碳达峰与碳中和

• 电动汽车电池全生命周期碳足迹

  唐昕雅;蔡军;黄鲲;张思瑶;王文涛;林磊;庄宇迪;才华;陈军;

  围绕《欧盟新电池法规(EU)2023/1542》中动力电池碳足迹的计算规则，对其进行全生命周期系统性的研究。回顾了电池在原材料获取与预加工阶段、生产制造阶段、分销阶段及废弃物处理与回收阶段的碳排放情况，突出了生命周期分析的必要性，并对不同类型电池碳足迹进行了对比。结合研究结果进行情景预测，提出电动汽车电池碳减排策略。文章有助于深化对电动汽车可持续发展的理解，为政策制定和产业发展提供科学依据。

  2024年04期 v.56 1-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 2521K]
  

• 特低渗透高含水油藏CO_2驱油参数优化

  柏明星;刘业新;张志超;侯贵峰;杨宸;曹洪源;闪军章;徐龙;

  为明确生产参数对特低渗透油藏高含水期CO_2驱油提高采收率的影响，进行了CO_2驱油数值模拟研究。通过CO_2连续注气驱参数优化发现：CO_2注入速度的提高会提高产油速度，但同时也会导致气窜的加剧和换油率的降低，并存在压裂地层的风险。生产井底流压的提高短期内会限制产油速度，但有利于提升地层压力水平，促进CO_2同地层油传质混相进而提高阶段采出程度和换油率。开发时在能够保证注采平衡的条件下，应尽可能提高井底流压。区块含水率的提高会使CO_2驱油效果变差，导致CO_2驱油阶段采出程度和换油率降低。CO_2驱油开发时换油率会随着生产气油比的提高而降低，因此，注CO_2开采过程应适时关井停注保证合理的CO_2注入量。优化得出CO_2注入速度15 000 m~3/d、生产井底流压25 MPa、CO_2注入时机为区块含水率60%时、关井时机为生产气油比达到1 000 m~3/m~3时、合理的CO_2注入量为9.2万吨。应用优化所得参数进行模拟预测结果表明：注CO_2开发9年后，区块原油产量相比水驱阶段增加了21.3万吨，采出程度提高了27.4%,阶段累计换油率0.58,累计埋存率0.67。

  2024年04期 v.56 10-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 2710K]
  

• 考虑水相中CH_4与CO_2竞争溶解的CO_2驱油数值模拟

  赵文越;桑国强;肖喆煜;第五鹏祥;胡帅;

  为明确CO_2和CH_4在水相中的相互作用及其竞争溶解对油藏CO_2驱油过程的影响，建立了考虑CO_2和CH_4竞争溶解的CO_2驱数值模拟模型，该模型修正了不同CO_2浓度下CH_4的溶解度，并改进了表征CH_4溶解能力的平衡常数。模拟结果表明：在CO_2和CH_4竞争溶解作用下，气体组分的分布发生了显著变化，影响气油比和含水率的波动，进而对油藏生产动态产生影响。在竞争溶解作用下，气相中CH_4质量分数增加，进一步证实了CH_4与CO_2之间相互作用的复杂性。该模型可以真实反映CO_2驱油过程中的气体相互作用。

  2024年04期 v.56 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 3556K]
  

• 不同油田废弃井型转地热开发规律与参数

  石宇;彭俊岚;孙文超;张宏源;刘斌;李冰;

  为解决传统地下热水直接利用方式存在的潜在地质灾害和环境污染等问题，提出了一种“取热不取水”的、以同轴套管换热系统为关键系统的新型地热开发方式，建立了直井与多分支井同轴套管闭式换热系统数值模型，对比分析取热效果并开展了参数敏感性分析。结果表明：相同条件下，多分支井系统较直井系统具有更高的出口温度和取热功率，但导致注入压力显著上升。两种井型对于各参数的响应基本一致，仅程度不同，其中注入温度、流量、保温管长度、地层和水泥导热系数会显著影响系统的取热效果。该结果对深层地热开采的井型选择具有指导意义。

