- 山金城;王天慧;吕国胜;邢川衡;王殿武;刘宁;檀朝东;李海培;
天然气驱是提高石油采收率的重要手段,有助于油气能源的高效利用,其中节流气嘴是注采系统中的关键部件,目前的节流气嘴多采用固定结构形式,难以实现流量、压降的在线调节。据此提出了一种新型可调节的井下多孔节流装置,通过在线调整流通孔数,实现气嘴嘴损特性的调控。为掌握该新型气嘴内流场特征和节流特性,采用SST k-ω湍流模型和NIST物性模型模拟了超临界混合流体在气嘴内的流动过程,获得了节流装置内的流场分布特征,分析了不同工况下气嘴的节流特性。结果表明:(1)井下多孔节流装置的气嘴通道间存在流量非均匀分配,单个气嘴通道内流速呈现先快速增加后减小、压力呈现先快速减小后略微增加的趋势;(2)获得了不同流量和不同开孔数条件下的气嘴压降,在4 MPa的压降需求下,可实现标况下1.5×10~4~1×10~5 m~3/d的宽泛流量范围内的调节;(3)利用计算结果建立了压降预测关系式,能够快速预测气嘴压降,指导该新型气嘴的实际应用。此研究可助力提高原油生产效率,延长油田寿命,实现能源的可持续发展。
2026年01期 v.56;No.280 47-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] [下载次数:50 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ] - 屈治国;张剑飞;
<正>能源资源的绿色低碳转化与高效利用,是我国实现“双碳”战略目标、保障能源安全、推动高质量发展的关键路径,其理论与技术突破具有重大战略意义。为充分发挥多学科交叉融合优势,系统探索能源低碳转型的科学基础与关键技术,《西北大学学报(自然科学版)》特组织出版“能源资源的绿色低碳转化与高效利用”专题,聚焦能源高效利用、转化、集成与调控等核心环节,围绕油气开采过程能效提升、低碳制氢关键材料、低碳能源多能互补系统集成、城市综合能源系统优化4个方向展开深入探讨,系统呈现从装备革新、材料创新、系统集成到规划调控的全链条研究成果,旨在深入解析能源系统绿色低碳发展的内在机制,探求效率提升与碳排降低的协同路径,为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供科学支撑。
2026年01期 v.56;No.280 47页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K] [下载次数:19 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 屈治国;张剑飞;
<正>能源资源的绿色低碳转化与高效利用,是我国实现“双碳”战略目标、保障能源安全、推动高质量发展的关键路径,其理论与技术突破具有重大战略意义。为充分发挥多学科交叉融合优势,系统探索能源低碳转型的科学基础与关键技术,《西北大学学报(自然科学版)》特组织出版“能源资源的绿色低碳转化与高效利用”专题,聚焦能源高效利用、转化、集成与调控等核心环节,围绕油气开采过程能效提升、低碳制氢关键材料、低碳能源多能互补系统集成、城市综合能源系统优化4个方向展开深入探讨,系统呈现从装备革新、材料创新、系统集成到规划调控的全链条研究成果,旨在深入解析能源系统绿色低碳发展的内在机制,探求效率提升与碳排降低的协同路径,为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供科学支撑。
2026年01期 v.56;No.280 47页 [查看摘要][在线阅读][下载 926K] [下载次数:19 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:6 ] - 徐登基;李欣冉;田地;汪辉;屈治国;
为解决传统电催化剂成本高、电解效率低等问题,推动规模化绿氢制备技术的发展,本研究通过结构设计与合成工艺优化,成功构建了基于过渡金属镍的硒化物异质结催化剂。采用两步水热法在泡沫镍(NF)基底上制备了具有界面结构的Ni_3Se_2/NiSe@NF异质结双功能电催化剂。与单一物相催化剂(Ni_3Se_2@NF和NiSe@NF)相比,Ni_3Se_2/NiSe@NF异质界面处发生的强电子相互作用可以有效调控活性位点的电子结构,从而显著提升其在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中的催化活性。在1 mol/L的KOH电解液中,Ni_3Se_2/NiSe@NF在电流密度为10 mA·cm~(-2)时,HER和OER过电位分别为71 mV与207 mV,并表现出优异的稳定性(持续运行500 h后活性未发生明显衰减)。此外,以Ni_3Se_2/NiSe@NF同时作为阳极和阴极组装的电解槽,在10 mA·cm~(-2)电流密度下仅需1.52 V的槽压即可稳定运行。研究结果为开发低成本、高稳定性的电解水催化剂提供了新思路,有助于推进绿氢制备与可再生能源系统的融合应用,对实现“双碳”目标具有积极意义。
2026年01期 v.56;No.280 57-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 2450K] [下载次数:177 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 魏国盟;陈伟文;屈治国;张剑飞;
可逆固体氧化物燃料电池具有燃料电池和电解池两种运行模式,其电解模式可进行H_2O-CO_2共电解,是一种新型碳转化技术手段。然而其在分布式能源系统中的应用研究尚不充分,主动减碳的潜力也有待发掘。提出了一种耦合太阳能的可逆固体氧化物燃料电池综合能源系统,建立了包含冷热电联供和主动碳减排的系统仿真模型,研究了不同季节系统运行特性和燃料利用率、气源以及价格变动下的技术经济性,并提出一种考虑能量效率、环境效益、经济性和可持续性的综合评价指标。以2 000 m~2的办公建筑供能为例分析,在夏季太阳辐射充足时,最大日均主动碳减排量可达53 kg。此外,参数化研究表明燃料利用率、甲烷比例与能量效率和火用效率呈正相关,系统经济性能对电价最为敏感。本研究提出的主动碳减排能源系统区别于被动减排系统,实现了碳排放主动就地消纳,可与传统能源系统灵活耦合,以满足其低碳排放的需求。
2026年01期 v.56;No.280 68-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 2038K] [下载次数:165 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 赵业博;靳森嘉;李培元;杨力群;唐亮;徐加陵;刘祖明;
提出了一个针对城市综合能源系统的灵活优化框架,以满足城市的能源需求,降低城市能源系统的碳排放并提升系统的经济效益。(1)基于能量梯级利用原理构建了包含可再生能源的城市综合能源系统,并考虑设备性能及经济参数受设备容量影响提出了一种新颖的更具实际意义的分区间高精度建模方法。(2)从系统建设可行性的角度提出了面向用户端的建设面积因子灵活约束条件,并探讨了面积约束对系统性能的影响。(3)以最小化系统年度总成本和碳排放为目标,建立集成系统设备选型、容量配置和调度方案的新型混合整数线性规划模型框架,解决城市能源系统优化设计及调度问题。结果显示,与设备不分段建模的基准场景相比,系统的年度总成本降低了59%,温室气体排放量降低了29%,而采用多目标优化平衡系统的综合性能,发现年度总成本节省49%,温室气体排放量减少74%。通过引入分区间高精度建模方法和面向用户端的灵活约束条件,优化了城市综合能源系统的设计调度策略,为实现可持续城市能源管理提供了有效的解决方案。
2026年01期 v.56;No.280 83-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K] [下载次数:84 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]