正式启动后，殷家堡污水厂彻底改建为再生水厂，再生水源为杨家堡二级处理出水。设计规模为8万m柏，实际回供规模为6万m³/d，用于城市杂用水及高新技术开发区、山西大学、财经大学等高等教育园区内的杂用水。

(5)河西北中部再生水厂。河西北中部再生水厂位于河西北中部污水处理厂东南角，设计规模为15万m³／d，回供规模为12万m³／d。分别供给太原第一热电厂5万m³/d、汾河公园2万m³／d。

(6)南堰再生水厂。南堰再生水厂位于南堰污水处理厂的西南角，由于现在的二级处理出水达不到深度处理进水水质要求，水源使用杨家堡污水厂的二级出水，日处理量为2万m³／d。拟对南堰污水处理厂改造并新增再生水处理规模3万m³／d，全部利用本厂二级处理出水，处理规模5万m³，回供太化集团。

(7)城南再生水厂。城南污水厂与再生水厂同步实施，预计2010年投产运行。其中再生水厂设计处理规模10万m³／d，回供规模8 m³／d，厂址选在城南污水厂、规划长治路之间的三角地带。回用水供汾河公园及城市杂用。

(8)规划再生水厂供水量总计。规划再生水厂的设计规模总计69万m³／d，回供规模总计53万m³／d，再生水厂及再生水管网

投资估算总计为4.1亿元。

5中水回用管网规划

中水回用管网近期按再生水厂的位置各自在附近形成一个回用管网的子系统，远期将这七个子系统连接成环。

(1)赵庄再生水厂子系统。再生水回用于太钢集团，回供管网敷设在太钢集团内部。

(2)北郊再生水厂子系统。再生水回用于城西水系和汾河公园。回用水管道出厂后，一部分沿滨河东路铺设到森林公园，进入城西水系。另一部分供至汾河公园。

(3)杨家堡再生水厂子系统。其再生水回用于城市杂用和汾河公园补水，回用水管由厂北引出沿学府街向西至平阳路，沿平阳路向北经新建路至北大街。主要供学府街以北地区的道路、绿化以及其他城市杂用水。回供汾河的管道沿学府街铺设至滨河东路，再沿滨河东路绿化带向北至森林公园门口。

(4)殷家堡再生水厂子系统。再生水回用于附近高教区及建筑小区，作为该区域的城市杂用及建筑内部中水使用。

(5)河西北中部再生水厂子系统。回供太原第一热电厂的回用水管沿新晋祠路向南，在长风西街与新晋祠路交叉口折至旧晋祠路，沿旧晋祠路南下进入一电厂。

回供汾河公园的回用水管出厂后向东至滨河西路，然后沿滨河西路的绿化带向北铺设至森林公园西门。

(6)南堰再生水厂子系统。其再生水回用于太化集团，回供管网敷设在太化集团内部。

(7)城南再生水厂子系统。其再生水回用于晋阳街以南的南部新区城市杂用水、景观用水及经济技术开发区工业用水。

6投资估算

再生水厂估算包括征地、拆迁、青苗补偿等项目，总计投资1.98亿元；回用管网估算不包括征地、拆迁、青苗补偿等项目，仅为工程费，总计投资2.35亿元；再生水回用全部工程总计投资4.33亿元。

7存在的问题及对策

(1)缺乏系统规计划。在太原市城市建设总体规划中，在水资源的综合利用方面，尤其是城市污水再生利用方面缺乏统一规划。这势必会造成重复建设和决策失误。因此，太原市再生水回用规划应纳入城市总体规划以及城市水资源合理分配与开发利用计划。就再水回用规划本身而言，还应兼顾用水大户的集中回用与分散用户的就地处理回用之间的关系。

另外，城市雨水利用、矿井水回用规划也是城市节水工作的有机组成部分，在规划编制过程中应紧密结合，统筹安排。

(2)城市污水收集与处理回供设施不到位。城市污水管网建设滞后于城市发展，二级生物处理率低。再生水设施的建设，特别是给用户输送再生水的支管建设不配套。因此，强化城市污水管网与污水处理工程、回供设施的建设是推动城市污水再生利用的关键。

(3)相关法规和政策不够完善。城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面的统一管理。而太原市污水再生利用的法规和政策还需要完善。因此，应对再生水的利用出台强制性的政策，用具体的条例对再生水的使用做明确规定。对水资源排序，真正实现优质的水用在高要求的地方，低质的水用在低需求上，实现一个水资源总的合理分配。

(4)再生水回用规划需继续完善。由于实际情况国电太一七期工程改址，实际再生水需用量减少，使河西北中部再生水厂设计规模远大于回供规模。

河西北中部再生水厂、杨家堡再生水厂回供汾河管道由河道下游远距离输送到河道上游。不仅工程造价高，而且输送距离远、垂直高差大，造成能源浪费。建议将汾河分南北二段，北郊再生水厂补充水供应北段由上游补给；南段则由河西北中部再生水厂、杨家堡再生水厂回供，补充水直接由下游进入坝前。

(5)潜在用水大户没有包含在回供范围内。1995年-2004年太原市工业取水调查结果表明，太原钢铁(集团)公司、山西省电力公司太原第一热电厂、山西焦煤集团西山煤矿总公司、山西省电力公司太原第二热电厂、太原煤炭气化集团有限责任公司、太原华学工业集团公司、太原重型机械集团公司等是太原市用水大户，而其中只有太原钢铁(集团)公司、太原第一热电厂、太原化学工业集团公司接纳城市再生水。

一方面城市再生水厂设计处理规模远大于回供规模，部分再生水找不到出路；另一方面，潜在用大户没有条件取用再生水。因此，城市再生水回用规划管网布置应萤点考虑用水量大的单位。

8结论

园林规划的再生与设计 篇4

关键词：再生设计,山东徒骇河

1 概述

徒骇河景观规划设计范围为:南起南外环路, 北至高速北路500 m, 长17km。本次设计调整范围为聊位路—聊阳路河段, 河段长度为2km, 景观设计面积约40hm2。徒骇河规划区域内总体地势平缓, 南高北低。平均海拔28~35m, 自然条件良好。河床为自然形成, 堤坝也未进行大规模的混凝土浇注。由于河流依然保留自然河道的状态, 因此河堤堤坝较高, 局部高于周边地块3m以上。整个片区的绿化景观系统未经规划, 也未形成完备的绿化系统, 堤坝内存在大量的防护林带以及部分的农田。

状水利工程遗址需进行巩固维修并充分反映历史原貌, 河岸馒头柳姿态优美, 具有场地形象特征 (图1.图2.) 。滨河大道两侧绿化带内有片植杨树林, 可作景观绿化背景。本区域周边用地规划以公园绿化用地为主, 局部配套二类居住用地。基地范围内的河滨绿地形态比较完整, 保留了较开阔的滨河开放空间。

