近日,“力诺瑞特杯”第十四届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在山东大学开幕,来自清华大学、上海交通大学、浙江大学、山东大学、华北电力大学等全国110所高校的244件作品被推荐进入决赛,进行特等奖、一等奖、二等奖角逐。我校各团队积极备赛、团结协作,最终获得特等奖1项,一等奖2项,二等奖1项,三等奖9项,共计13项。能源动力与机械工程学院马骁婧、徐进良老师指导作品获得特等奖,这是近四年我校在继第十届全国节能减排大赛后再一次取得特等奖殊荣。此外,北京校部、保定校区再次双双荣获优秀组织奖。
全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会指导,全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主办的学科竞赛。该竞赛充分体现了“节能减排、绿色能源”的主题,紧密围绕国家能源与环境政策,紧密结合国家重大需求,在教育部的直接领导和广大高校的积极协作下,起点高、规模大、精品多,覆盖面广,是一项具有导向性、示范性和群众性的全国大学生竞赛。
据悉,本届大赛自3月启动以来,收到来自全国31个省市自治区的514所高校提交的有效作品5201件,创造了自2008年赛事创办以来的3项纪录——参赛学生数首次突破30000,参赛作品数首次突破5000,参赛高校数首次突破500,赛事影响力进一步扩大。根据疫情防控形势和属地疫情防控要求,本届大赛采用线上答辩形式进行,于8月28日在山东大学顺利闭幕。
我校高度重视全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛组织工作,北京校部、保定校区每年分别举办节能减排校赛,选拔优秀作品推荐至全国大赛,如今已成功举办十四届。能源动力与机械工程学院、动力工程系与工程训练与创新创业教育中心充分沟通,认真做好竞赛承办组织工作。两个月来,先后举办大赛宣讲会、经验交流会等系列活动,邀请经验丰富的指导教师和往届国赛获奖团队进行与分享交流,同时搭建指导教师与学生联络桥梁,营造了良好的竞赛创新氛围。
获奖团队风采
特等奖
作品:自然波浪能驱动实现水面浮油全分离及收集系统
(华北电力大学 编号141103140)
领队:陈伯旭(能源动力与机械工程学院 吴仲华1801)
成员:王庆鑫 杨子裕 杨颖 刘雨菲 范惠阳
指导教师:马骁婧、徐进良(能源动力与机械工程学院)
简介:
本作品发明了一种水面浮油分离回收系统,适合于静止和波动水面油的分离回收,由分离收集容器与造波机组成。其中,分离收集容器下部储油腔、超疏水超亲油丝网、上部壁面组成,经过微纳米改性的不锈钢丝网具有亲油疏水特性,将浮油从水面分离并汇聚到收集容器;平衡浮体可以调节分离收集容器吃水深度,并提高其在风浪条件下的稳定性。造波机提供人造波动水面,进一步提高浮油分离回收效率。静止水面条件下,浮油分离回收系统需与造波机配合使用,实现浮油完全分离。波动水面条件下,自然波浪能驱动浮油不断向分离收集容器汇聚,提高回收效率,最高可达94%,分离速率为静止水面条件下的2.5倍左右,分离石油纯度可高达99%。
一等奖
作品:基于涡激振动原理的智能风电储能系统
(华北电力大学 编号141103080)
领队:张紫雲(新能源学院 能科1801)
成员:房宇轩 刘浩宇
指导教师:孟航(新能源学院)
简介:
涡激振动一直是建筑设计上需要避免的一种破坏性振动,本装置利用涡激振动发电,变破坏力为动力,化徐徐清风为盏盏明灯,利用城市中近地面的风能为城市带来点滴光明。储能系统赋予其电力弹性,千百个装置可织成一张柔性微电网,结合太阳能路灯、交通信号灯、商铺广告灯饰等小型用电设备形成小型新能源电力系统,犹如城市的一块“电力海绵”,既能吸收发电侧的过剩电能,又能在用电高峰为用电侧提供补充。在5G时代逐渐拉开帷幕的现在,城市智能电网的发展前景广阔,新能源走进城市是大势所趋,本装置可以看作智能储能单元,解决小型电能消纳问题。