  2024年04期 v.56 27-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 5206K]
  

• 天津电力行业CO_2影子价格影响因素

  魏琦;陈俊瑜;

  根据线性规划对偶理论建立了电力行业发电成本最小化模型，并以天津市为例，对其2014～2020年的电力行业二氧化碳影子价格进行了测算与分析，并对其影响因素进行了相关研究。研究表明：天津电力行业光伏发电成本的降低将带动其CO_2影子价格的降低：光伏发电成本每降低0.1元/kWh, CO_2影子价格平均降低13.66元/t,且平均发电成本也有所降低。在碳排放约束不断收紧的条件下，天津市电力行业CO_2影子价格未表现出明显变化，但其发电结构不断优化，说明天津可以通过调整发电结构来满足碳配额要求并使得边际减排成本保持不变。高碳排放强度的火力发电方式可以通过实施CCS技术来降低电力行业CO_2影子价格，但平均发电成本会有所上升。

  2024年04期 v.56 39-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 753K]
  

材料化学与物理

• 一种轻质隔热碳基复合材料的制备

  张棽棽;徐冬;赵奇志;焦玄;李彪;王克军;

  高马赫数飞行器的迅猛发展对热防护系统提出了严苛挑战，对隔热材料的耐高温、抗冲击、轻质化及稳定性等要求愈发严格。以甲醛、间苯二酚为主要原料，煤基碳泡沫为增强体，结合溶胶、凝胶原位生长、超临界二氧化碳干燥技术和高温热处理工艺，制得具备优异隔热性能的煤基碳泡沫复合炭气凝胶材料，系统研究了4型碳气凝胶对复合材料热学性能的影响，探讨了隔热机制。结果表明：碳气凝胶填充了煤基碳泡沫的孔结构，使复合材料在保持低密度(0.38 g/cm~3)的同时，展现出了显著的低热导率特性(0.077 8 W/(m·K)),隔热性能较碳泡沫增强体材料提升50%,可作为一种良好的隔热材料。

  2024年04期 v.56 47-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 3133K]
  

• 外延Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3铁电薄膜的制备及介电储能性能

  冀思雨;樊晓雨;曹以琳;高珺怡;杨帆;宋建民;张宪贵;

  利用偏轴磁控溅射技术，在(001)LaAlO_3单晶衬底上构架了Pt/Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3(BST)/La_(0.5)Sr_(0.5)CoO_3(LSCO)铁电电容器，研究了BST薄膜的结构与形貌、介电、漏电和储能性能。结果表明：BST薄膜为外延结构生长，表面光滑致密，其均方根粗糙度为1.228 nm。Pt/BST/LSCO电容器具有优异的介电性能，100 kHz频率下调谐率和最大损耗分别为73.73%和0.078,漏电流密度较低(10~(-6)A/cm~2量级)。此外，BST薄膜展现了良好的储能特性及温度稳定性，在10 kHz频率和2 000 kV/cm外加场强下，其室温总储能密度、有效储能密度和储能效率分别为27.01 J/cm~3、16.03 J/cm~3和59.4%;在1 200 kV/cm外加场强下，温度为105℃时储能效率可高达72.2%,这主要归因于较高温度促进了离子的热运动，从而有效提升了储能效率。

  2024年04期 v.56 54-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1938K]
  

• 基于改进Faster R-CNN的电力检修工程智慧监测

  唐小煜;罗杰豪;黄声勇;

  提出一种改进Faster R-CNN的目标检测模型用于智能化电力检修工程，构建了电力检修设备的数据集，并对其进行了数据清洗和数据增强。为了提高模型对被物体在遮挡以及复杂背景情况的识别能力，在模型中嵌入了精心设计的ESAM注意力模块，优化了模型的特征提取能力。ESAM注意力模块通过多尺度处理和跨空间学习方法，在保持计算效率的同时，能够更好地捕捉和利用图像特征中的重要信息，从而提高模型的整体性能。设计了多组实验并可视化模型效果，实验结果进一步验证了模型的有效性。该研究对于提高电力检修工作的效率和质量，保障电力系统的安全运行，从而支撑“双碳”目标的实现，具有一定的理论意义和实际价值。