2 设计战略

2.1国外案例借鉴

根据徒骇河的现状, 我们借鉴了德国·鲁尔区·北杜伊斯堡景观公园的设计方案。该方案了利用原蒂森公司 (August Thyssen) 的梅德里希钢铁厂 (Meiderich Ironworks) 遗迹建成。彼得拉兹先生因其在项目中的卓越工作成果于2000年获得第一届欧洲景观设计奖, 并被尊为后工业景观设计的代表人物。此则被誉为后工业景观公园的经典范例。目前的工业遗产已成人潮汹涌的广场。

北杜伊斯堡景观公园设计最突出的特色是:强调工业文化的价值, 体现在对废弃工业场地及设施保护与利用的理念和对策上, 也就是延续其原有的场地精神。通过对场地上各种工业设施的综合利用, 使景观公园能容纳参观游览、信息咨询、餐饮、体育运动、集会、表演、体闲、娱乐等多种活动, 充分彰显了该设计在具体实施上的技术现实性和经济可行性。

2.2徒骇河景观规划设计方案提出以下策略

徒骇河的景观规划设计的设计理念为:设计在保护四河头水利工程遗址的基础上, 将四河头打造成一个秉承传统历史文化精髓。集休闲娱乐、餐饮服务、精品零售、高档酒店会所、艺术创新等多元化高端服务于一体的综合性旅游休闲中心, 成为聊城市未来发展的旅游“新名片” (图5) 。

(1) 自然过程的保护和恢复:大量应用乡土物种进行河堤的防护, 在沿河地带形成了多样化的生境系统。第一部分为亲水活动区 (图6.剖面图) , 入口设有生态停车场, 临水设计了亲水木栈道, 滨河漫步道及亲水台阶, 便于人与人的交流, 充分满足人们亲近大自然的愿望。

(2) 人文过程:周边市民提供了一个富有特色的风景游赏区 (图7.剖面图) 。保留滨水带杨树林、柳树等种群。绚秋岛, 桃园山庄, 姜堤乐园的设计都很好的切合了这一人文主题。

(3) 场地精神的延续:四合头水利工程遗址是徒骇河的场地精神所在, 因此我们设立了四合头水利工程博物馆, 管道遗址借鉴了德国·鲁尔区·北杜伊斯堡景观公园的设计的理念, 强调了水利宫遗址的文化价值, 水利工程的历史故事

3 结语

园林规划的再生与设计 篇5

推进再生水利用规划建设节水型社会

结合沈阳市再生水源热泵供热工程及奥运村再生水热泵冷热源项目的实例,浅议再生水利用在城市规划中的应用及地位,并对再生水利用的有关政策及前景作了探析,为构建节水型社会作出贡献.

作 者：王芝国 周彦国 WANG Zhi-guo ZHOU Yan-guo 作者单位：沈阳市浑南新区规划设计研究院,辽宁沈阳,110015刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：35(17)分类号：X703关键词：城市 再生水 利用 规划 节水

“城市再生”与城市设计 篇6

我个人理解的城市再生主要指:城市在适应社会经济、技术发展和历史文化延续等方面的新变化时所开展的城市改建、用地功能和资源重组及相应城市环境的整治和改造。通常, 城市再生的对象主要指的是城市旧城区, 调整、改善城市旧城区的功能, 提升甚至再造城市历史城区的活力和环境品质是“城市再生”工作的重点。

国际间城市再生课题的提出具有其规律性的原因, 如20世纪60末年代以来的世界性城市产业结构调整和后工业时代的到来, 日益高涨的对人类历史遗产保护事业的热情和关注, 可持续的城市发展理念导致了人们对城市环境问题的反思等。当然也有个别国家有其特定的社会原因, 如美国在二战后发生的城市郊区化导致的城市空心化和旧区活力衰退, 这时开始了针对复兴城市历史中心区活力的“城市更新”工作, 但人们对“城市更新”缺乏社会公正的结果毁誉参半。

2007年底, 当今中国城市化水平已超过44%, 正处在发展中的波峰段。按照世界城市化发展的一般规律, 中国目前已经逐渐进入到一个发展的成熟期, 即城市建设和发展正在进入一个从“规模外延扩张”到“品质内涵提升”的阶段。不难预期, 今后大规模的城市扩张将会在日益紧缩的国土资源控制政策、城市经济发展转型和生态环境承载力等多重因素的制约下得到有效遏制。在这种宏观社会背景下, 虽然中国城市发展存在很大的地区不平衡性, 但总体来看, 大部分城市、特别是在经济发达或较发达地区的城市, 正在减缓乃至逐渐停止城市用地规模的扩张, 不同程度地进入到一个城市主导经济转型、城市功能提升、产业结构调整、环境品质再造等的发展阶段, 而这些问题均与既有城市的挖潜改造和改造再生密切相关。

事实上, 城市永远面临着保留与淘汰、新生与衰亡的挑战。城市本质上是一个新陈代谢的动态有机体。城市中的时间梯度是不可避免的, 但关键问题是如何处理好“新”与“旧”的关系, 如何把握城市文化传承、历史延续与社会经济发展的关系, 二者正是“城市再生”工作的重点所在。

从国内外目前的相关发展实践看, 城市设计因其特有的处理城市公共空间环境品质的技术属性及在城市环境改善和塑造方面的创新属性, 可以为关注“新旧关系”、环境改善和功能提升的“城市再生”发挥不可忽视的重要作用。任何“城市再生”或城市改建都带有前瞻性的考虑, 以使城市经由改建再生而具有经济持续再生的活力, 而这正是城市设计专业实践最擅长的技术工作内容和研究领域, 城市设计虽然高度关注作为城市历史地段和历史遗产的保护, 但其同时也要考虑与城市社会经济发展的有机结合, 并在地段乃至城市尺度上处理好“保护与发展”“保护与建设”“保护与利用”“保护与恢复”等方面的关系。

园林规划的再生与设计 篇7

近年来,随着我国经济水平的迅猛发展,各主要城市地铁事业也得到迅速发展,在未来几年我国将会有更多地铁线路和更多地铁列车投入运营。城市轨道车辆有频繁启停的特点,在能量回馈制动时,在附近没有其他车辆吸收电能的情况下,直流母线电压将被迅速抬高,只能通过制动电阻消耗将母线电压维持在安全范围。这样既浪费电力资源又使工作环境温度升高,随着地铁运营车辆的增加,电力资源的浪费也越来越突出。