一等奖
作品:校园碳中和案例调查研究
华北电力大学(保定) 编号141314033
领队:马洪庆(经济管理系 硕经管201)
成员:夏博文 郑剑 王艺霏 李震 郝妮 李政
指导教师:卢灿(经济管理系)
简介:
高校校园日常运营过程中伴随着大量的能源消耗和二氧化碳排放,本作品对多所高校校园碳中和进程进行了系统调研,并构建了一套适用于高校校园碳中和的核算与预测模型仿真框架体系。高校青年是社会中最积极、最有生气、引领风气之先的力量,“高校校园碳中和案例调查”作品的选题符合国家战略需求,对推动高校校园实现碳中和具有很强的现实意义,对培养具备碳中和理念的青年人才、增强国民低碳意识、营造低碳生活方式,进而带动全社会实现双碳目标具有示范引领作用。本作品从高校人员用能行为、生活习惯及碳中和理念等角度设计了调研问卷,调研问卷问题设计全面、系统、合理,符合调研目的要求,调研结果分析方法科学、准确,调研结论对于制定政策具有指导意义,结合案例所提出的高校校园碳中和预测分析框架体系具有重要的应用价值和推广价值。
二等奖
作品:烽火通达——5G微基站潮汐场景智慧关断节能方案
华北电力大学(保定) 编号141314040
领队:苏鑫鹏(电子与通信工程系 电信2003)
成员: 苏鑫鹏、王雨轩、张浩楠、马真真、王葆珠、许可、李元辰
指导教师:陈智雄、曹旺斌(电子与通信工程系)
简介:
当前移动通信的基站能耗较大,其中5G基站的功耗是4G基站的2-3倍左右。本作品研究了一种基于潮汐效应、预测算法和智能关断技术的5G微基站节能系统。该系统以5G基站的业务量和能耗等统计数据为基础,通过聚类建模、业务预测和网络优化等算法,提出了一种面向典型应用场景的基站节能方案和硬件设计。系统利用单片机及驱动电路控制智能断路模块,并具备云计算和远程测控功能。本作品面向5G微基站设备功耗问题,提供了降低5G微基站能耗的有效方案,在推进绿色通信、实现低碳与可持续发展方面具有较大潜力。
三等奖
作品:太阳能智能座椅
(华北电力大学 编号141103010)
领队:汪世钊(新能源学院 能科1903)
成员:汝金涛
指导教师:古丽米娜(新能源学院)
简介:
为提高公园、景区内公共座椅的使用率、拓展其功能性、为人们带来更好的休息体验,我们设计了一款新型太阳能智能座椅。该座椅结合光伏发电、自动控制系统、单片机远程通讯,并增设遮阳避雨功能、充电功能、照明功能和乘凉功能。我们利用太阳电池发电,配备基本设施,将传统座椅智能化;结合通讯模块,“互联网+”实现用户与座椅的远程交流;采用新型环保材料和符合人体工学的椅面设计,以便于为人们提供舒适智能便捷的公共设施使用体验,从而提高公共设施的利用率,将智能便捷与生活紧密联系起来。结合公共设施的便捷化、智能化发展趋势,这也是对未来公共设施发展方向作出积极尝试与探索。
三等奖
作品:基于高压静电的复合型余热自清洗 L-O3 油烟净化系统
(华北电力大学 编号141103050)
领队:郭子凌(能源动力与机械工程学院 吴仲华1801)
成员:陈炜
指导教师:陆规、张冬月(能源动力与机械工程学院)
简介:
针对市面上主流的静电式油烟净化装置存在问题对静电式油烟净化装置进行改造,设计了一套基于高压静电的复合型余热自清洗L-O3油烟净化系统,该系统由静电油烟净化模块、臭氧-VOCs消除模块、余热自清洗模块、烟道模块四个组成。此系统具有油烟颗粒收集率高,臭氧排放浓度低,余热回收,热经济性好的特点,同时利于自清理,节约运行成本,适用于商场美食层或高校公共食堂等油烟排放密度较高且人口集中场所,在有效解决油烟污染问题的同时,节能减排,循环利用,避免了低品味能源的浪费,有很强的实用性。
本团队由郭子凌、陈炜二位同学组成。二者皆来自能动学院,郭子凌同学能够熟练运用FLUENT软件进行多物理场仿真模拟,在团队中主要负责模型优化以及仿真模拟部分;陈炜同学能够熟练运用Solidsworks,AutoCAD等软件,在团队中主要负责建立3D模型以及绘制图纸部分。
三等奖
作品:叉指式电容生物质含水量测量仪