  2024年04期 v.56 60-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 3316K]
  

协同智能与智慧教育

• 基于学习迁移的稳定知识追踪模型

  许嘉;唐嵘蓉;吕品;王宁;

  知识追踪基于历史交互日志估计学生在每个时间步上的知识状态，从而预测学生在求解新练习时的答题表现，是智能教学系统的核心功能。针对现有的知识追踪方法未考虑学生的单个概念知识状态和学生的整体知识状态在相邻时间步之间稳定演变的问题，文章提出了一种基于学习迁移的稳定知识追踪模型(SKT-LT):一方面，利用知识概念间的学习迁移效应来优化知识追踪过程；另一方面，通过在知识追踪过程中引入学生的单概念知识状态的稳定性约束和学生的整体知识状态的稳定性约束来确保模型预测的知识状态在相邻时间步不发生突变，从而提升模型的预测准确性。最后，在2个公开数据集(ASSISTments 2015和ASSISTments 2009)上，将SKT-LT模型与DKT、CKT、ContextKT、DKVMN、SPARSEKT、GKT、SKT模型进行对比实验。对比实验结果表明：SKT-LT模型在ASSISTments 2015数据集上的AUC值和F1-Score值分别比表现最好的基线模型(SKT)提升了3.45%、22.80%。同时，消融实验证明了SKT-LT模型中各个模块的有效性，而可视化实验则证明了SKT-LT模型能够追踪到稳定演变的学生知识状态。

  2024年04期 v.56 68-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 2803K]
  

• 基于概率密度的自适应k近邻缺失值填充方法

  梁路;林俊跃;霍颖翔;

  基于k近邻的缺失值填充方法通常使用样本间的距离来度量样本的相似性，在计算距离时，没有区分样本各属性的权重，即所有属性对距离的贡献是一样的。然而，在非均匀分布的不平衡数据集中，样本的异质性往往体现在取值不常见的属性上，即样本之间的相似性受属性取值概率影响，此时用传统的距离公式来度量相似性是不够准确的。因此，文章针对非均匀分布的不平衡数据集提出了一种自适应k近邻缺失值填充方法(AkNNI):首先，引入属性的概率密度，动态调整各个属性的重要性，凸显稀疏值与缩小频繁值在距离计算上的贡献，从而更好地表达样本的异质性以及捕捉样本之间的相似性；然后，针对高缺失率下数据集中完备样本稀少的情况，综合考虑了样本的相似性和完整性，设计了新的k近邻的选择流程。实验选取了6个非均匀分布数据集，对比了AkNNI方法与其他5种经典填充方法的填充效果，验证了填充后的数据集在k近邻分类器的分类效果，深入探索了3种评估指标的相互关系。实验结果表明AkNNI方法具有更高的填充准确度和分类准确度：在6种缺失值填充算法中，AkNNI方法在各个数据集上取得的平均RMSE最低、平均皮尔逊相关系数最高以及平均分类准确率最高。同时，在高缺失率下，AkNNI方法在各个数据集上仍能保持较低的RMSE、较高的皮尔逊相关系数和较高的分类准确度。

  2024年04期 v.56 80-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 4535K]
  

• 基于知识关系与试题价值权重的认知诊断模型

  魏延;刘承松;