目前,吸收装置所采用的吸收方案主要有电阻耗能型、电容储能型、飞轮储能型和逆变回馈型等4种。其中电阻耗能型是将制动能量消耗在吸收电阻上,这是目前国内外应用比较普遍的方案,该方案控制简单、工作可靠、应用成熟,其主要缺点是该方案只能将电能转换为热能排掉,造成能源浪费,而且电阻散热会导致环境温度升高,因此需要相应的通风装置,增加了相应的电能消耗;电容储能型是将制动能量吸收到大容量电容器组中,当供电区间有列车需要取流时将所储存的电能释放出去,其主要缺点是要设置体积庞大的电容器组,且电容因频繁处于充放电状态而导致使用寿命短;飞轮储能型的基本原理与电容储能型一样,只是储能元件为飞轮电机,但由于飞轮长时间处于高速旋转状态,且飞轮质量也很大,故摩擦耗能问题严重,飞轮工作寿命短;逆变回馈型是将车辆制动时的直流电逆变成工频交流电与车站内380 V电网并网,将电能消耗在站内电梯、照明、通风等用电设施上,该吸收方案有利于能源的综合利用,实现了节能,但是技术复杂,设备投资很大。综上所述,除电阻耗能型外其余3种方案都充分利用了再生能量,但也均有各自的缺陷,因此目前国内尚无相应的成熟产品。但从能源的角度看,这是个必然的发展趋势,因此有必要对其进行深入研究。

本文提出采用容量较小的制动电阻加四象限能量回馈装置来实现有效的能量回馈,在一般制动工况下,当母线电压高于预设值时通过四象限变流装置将能量回馈到电网;在特殊工况下(四象限变流器故障或多台机车同时制动使直流母线电压高于警戒值时),通过制动电阻消耗能量使母线电压维持在安全范围内。

1装置的基本工作原理

该装置的直流侧与牵引变电所中的整流器直流母线相联,其交流进线接到交流电网上,当再生制动使直流电压超过规定值时,逆变器启动并从直流母线吸收电流,将再生直流电能逆变成工频交流电回馈至交流电网。

一旦逆变吸收消耗不了该能量,将引起电网电压进一步上升,当电网电压升到第二级判断电压时,电阻斩波器立即投入工作,电阻吸收装置将再生制动能量消耗,稳定电网不再上升,确保列车充分有效利用电制动。装置的基本工作原理如图1所示。

2主要技术参数

直流输入

最大输入功率1 200 k W

输入电压DC1 500 V~1 860 V

允许电压波动范围DC1 500 V~1 900 V

直流侧电流680 A

峰值电流750 A

短时电流750 A 20 s

交流输出

额定输出功率1 000 k W

输出电压:AC380 V三相四线制

输出电流AC1520 A

额定电网频率范围50 Hz±5%

总电流谐波畸变率≤5%(额定功率)

功率因数>98%(额定功率)

系统

转换效率>90%

防护等级IP23

冷却方式强迫风冷

工作温度-25℃~+55℃

相对湿度0%~95%,无冷凝

控制方式SVPWM

工作制间歇工作制

3装置的组成

逆变装置主要由直流进线柜、交流出线柜和逆变控制柜构成,根据检测到电网电压和制动功率的大小,调节IGBT的导通角,以控制回馈电流,实现制动功率平滑回馈。

1)直流进线柜主要由直流快速断路器、直流隔离开关、平衡电抗器和进线熔断器等组成,实现直流进线滤波、故障隔离和过电流保护等功能。

2)逆变控制柜主要由IGBT模块、风扇散热装置、电压电流传感器、逆变控制板、PLC、状态显示面板和半导体保护快速熔断器等组成,实现电网电压检测、回馈装置自动转换以及各种参数显示等功能。

3)交流出线柜主要由自耦变压器、交流断路器、过电压吸收设备等构成,实现交流电流输出、过电压吸收和滤波等功能。

4装置的控制策略

装置的主要功能是维持网压恒定,该装置针对供电电压为DC 1 500 V的地铁线路,将网压波动范围取为900~1 900 V,根据以往经验设置逆变器吸收的控制电压为1 680 V,电阻吸收的控制电压为1 640 V~1 800 V(可调),设计时可根据地铁线路的实际情况进行调整。

1)列车运行状态的判断。列车的运行状态可以通过比较线网电压U网和空载电压U空来判断。

判断U网≥U空有3种情况,即停站、故障、再生制动,为躲开前2种情况,设置判断基准电压为UP=U空+ΔU,但由于网压存在波动,实际取UP=U空+ΔU+UδV,这里波动电压UδV可由现场试验获取一个经验值。

2)逆变吸收控制。当电网电压升到第一级判断电压(1 680 V)时,逆变器开始工作,采用SVPWM控制方法将直流电逆变转换成AC380 V电压,自动跟踪市电AC380 V并网向用电负载供电,将再生能量消耗在用电设备上。

3)电阻吸收控制。一旦逆变吸收消耗不了该能量,将引起电网电压进一步上升,当直流侧电压检测值高于1 700 V时,开通斩波器,然后系统再根据网压大小进行PID实时运算,自动调节输出PWM的占空比,即调节斩波器的导通角,改变各相电阻等效阻值,直至网压低于设定的吸收电压值后,关闭斩波器,使吸收装置处于待命状态,等待下次车辆的再生吸收;当直流侧电压检测值低于1 620 V时,封锁PWM输出,关闭斩波器。

5系统仿真及结果分析

再生制动仿真系统由3个部分组成,分别是整流模块,车辆模块和逆变回馈模块,通过含有电阻和电感的导线来模拟轨道。

整流模块功能是对交流电机进行24脉波整流,输出直流1 500 V,车辆模块模拟制动列车运行,额定电压交流1 100 V,额定电流75 A,额定功率105 k W,交流电机定子电阻0.087Ω,定子电感0.8 mH;转子电阻0.228Ω;转子电感0.8 mH;磁感0.226 mH。

逆变回馈吸收模块在母线电压超过1 620 V时开始工作,工作频率为8 000 Hz。

轨道电阻0.038 65Ω/km,电感1.481 5 mH/km。

将上述参数输入到如图2所示的Matlab/Simulink模型之中,经过计算可得如图3所示的仿真结果图。

由图3可以看出,该系统模型较好地仿真了制动列车再生制动过程及吸收过程,其中第一条曲线是定子电流变化曲线,第二条是转速变化曲线,第三条负载力矩曲线,第四条直流母线电压的仿真波形,第五条是吸收功率变化情况。

制动列车在t=1.2 s时开始刹车,此时电机的转速减少,负载力矩减小,此时开始再生制动过程,直流母线明显升高,超过了阀值电压,控制IGBT吸收电路开始工作,在1.56 s~1.68 s这段时间内,从图中可以看出直流母线电压稳定在1 620 V,在制动结束后,电压恢复到正常范围之内。可吸收的最大功率大约为32 k W。

6结语

本文提出的电阻-逆变混合吸收装置,控制简单,安全可靠;系统首先满足逆变吸收,一旦逆变吸收不能完全吸收车辆再生能量时,电阻吸收投入,保证了车辆可靠电制动;一旦逆变吸收单元发生故障,系统自动将其切除,由电阻吸收单元承担,保证了车辆再生制动和系统的安全可靠。仿真实验表明该系统方案的可行性。

参考文献

[1]王彦峥,苏鹏程.城市轨道交通再生能量回收技术方案的研究[J].电气化铁道,2004(2).