(华北电力大学 编号141103100)
领队:刘渝斌(控制与计算机工程学院 自动化1804)
成员:黄华杨 韩佳怡
指导教师:张文彪(控制与计算机工程学院)
简介:
利用生物质介电常数受其水分含量影响十分显著的特点,提出基于电容法测量生物质含水量,利用叉指式电容传感器灵敏度分布均匀、对样品无破坏性等特点,设计并优化传感器结构参数,与测量、计算等模块结合构成测量仪表。我们来自同一个专业,有着坚定的决心和耐心,致力于创新研究,也有着深厚的友谊和良好的默契。伴随着一个奇特的构思和策划,我们这个团队也便应运而生。经过我们三人不断地学习和思维摩擦,基于叉指式电容生物质含水量测量仪的总体规划也便有了定位,集三人之所长,带着热情和冷静不断克服各种问题最终迎来成果。队长刘渝斌擅长总结创新,成员黄华杨擅长编程仿真,韩佳怡擅长作品编排,我们带着共同的目标,发挥各自的能力和才华,不懈努力、互相学习,用汗水浇灌青春。
三等奖
作品:一种压电式模块化的降噪声发电系统
(华北电力大学 编号141103120)
领队:符珅(能源动力与机械工程学院 能动1912)
成员:李宇 邓安淇 吴俊卓 何星颖
指导教师:郝俊红(能源动力与机械工程学院)
简介:
本团队通过查阅第十三届节能减排大赛的相关作品同时结合生活中的实际应用场景,从中获得声发电相关的灵感。并在几次团队讨论后最终确定了“压电式声发电系统”的研究主方向。并在路凌云导员的帮助下组建了一支各司其职,行动高效的队伍。团队成员涵盖19级、20级。其中来自经管院的20级成员何星颖性格开朗,在团队中主要负责剪辑照片、查阅相关资料;其余成员均来自能动院的19级同学:吴俊卓同学积极向上,在团队中主要负责模型建模和技术方面的工作;李宇同学勇于承担,在团队中主要负责最终转化能量的计算工作;邓安淇同学勇于发现,在团队中主要负责论文的查阅和整合工作;符珅同学积极探索,在团队中主要负责前期的灵感整理和最终的各方整合及计算工作。最终在郝俊红老师的指导下经过数个日夜的不懈攻坚,最终设计出一种压电式模块化的降噪声发电系统。
三等奖
作品:一种自清洁反向渐进式有机固废热解装置
(华北电力大学 编号141103150)
领队:吴瑞涵(新能源学院 新能源2005)
成员:张含之 陈章梁 傅翔宇 欧阳宏宇
指导教师:陆强、李凯(新能源学院)
简介:
废口罩、生活垃圾等有机固废产量大、潜在污染风险高,处置不当会带来严重的社会和生态问题。热解是一种快速、高效的热转化技术,在有机固废处置方面极具发展潜力。然而,由于有机固废在热解过程中存在严重的结焦、软化等现象,致使现有装置难以稳定运行。基于此,本作品研发了一种新型高效的自清洁反向渐进式热解装置。其核心反应器通过正向传动链板和反向转轮相互配合,不仅可以提高装置的清洁度,延长物料的热解时间,使装置更加紧凑,而且能够强化传热传质过程,提高热解效率,确保装置的稳定高效运行。本装置能够有效实现有机固废的减量化、无害化和资源化利用,助力美丽中国建设和“双碳”目标的实现。
三等奖
作品:风光电多能源协同供能农业大棚及冻土层处理系统
华北电力大学(保定) 编号141314060
领队:刘金鹤(动力工程系 吴仲华1801)
成员:徐星宇 李昊岳 单欣 赖敏 史学杰
指导教师:刘赟(动力工程系)
简介:
我国北方地区,冬季持续时间长,冻土层深度厚,如内蒙古北部地区地表均温约为-26℃,冻土层厚度为190-330cm,导致农作物无法正常种植生长,且上述地区交通不便,无法及时供应新鲜蔬菜。针对这一问题,本作品于地下适宜深度铺设热水管道,同时采用多能互补技术路线并增加蓄热装置,可综合有效利用风能、太阳能资源,有效解决大棚内温度过低和冻土层的问题。通过设计高温、低温蓄热装置,可有效消纳风光电资源同时保障大棚全天候供暖需求,由于内蒙古地区风能、太阳能资源丰富,可基本满足大棚能量供应需求,实现低碳运行。通过数值计算,发现在地下1m处铺设热水管后,地表处的温度上升至20℃,且在距离地面1m高度范围内温度也上升至10℃,适宜作物枝叶的生长,适宜作物根部的生长。此外项目组搭建了实物模型,模拟出了大棚的热水循环系统,验证了本项目的可行性。本项目将科技与农业紧紧的结合到一起,振兴乡村,助力碳达峰、碳中和,迎合时代发展趋势,具有较强的推广价值。