  现有认知诊断方法忽略了试题中知识点之间存在的显性、隐性相关性以及试题的价值权重，为解决上述问题，文章提出了一种基于神经网络的诊断模型(QENCD)。该模型首先利用Jaccard算法探索知识点间的相似性，发现试题中的显性知识点，并根据特征向量中心性算法求其权重；其次，利用显性知识点信息作为先验信息来推断试题中的隐性知识点；然后，引入学生潜能因素和试题价值权重因素，重新构建交互函数；最后，结合猜测因素预测学生是否能正确回答试题，了解学生实际水平。在4个真实数据集(ASSIST0910、MathEC、Junyi和Math1)上，将QENCD模型与3个统计认知诊断模型(IRT、MIRT、DINA)、3个神经网络认知诊断模型(NCD、CDGK、ICD)进行对比实验；同时，为了验证每个组件的有效性，进行了消融试验，通过移除模型的不同部分(如知识矩阵、试题价值权重等)来评估各部分对模型性能的影响。此外，进行了基于一致性程度指标(DOA)的可解释性实验，以衡量模型的解释能力。对比实验结果表明在4个真实数据集上，与目前最佳的基线模型(ICD)相比，QENCD模型的ACC、AUC平均提高了0.84%、1.12%,RMSE降低了0.38%。消融实验结果显示：模型的不同部分对模型的准确性和解释性都有重要贡献。由4个模型(DINA、NCDM、CDGK和QENCD)在4个真实数据集上的DOA值可知：QENCD模型能够更准确地识别和解释学生的知识状态。

  2024年04期 v.56 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1689K]
  

数学与应用数学

• 基于机器学习的多目标投资组合优化研究

  张鹏;莫仕茵;曹卿;

  文章首先运用随机森林、RBF神经网络和BP神经网络3种机器学习方法预测股票收盘价，使用历史数据和预测的收盘价计算投资组合的收益率均值、下半方差、偏度；然后，考虑交易成本、投资比例上下界约束和借贷约束，提出均值-下半方差-偏度多目标投资组合模型(M-SV-S)。该模型对应的优化问题属于非凸优化问题且求解困难，故首先将其转化为单目标优化模型，再运用差分进化算法进行求解。最后，选取上证50指数成分股作为样本进行实证分析，从收益率和索提诺比率等方面来对比M-SV-S模型与等比例投资组合模型的投资表现。实证结果表明：在样本外窗口内，M-SV-S模型的每日净收益率在1%～4%之间、30天的累计超额收益率超过50%、索提诺比率大于0,投资绩效明显优于等比例投资组合模型。

  2024年04期 v.56 100-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1059K]
  

• G-利普希茨跟踪性、G-等度连续和G-非游荡点集的研究

  冀占江;刘海林;

  利用度量G-空间中映射f与轨道空间中诱导映射■之间的性质，研究了映射f的G-利普希茨跟踪性、G-等度连续、G-非游荡点与诱导映射■的利普希茨跟踪性、等度连续、非游荡点集之间的动力学关系，得到如下结论：(1)映射f具有G-利普希茨跟踪性?诱导映射■具有利普希茨跟踪性；(2)映射f是G-等度连续的?诱导映射■是等度连续的；(3)映射f的G-非游荡点集Ω_G(f)在X中稠密?诱导映射■的非游荡点集Ω(■)在X/G中稠密。

  2024年04期 v.56 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 180K]
  

• 具有ω_(d,d')-型D关系的正则单ω~2-半群

  商宇;冯莹莹;

  为得到正则单ω~2-半群构造的刻画，研究了具有ω_(d,d')-型D关系的正则单ω~2-半群:从群的长度为(d,d')的ω-链及其到群的同态出发，借助Bruck-Reilly扩张，获得了具有ω_(d,d')-型D关系的正则单ω~2-半群;证明了任一个具有ω_(d,d')-型D关系的正则单ω~2-半群都可以用Bruck-Reilly扩张构造出来，得到了这类半群的结构定理。

  2024年04期 v.56 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
  

• 一个涉及n阶导函数的Hardy-Hilbert型积分不等式

  曾志红;杨必成;

  运用权函数、参量化和实分析方法，建立一个新的Hardy-Hilbert型积分不等式，该积分不等式涉及齐次核1/(x+y)~(λ+2n)(λ>0)和n阶导函数;进一步证明了该积分不等式涉及多个参量和最佳常数因子的等价陈述，给出了若干取特殊参数值(λ_1=λ/r，λ_2=λ/s (r>1,1/r+1/s=1);λ=1,r=q,s=p)的不等式。

  2024年04期 v.56 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
  
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