[2]孙延焕.再生制动吸收设备的应用介绍[J].电气化铁道,2005(3).

[3]叶芹禄,周伟志.浅析城市轨道交通列车再生制动能源的转化和利用方案[J].铁道勘测与设计,2009(3):60-63.

泡沫沥青冷再生混合料设计与应用 篇8

1 原路状况

贵遵公路K128+300～K141+000路段经10多年的运营,目前病害表现为裂缝类、松散类、变形类和其它类。原路面结构为:6 cm中粒式沥青混凝土上面层+8 cm粗粒式沥青混凝土下面层+35 cm水泥稳定碎石基层+19 cm级配碎石底基层。通过对该路段检测表明,路面国际平整度指数IRI普遍在4.0m/km以上;横向力抗滑系数均在30以下;路面车辙深度为25～50 mm,属重度车辙。该路段病害严重,为确保道路的正常运营,对该路段的病害进行彻底的维修处理。

2 维修设计方案

综合考虑气候条件、筑路材料、路基情况及路面结构的代表性和适宜性,并结合国内外已有的再生技术应用的成功经验。对冷再生路段先铣刨原路面的6 cm面层,然后对原8 cm厚沥青下面层和12 cm水泥稳定碎石基层用泡沫沥青进行就地冷再生,最后再加铺4 cmAC-13+6 cmAC-20。

3 泡沫沥青冷再生混合料设计

3.1 原材料分析

3.1.1 铣刨料

铣刨料筛分结果分别见表1、表2。

根据铣刨料的筛分试验结果可知:(1)基层混合料最大粒径为50 mm,4.75 mm以上颗粒所占比例达到62.8%,0.075mm以下颗粒含量为0.7%。原基层材料中4.75 mm以上颗粒级配接近于JTJ 034—2000《公路路面基层施工技术规范》的级配偏下限;(2)下面层混合料最大粒径为31.5 mm,其4.75 mm以上颗粒所占比例达到68.2%,基本能满足JTJ 034—2000的级配要求;而2.36 mm以下颗粒含量均小于JTJ 034—2000的要求。0.075 mm以下颗粒含量仅为0.2%。

3.1.2 添加料

从铣刨料的筛分结果可知,仅是铣刨料不能满足级配要求,再加上泡沫沥青与集料接触时,瞬间会发生破裂,形成无数的沥青小点,包裹、粘结混合料中的粉料(小于0.075 mm),导致铣刨料中细料偏少,这就需要添加细料来改善级配。添加料筛分试验结果见表3。

3.2 级配选择

根据维修方案要求,进行了未掺加细集料级配和掺加细集料级配对比试验。同时,应当避免水泥用量超过1.5%,否则会对稳定层的柔韧性产生不利影响。级配1:m(基层料)∶m(面层料)∶m(水泥)=64∶34.5∶1.5。级配2:m(基层料)∶m(面层料)∶m(机制砂)∶m(水泥)=47.35∶36.15∶15∶1.5。

级配1和级配2的合成级配曲线见图1。

由图1可知,级配1和级配2合成级配曲线的部分点位于维特根推荐的经验允许下限之外,同时级配2的曲线较级配1理想,根据以前工程实践经验证明,级配2曲线基本能够满足要求。

3.3 拌合用水量

泡沫沥青混合料在拌和与压实时需要加入一定的水,以保证较好的拌和效果与压实度。加水可以促进集料结团的分解,同时在拌和过程中有利于沥青的扩散,另外水在集料基体间充当润滑剂。然而过多的水会影响压实效果及混合料强度,因此拌和压实过程必须确定最佳拌合用水量。

依据JTJ 057—1994《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》,采用重型击实试验确定最佳含水量和最大干密度。结果为:级配1的最佳含水量为5.9%,最大干密度为2.246 g/cm3;级配2的最佳含水量为6.02%,最大干密度为2.255 g/cm3。

根据德国《维特根冷再生技术手册》中提供的经验公式,一般拌合用水量为最佳含水量的75%～85%,本项目最终确定拌合用水量为最佳含水量的80%。

3.4 沥青发泡试验

为了找到最佳的发泡性能,首先对仪器进行了标定,根据标定结果,所用发泡机沥青流量为100 g/s,根据此结果调整相应的喷水量[2]。

本试验采用70号埃索和70号中海油2种沥青进行对比。试验选择3种温度150、160、170℃,发泡用水量分别为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%。气压为4 MPa,水压为5 MPa。2种沥青发泡试验结果分别见表4、表5。

从表4、表5可见,中海油沥青的发泡效果比埃索沥青好,故本项目选用中海油沥青作为发泡沥青。再根据3种发泡温度下的性能关系曲线确定中海油沥青的最佳发泡条件:温度160℃,含水量2.5%,膨胀比24,半衰期11.6 s。

3.5 劈裂抗拉强度

按照JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中劈裂抗拉强度试验方法进行试验,结果见表6。

从表6可以看出,选用级配2,即添加部分细集料,能更好地保证劈裂抗拉强度,级配2的最佳沥青用量为2.50%,此时的干劈强度为0.61 MPa,湿劈强度为0.55 MPa,残留强度比为90.2%。

3.6 配合比验证

配合比验证试验结果见表7。

对上述配比混合料的性能进行了验证试验,结果表明,马歇尔试验、残留稳定度比、冻融劈裂强度、最大理论密度、无侧限抗压等指标满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求。

4 结语

(1)通过添加1.5%的水泥和15%的0.036～0.475 mm细集料来改善再生混合料级配,经优化改善后的合成级配曲线基本能够满足维特根推荐的经验曲线要求。

(2)对埃索、中海油70号沥青进行发泡试验表明,后者的发泡性能较前者优越。中海油70号沥青最佳发泡条件为:沥青温度160℃、发泡用水量2.5%、膨胀比24、半衰期11.6 s。

(3)根据配合比设计泡沫沥青冷再生混合料,其马歇尔试验、残留稳定度比、劈裂强度等指标满足规范要求,可以用于高等级公路的基层。

参考文献

[1]拾方治,赫振华,吕伟民,等.泡沫沥青混合料设计方法的试验研究[J].公路交通科技,2004(10):1-4.

园林规划的再生与设计 篇9

医院供应室担负着全院的再生医疗器械回收、清洁、包装、灭菌、贮存、发放等工作,是医院的重要组成部分。随着医院规模的迅速扩张,再生医疗器械的品种和数量呈快速增加趋势,做好这部分器械包的高效、科学管理成为医院管理工作的重要内容[1],研发一套再生医疗器械管理信息系统势在必行。

传统的管理模式存在很多问题,主要表现在:(1)物件经常丢失,错拿错放、过期失效等;(2)发现某一炉次灭菌存在问题物品包时,难以及时召回同一炉次灭菌的其他物品包;(3)相关信息存档困难,无法实时检索,归档整理困难;手工记录无法及时、准确提供全面可靠的管理数据,以应对举证倒置的法律环境;(4)面对检查时,手忙脚乱;(5)供应室灭菌物品无法做到快速、准确、方便地追溯到源头和患者;(6)供应室内部管理难以做到过程控制和全面质量管理;(7)全成本核算时需要花费大量精力和时间,并且事倍功半。

2 射频识别(radio frequency identification,RFID)技术

RFID[2]是一种非接触式的自动识别技术,它通过无线射频信号自动识别目标对象并获取相关信息。识别过程不需人工干预,并可工作于各种恶劣环境。RFID系统由电子标签、阅读器及软件系统3个部分组成[3,4]。其中,电子标签由天线与集成电路2个部分组成,天线用来接收和发射信号;集成电路部分的功能是处理和存储信息,对射频信号进行调制和解调。阅读器是读取电子标签所存储信息的设备。软件系统根据不同业务需求定制开发,其主要功能是对从电子标签中读取来的信息依据具体的业务情况做进一步的分析利用。

RFID的工作原理是将RFID电子标签安装在被识别对象上以后,当其进入磁场时,电子标签与阅读器之间建立起无线方式的通讯,电子标签向阅读器发送存储在芯片中的产品信息,阅读器接收信息并进一步分析和解码后,传送给信息系统进行数据处理。

RFID被称为信息产业的又一次革命,已经广泛应用于工业自动化、商业流通和医疗等领域。RFID技术与一维条形码相比,具有很多优点:(1)RFID识读器能同时扫描多个标签带;(2)RFID阅读器不受存储容量的限制,能储存几千个字符信息;(3)RFID不需要有线识读器而且通讯距离较长,最大读取距离可达5 m;(4)RFID对环境变化有较高的耐受能力,电子标签可以用酒精擦拭,更适合在医疗行业推广应用。

3 基于RFID的再生医疗器械管理信息系统总体设计与实现

3.1 系统总体结构设计

基于RFID的再生医疗器械管理信息系统总体设计目标是利用RFID技术建立一套完整的再生医疗器械过程管控和可回溯系统。从再生医疗器械的回收、清洗、打包、灭菌、发放,到术前核对,最后到术后清点,实行全程监控,做到每个再生医疗器械都能向上追溯到清洁者、打包者等信息,向下追溯到手术医生和患者个人;同时能随时查询再生医疗器械的库存、计费及所处状态。基于RFID的再生医疗器械管理信息系统的总体结构如图1所示。

基于RFID的再生医疗器械管理信息系统可分为三大部分:供应室管理模块和供应室业务模块及使用科室管理模块。供应室管理模块包括人员管理、权限分配管理、标签管理、责任管理、质量追踪、耗损管理、绩效管理、库存管理以及统计分析功能;供应室业务模块包括再生医疗器械从“回收”开始、经过“清洗”、“打包”、“灭菌”,到最后“发放”的过程管理;使用科室管理模块包括术前核对、使用登记、术后清点和追溯管理等功能。软件流程图如图2所示。

3.2 系统详细功能设计

RFID技术在再生医疗器械管理系统中具体应用,主要是通过打包时医疗器械基本信息与RFID标签对应关系的建立、科室领用信息录入、患者使用医疗器械信息的登记、器械各种情况退回手续的处理、术后清点等多个步骤来实现的。

由于再生医疗器械在供应室时,并不总是以器械包的形态存在于全过程,为了真正做到全程可追溯,我们设计了两种类型的RFID标签:一种是供应室容器上使用的RFID标签,从器械回收后到打包前,是按器械类型来分类存放的;另一种就是通常说的贴于器械包的RFID标签,该标签生命周期长,在器械打包时生成,存在于灭菌、发放、使用和回收等诸多环节。器械处于两种不同的标签过渡环节时,做好相应的增减操作及特殊情况备注说明是保证器械全程可追溯的关键步骤。

为此,在数据库设计时,除了通常的信息外,在相关表中增加了字段信息,用来记录单个器械的流动情况和特殊情况备注,即从哪个RFID标签中回收来的,又到了哪个新RFID标签中去了;同时当有特殊情况需要标明时,在相应位置做好备注信息。依据此信息,可以统计出某时间段内每一单个器械的使用频次,从而可以精确估算某品牌、某批次器械的使用寿命,为补充和采购器械时提供参考。

3.2.1 回收管理

使用过的或者过期的可再生医疗器械包回收至消毒供应中心,要在器械RFID标签中增加记录,同时在器械包RFID标签中减少记录,当特殊情况如:器械遗失、损害等需要说明时,要做好备注。所有操作都要在数据库系统中做好记录,以方便随时查询某个时间段内回收器械包的数量以及遗落、丢失器械的情况,对确实丢失或损坏的器械按价计入科室成本。回收的器械选用合适的清洗筐盛放,器械在随后的清洗、烘干和上油等环节始终固定这个容器,容器上有RFID电子标签,用来记录里面盛放器械的信息,包括器械的种类、数量、规格等。

3.2.2 清洗管理

采用正确的清洗方法不但可以延长器械的使用寿命,而且减少被污染的机会,保证灭菌质量。根据物品性质对回收器械进行分类清洗,如:带有管腔的一些器械可以使用高压水枪和高压气枪进行清洗,一些精细器械可以用超声清洗机加以清洗。系统与清洗器实现互联,自动读取清洗器工作日志,记录清洗设备的相关数据,如水温和水压等。

3.2.3 打包并绑定标签

对清洗合格的器械按种类打包并绑定RFID数据标签,同时从相应的器械RFID标签中减少记录。RFID标签可以重复使用10万次,使消毒成本大大降低,同时也消除了手术器械使用过程中的浪费现象。RFID标签内容包括器械包类型、器械种类和编号、数量、包装人员编号、包装日期等信息。

3.2.4 灭菌管理

记录灭菌锅次锅号,并记录每个器械包灭菌过程中的温度、压力等实时数据。该模块不但可以实现对每个器械包灭菌过程中的温度、湿度等时间曲线的实时显示和查询,而且可以查询灭菌设备在任何时候的工作状态。一旦发现异常,及时检修设备,从而杜绝不合格的器械包下发到使用科室。

3.2.5 发放管理

该系统与医院信息系统(HIS)整合,使用科室通过客户端发送电子申请单,供应室提取科室申请并根据申请单生成出库单据,在配送前打印出本次要配送的所有器械包的出库单据,使用科室在接受器械包的同时在出库单据上签字确认,作为纸质依据保存在供应室。出库单据信息包括器械包申请人、申请科室、接收人、出库时间、出库数量、出库金额、配送人员、有效期等信息。

3.2.6 术前核对

使用科室手术前对包内物品清单与RFID标签中记录的明细进行数目、品种及合极与否等方面的核对。如果不一致,立即联系供应室调换或做退回处理。

3.2.7 使用登记

录入使用再生医疗器械的患者ID号,系统会自动显示患者的基本信息及本次住院费用信息与押金结余情况;读取患者将要使用的再生医疗器械包上的RFID标签,系统将自动把该再生医疗器械信息与患者基本信息、手术医生和护士等信息相绑定,以方便今后随时追溯查询。同时,将再生医疗器械包的服务价格计入使用科室成本,以方便成本核算调用。

3.2.8 术后清点功能

器械数量的准确交接是一个重要环节。术后信息系统列出手术过程中使用过的全部器械物料的基本信息,以方便工作人员进行核对及与供应室回收人员进行器械交接,最大限度防止物品遗落。

3.3 系统功能实现

基于RFID的再生医疗器械管理信息系统软件实现包括数据库和应用软件实现[5],其中数据库依托于“军卫一号”数据库系统,如患者基本信息表、科室字典表等直接应用“军卫一号”中现成的表,除此之外,还需要添加20多个表,在数据库中新建CSSD用户,创建新的表空间TSP_CSSD,新建再生医疗器械包名称表,再生医疗器械包服务价格表、患者再生医疗器械使用情况表等20多个相关表。

其体系结构设计采用较为广泛的C/S两层结构[6,7],其中服务器端为Windows 2003+现行HIS后台数据库(Oracle10g服务器端),客户端为Windows 2000/XP+Oracle客户端。前台开发工具则采用SYBASE公司的快速应用开发工具PowerBuiler11.0。

3.4 系统优点

本系统应用RFID技术作为管理的手段,实现了再生医疗器械可追溯管理和数字化管理的目标。与传统的管理模式相比具有很多优点:(1)通过使用召回功能,快速准确地追踪与召回过期或存在问题的物品;(2)在产品使用期限内,始终知道物品所在的位置和所处的状态;(3)通过RFID阅读器快速、客观录入操作流程的每一步[8,9],彻底切断被污染记录纸可能造成的污染途径;(4)数字化记录消毒、灭菌等设备的相关信息,例如温度和压力等;(5)实现对一次性物品管理,包括按批次管理有效期和质量跟踪等;(6)可实现单个器械维护与跟踪管理;(7)准确统计工作量,如清洗、消毒灭菌设备工作及状态和维护记录等;(8)生成各类基于动态过程的数据报表,提供管理决策支持和多维数据分析;当发生医疗事故时,可以为确凿的举证提供相关材料,使医院和患者的利益都得到有力保障。

4 结论

本系统使用1 a多来,把供应室的管理水平提升到了一个新的台阶,其整个流程更智能化、标准化和规范化。首先,系统理清了各员工的责任,把责任落实到人,并提供统计任意时间段内各员工的工作量情况功能,从而增强了工作人员的责任心,提高了工作效率;其次,使再生医疗器械的查询、跟踪和库存管理变得更为清晰有效,1 a多来丢失和损坏的器械数量减少50%,电子标签可以反复读写十万余次,节约了大量成本;最后,系统将关键数据加密后存储在标签里,提高了安全性。

参考文献

[1]Anitesh Barua.Assessing the Financial Impacts of RFIDTechnolo-gies on the Retail and Healthcare Sectors[EB/OL].(2006-02-13)[2011-10-29]http://www.rfidsolutionsonline.com/download.mvc/As-sessing-The-Financial-Impacts-Of-RFID-Techn-0001?VNET-COOKIE=NO.

[2]林济南.基于RFID的高值医用耗材管理信息系统设计与实现[J].计算机与现代化,2011,27(6):171-174.

[3]施巧莲.RFID电子标签与条型码之比较[J].大学图书情报学刊,2009,27(1):69-70.

[4]乔永峰,曹美玲.射频识别技术研究[J].工业控制计算机,2010,23(6):71-73.

[5]杨丰,温铁祥.基于c/s模式的医疗耗材管理系统设计与开发[J].医疗卫生装备,2006,27(9):45-47.

[6]关致威.RFID在库存管理系统中的应用[J].计算机工程应用技术,2009,5(4):980-983.

[7]王振军.医用特殊耗材物流封闭式管理信息系统的研究[J].河北北方学院学报,2006,23(2):77-78.

[8]吴剑敏.基于RFID技术的应用数据模型研究[J].微计算机信息,2007,24(26):37-40.

园林规划的再生与设计 篇10

减少煤炭、石油等化石燃料的消耗,提高可再生能源的利用水平,是中国实现低碳发展的重要途径。电力系统,尤其是发电环节,担负着一次能源向二次能源的转换任务,承担着更多的减排责任。改变电源结构,提高可再生能源等清洁能源发电技术的应用比例是实现电力系统低碳发展的最为直接有效的手段。电力双边合约交易具有交易手段灵活、交易内容广泛和交易过程公平等特性,能为推进可再生能源有序并网起到积极的支撑作用。

国内外针对电力市场合约交易的相关问题展开了许多研究[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]。在英国,以双边交易为核心的电力生产交易监管体系一直伴随其市场化进程。其可再生能源与常规电源电能交易机制没有差别,都是通过远期、期货双边交易中签订双边合同约定在未来某一时间进行交易,结算时政府会对可再生能源电源进行相应的补贴,而且电网全部接纳可再生能源电源输出的电能。因此,对于尚处在电力工业市场化改革初期的中国电力双边交易,尤其是考虑可再生能源发电容量的双边交易,具有极强的借鉴价值。本文借鉴英国电力交易新模式,提出考虑可再生能源的双边合约交易模式,并建立了考虑电网企业收益最大化和发电企业收益最大化的双边交易优化模型。

1 包含可再生能源的电力双边交易计划的形成机制

可再生能源的发电时间和发电量存在极大的不确定性。为了保证交易电量如期交付,系统运营机构就必须通过平衡机制从现货市场中购入相应的电量(常规机组发电量)弥补合约市场中的电量缺口。也就是说,市场交易主体通过签订双边合约来稳定短期市场的价格波动,通过合约计划缓冲可再生能源输出电量的不平衡。这就要求购电方能够通过合约获取相应的可再生能源发电量,同时按照一定的交易规则在现货市场中自由地销售和购入电量。对双边交易进行计划优化意味着合约期内每一时段交付给购电方的电量是确定的,合约交易根据其结束时间排定。

通常为了鼓励可再生能源的发展,可再生能源发电量全部进入双边合约市场。由于可再生能源机组与常规机组的电能一起交易,并不进行区分,因此,对于包含可再生能源发电量的双边合约就需要通过一种平衡机制从现货市场中购电,确保交易电量能够如期交付。合约签订双方所追求的利益不同,发电企业偏好在电价更高的现货市场中交易,在增加现货市场中电能交易的同时削减双边合约确定的电量;同时,这对电网企业减少从现货市场中购电,增加合约交易电量也是有利的。

中国电力双边交易合约应涵盖从周到年时间跨度不等的中期双边合约。考虑到目前节能减排工作和低碳发展模式的要求,在电力双边合约市场需要保证清洁能源的发电容量占有一定的比例。以中长期合约的形式签订可再生能源发电量的双边合约,更易于在实现保证系统安全稳定的前提下,完全消纳可再生能源发电量。发电企业和电网企业可以根据市场情况在现货市场中调剂合约电量,但原则上必须保证合约电量正常交付。签订双边合约的双方中,供电方包括常规火电企业和可再生能源发电企业,购电方为电网企业。电网企业从发电企业购得合约电量后按照销售电价销售给终端用户。合约双方都会对现货市场中的价格水平作出预测,其中,由电网企业确定每一时段双边合约交易电量,发电企业必须保证交付电量与用户需求一致。

中国电力双边合约交易计划机制的交易过程如图1所示。在这种交易计划机制下,可再生能源发电量全部进入合约市场被消纳,常规火电发电量大部分进入合约市场,也有少部分进入现货市场。对常规火电企业而言,当其实际发电量不能满足已签订的双边合约电量时,也可以从现货市场中购入相应的电量弥补合约市场中的不足;对电网企业而言,当合约市场中交易电量富余时,可以将合约市场中的电量在现货市场中售出,实现更多的收益,但是必须保证可再生能源的优先消纳。从整体上看,包含合约市场和现货市场的双边交易计划机制就形成了一种平衡机制,在确保可再生能源发电出力最大化的同时,保证了整个市场的供需平衡和价格稳定,也使得交易双方的收益最大化。

2 电力双边交易计划的优化模型

为了实现上述电力双边合约交易的计划优化机制,合约期内的交付电量是确定的。假定将合约期等时段分为N等份。为简洁起见,并未考虑市场中的输电成本和辅助服务费用。同时还假设电网企业仅会达成一项双边交易。

2.1 电网企业追求收益最大化的数学模型

电网企业追求收益最大化,其目标函数为:

式中:S1为电网企业的期望收益;E为数学期望的表示符号;Pe,t为终端零售电价;ps,t为时段t现货市场预测电价,是一随机变量;ve,t为时段t出售给终端用户的电量;vsg,t为时段t电网企业从现货市场中购入的电量;vcs,t为时段t电网企业通过双边合约在现货市场中出售的电量;M为电网企业的双边合约电量;pc为合约价格。

时段t内输送给终端用户的电量为vcc,t+vcg,t+vsg,t而时段t双边合约下发电企业交付给电网企业的电量是vcc,t+vcg,t+vcs,t。其中,vcc,t为时段t可再生能源发电企业的售电量;vcg,t为电网企业销售给终端用户电量中通过双边合约购得的电量。由于Mpc是常数,期望收益最大化等价于现货市场和零售市场中的期望销售利润R1最大化,因此,可用下式代替式(1):

约束条件如下:

1)合约量总量平衡约束

2)销售给终端用户的电量平衡约束

3)双边合约下特定时段内的交付电量约束

式中:vtmin和vtmax分别为时段t合约交付电量下限、上限。

4)非负变量约束

除式(3)～式(6)外,其他的约束条件,如现货市场中购买和销售的约束条件也可考虑在内。

求解式(2)～式(6),电网企业即可确定合约期内交付电量vt(t=1,2,…,N)的预定计划,并向发电企业发布。

2.2 发电企业追求收益最大化的数学模型

发电企业追求收益最大化,其目标函数为:

式中:S2为发电企业的期望收益;Ct(·)为发电企业在时段t的生产成本函数;vths,t为时段t常规火电企业在现货市场中出售的电量;vsc,t为时段t发电企业从现货市场中购得的电量;vthc,t为时段t常规火电企业通过双边合约出售的电量。

发电企业的发电量为vcc,t+vtbc,t+zths,t,发电企业向电网企业支付的电量是vcc,t+vthc,t+vsc,t。由于Mpc是常数,期望收益最大化等价于现货市场和零售市场中的期望销售利润R2最大化,因此,可用下式来代替式(7):

约束条件如下:

1)每一时段内的发电量上下限约束

式中:vgtmin,vgtmax分别为发电企业在时段t的发电量下限和上限。

2)每一时段内双边合约规定的交付电量平衡约束

式中:vt为发电企业在时段t的发电量。

3)变量非负约束

式(2)～式(6)以及式(8)～式(11)是具有随机初始信息的高维多区间优化问题,约束条件(式(3))和(式(10))使得各时段内vt相互依存,某一时段内交付电量的增加会导致另一时段交付电量的减少。可采用非平凡数值程序来求解式(2)～式(6)以及式(8)～式(10)。

3 电力双边合约交易动态规划方法

通过动态规划手段[13],将式(2)～式(6)的整个问题分成N个更小的子问题进行计算,可以用下式表示时段t的目标函数(式(2)):

式中:t=1,2,…,N;R1t(ps,t,vt)为电网企业在时段t内获得的收入;vD,t为时段t+1至N期间按双边合约输送的电量;Ft(vD,t)为从时段t末一直到合约结束期间获得的收入,称函数Ft(vD,t)为时段t的未来收益函数(future revenue function)。

设定以下几个相关量:vDi,t(i=1,2,…,n)为从时段t开始按双边合约交付的电量,称vDi,t为时段t的合约状态,n为合约状态数量,vDi,t介于和M之间。在这一时间跨度内,这是均匀分配vDi,t的最佳方式。针对每一个vDi,t求解式(12)和式(3)～式(6),得到Fi,t(vD,t),Fi,t(vD,t)(i=1,2,…,n)是未来收益函数Ft(vD,t)的取点,如图2所示。

3.1 动态规划逆向算法与前向算法

在目标函数(式(2),式(8)和式(12))的期望值计算中,假设离散价格水平pst,t(j=1,2,…,m),每一价格水平的期望概率为ξj,t。本文建立了一种双边合约交易计划计算的动态规划算法,该算法具有顺逆推算特点。

1)逆向算法

步骤1:除了第1个时段只有几个数值为设定外,对于时段t,为了构建精确的未来收益函数,vD,t可设定10～12个值。vDi,t的数值显示了从时段t开始通过双边合约获取的电量。

步骤2:对时段t设定几个离散的随机现货价格psj,t(j=1,2,…,m),每一价格水平的期望概率为ξj,t。

步骤3:从最后一个时段开始计算。对于时段N,求解每一合约状态vDi,N(i=1,2,…,n)。目标函数为:

要求满足约束条件式(4)～式(6)和以下条件:

在时段N时,FN(vD,N)等于0。对每一个i而言,式(13)中的最优函数值都是时段N—1的FN-1(vD,N-1)上的点。

步骤4:利用最小二乘法处理步骤3得到的FN-1(VD,N-1)上的点。线性或二次函数FN-1(vD,N-1)表示时段N-1的未来收益期望值。

步骤5:求解时段N-1每一个合约状态vDi,N-1(i=1,2,…,n)。目标函数为:

满足约束条件式(4)～式(6)和以下条件:

式(15)中的函数值是时段N-2中未来收益函数上的点,其中,i=1,2,…,n。

步骤6:与式(15)～式(17)求解相似,对时段N-2,N-3,…,2内式(4)～式(6)进行求解。构建时段N-3,N-4,…,1内的未来收益函数。时段2形成的未来收益函数是时段1的未来收益函数。

2)前向算法

利用最初构建的未来收益函数,推算过程考虑了时段1,2,…,N,函数Ft(vD,t)(t=1,2,…,N-1)从逆向推算中可以得到。

步骤1:对于时段1,求解以下问题模型:

满足关于时段1的约束条件式(4)～式(6)和以下条件:

步骤2:对于时段2,

满足关于时段2的约束条件式(4)～式(6)和以下条件:

通过求解前一阶段的最优问题可以得到vcg,1,vcs,1的值。

步骤3:对剩余时段3,4,…,N继续进行计算。

前向推算逐步得到了变量vcg,t,vsg,t,vcs,t,vD,t(t=1,2,…,N)的最优值,可以确定双边合约下的交付电量。

由于时段t的数量N非常庞大,最优化问题式(2)～式(6)和式(8)～式(11)中变量数目大。现货价格ps,t具有随机性,在每一独立时段t中所要考虑就是预计价格ps,t的动态信息。

3.2 动态规划改进算法

为提高优化算法计算效率,在上述动态规划算法的基础上,把逆向算法和前向算法结合起来,从前向算法的始点和逆向算法的终点同时开始,分别向后和向前采用动态规划变步长二次寻优算法逐阶段递推,在2个方向的递推重合达到最优时,结束递推过程。其计算步骤如下。

步骤1:定义集合A和B分别表示二次寻优中逆向和前向递推时的状态变量集合,初始化时令A=∅,B=∅,∅表示空集。

步骤2:进行算法改进后的计算,令A=A∪Hb,m,B=B∪Gf,k,其中分别表示逆向和前向分别递推到m阶段和k阶段时的状态变量集合。

步骤3:判别A∩B≠∅是否成立。如果不成立则回到步骤2再次进行计算;如果成立,计算结束。

步骤4:输出最优化结果。

4 算例分析

假定存在一项已经签订的双边合约,双边交易的期限、起始点已商定,交易电量为150 MW·h。在合约期内,终端用户决定是否进行合约交付。假定合约期由3个长度相同的时段组成,表1给出了合约计划初始数据。

注:ps1,t,ps2,t,ps3,t,pe,t的单位均为美元/(MW·h);ve,t,vtmin,vtmax的单位均为MW·h。

逆向推算过程中终端用户构造了未来收益函数,假定终端用户针对各时段(除去第1时段)都假定了3种可能的合约状态。具体到时段3,各值分别为vD1,3=90 MW·h,vD2,3=115 MW·h,vD3,3=128 MW·h。对时段2,各值分别为vD1,2=50 MW·h,vD2,2=80 MW·h,vD3,2=90 MW·h。

求解时段3的式(13)、式(14)以及式(4)～式(6),时段2的式(15)～式(17)以及式(4)～式(6),得到如表2所示未来收益,未来收益函数可用线性函数近似表示。

在前向推算过程中,通过时段1的未来收益函数,终端用户解决了式(18)～式(20)和式(4)～式(6),而通过时段2的未来收益函数,终端用户解决了式(21)～式(23)和式(4)～式(6)。时段3的未来收益函数等于0。

目标函数(式(2))在解点上的值为2 049.82美元,反映了终端用户从现货市场和零售市场交易中获得的收益。根据式(1),如果合约费用小于2 049.82美元,终端用户将获得利润;如果合约费用超过此值将会导致终端用户的损失。

按照表3中的发电计划,发电企业求解优化问题(式(8)～式(11))。发电企业预测的现货价格水平不同于终端用户,时段内的电力生产受发电机组限制。发电企业的发电成本函数用二次多项式表示,表4给出了求解式(8)～式(11)的初始值。

MW·h

注:ps1,t,ps2,t,ps3,t的单位均为美元/(MW·h);Ct(vt)的单位为美元;vgtmin,vgtmax,vt的单位均为MW·h。

求解式(8)～式(11),估计一个可接受的合约费用,并确定在现货市场中的交易策略,表5给出了发电企业的双边合约计划结果。

MW·h

目标函数(式(8))在解点上的值等于-1 380.107美元,R2的负号表示发电费用和在现货市场中的交易费用。|R2|的值为发电企业提供了双边合约费用的最小可接受值,如果合约费用低于1 380.107美元,发电企业的生产成本就得不到补偿。根据动态规划改进算法,进行变步长二次寻优,最终输出的双边合约交易计划结果如表6所示。

此时,目标函数(式(2))和目标函数(式(8))在解点上的值分别为2 146.16美元和-1107.48美元。如果合约费用小于2 146.16美元,终端用户将获得利润,高于此值将会导致终端用户损失;如果合约价格低于1 107.48美元,发电企业的成本就得不到补偿。因此,对于协商签订双边合约安排的各主体来讲,可接受合约费用非常重要。由于改进算法采用逆向算法和前向算法结合,提高了寻优效率,比改进前计算时间相比平均缩短60%。

MW·h

5 结语

考虑可再生能源的电力双边合约交易,一方面能够实现电力交易的平稳性和安全性,另一方面也能够兼顾中国对节能减排和低碳发展的需求,是中国当前及未来电力市场发展的重要方向。按照双边交易的市场规则,在保障可再生能源发电容量完全能够签订合约的前提下,分别从电网企业和发电企业获得最大收益的角度,构建了电力双边合约交易计划优化模型;通过引入未来收益函数,提出了改进动态规划求解算法。算例分析表明,所构建的模型和求解算法合理可行。考虑可再生能源的双边合约交易计划的确定,关键需要确定合约费用,不同水平的合约费用直接影响终端用户的支付成本和发电企业、电网企业的盈亏水平。

摘要：根据对考虑可再生能源的电力双边合约交易的形成机制研究结果,建立了考虑电网企业收益最大化和发电企业收益最大化的双边交易计划优化模型,并采用一种改进的动态规划算法对模型进行求解。最后通过算例验证了考虑可再生能源发电容量的电力双边合约计划优化模型的合理性以及算法的有效性。