三等奖
作品:基于吸附式制冷和热风干燥技术的多功能贮藏库
华北电力大学(保定) 编号141314090
领队:李晨斌(动力工程系 吴仲华1801)
成员:刘金鹤 周玉龙 焦慧杰 周宇卓 张乙
指导教师:叶学民(动力工程系)
简介:
本作品针对果蔬产品腐烂问题,结合太阳能或其他低品质余废热能源,设计出一种集干燥保鲜于一体的多功能果蔬贮藏库,该产品可利用太阳能等低品质能源作为驱动热源,并设置辅助供能装置,利用双床吸附式制冷和热风干燥技术实现制冷和干燥效果,利用降温除湿原理实现冷藏库和干燥库一体化效果。该方案不仅解决了果蔬易腐烂问题,而且促进农产品深加工,极大提高了农产品经济效益,具有很强的推广价值。本产品相比较传统的保鲜库(大约300m3),年节约32850度电,约合4037千克标煤,具有显著节能减排效果。
三等奖
作品:高效节能型喷雾系统
华北电力大学(保定) 编号141314110
领队:游筱辉(动力工程系 吴仲华1901)
成员:张九乾 动力工程系 许敏兴 电力工程系
指导教师:刘璐(动力工程系)
简介:
随着超级计算机数据处理能力和计算速度的不断提高,其能耗和发热功率也不断增加。传统喷雾冷却系统的喷嘴位置通常是固定的,无法随着高温范围的分布而移动,而超级计算机机柜温度分布是不均匀,很容易出现局部温度过高的现象。本作品利用单片机控制原理和红外图像传感技术,对传统喷雾装置进行了优化改进。使用红外图像传感器实时监测表面温度分布,基于单片机原理控制喷嘴位置的移动和泵的功率,实现对冷却剂流量以及喷洒范围的控制。此装置应用于超算中心机柜的冷却中,将有助于提高冷却液的利用率,有较高的经济效益和推广价值。
三等奖
作品:利用磁流体发电的遥控器
华北电力大学(保定) 编号141314120
领队:康奕喆(电力工程系 电气1902)
成员:许可意 袁溪涛
指导教师:刘明浩(动力工程系)、王鹏(机械系)
简介:
本方案针对现有遥控器中干电池供电造成大量环境污染且能量未充分利用的问题,基于“磁流体发电,可持续性发展”的思路进行技术改进及创新,基于能源节约、效率提高等方面实现遥控器的节能减排。其主要涉及:
1.能量转化:创新性地将人按键所产生的机械能转化为磁流体液受挤压流动所产生的动能,进而切割线圈产生感应电动势,降低环境污染,从而达到节能减排的目的。
2.电路综合:将整流桥式电路、滤波稳压电路、放大电路相结合。磁流体液切割产生的交流电压经整流桥式电路得到脉动直流电压,再经过滤波稳压电路得到稳定的直流电压,由于此时所产生的电流电压不足以供遥控器使用,进而再经放大电路将电流电压按一定比例放大,得到放大后的稳定直流电压。
3.特殊软管研发:通过多次实验测定出能满足供电要求的磁流体液流速,根据相关数据设计出一款前后端直径不等且附有小圆盘的特殊形状的软管,可实现所需电压的要求,保证遥控器的安全运行。
整个装置成本低,运行维护费用低。从经济性、可靠性、耐用性及易维护性等方面综合分析,节能减排效果明显,具有很大的市场空间和推广价值。
师生感悟
马骁婧(指导教师)
与6位学生结缘源于教学课堂,从4月份备赛到8月份国赛,学生一路披荆斩棘最终取得特等奖,欣慰于学生成长的同时也看到了华电学子的踏实奋进。参加高水平赛事是大学生创新培养的重要环节,作为指导教师,与学生们一起实现从0到1,竞赛中采用启发式的教育方式引导学生科研创新,培养本科学生“会思考、善表达、能落地”的科研本领。回顾参赛过程,及时跟进与培养学生系统思维能力尤为重要,同时,学校老师从校赛到国赛的层层把关也为参赛作品的进一步提高提供强有力的支持。6名学生备赛过程中分工明确,勤奋踏实,展现了华电学子精神风貌。希望以本次大赛为契机,更多学生走进实验室参与科研训练,培养创新能力。
卢灿(指导老师)
这是我指导的第一个全国性质的大赛,一路走来,本着“精益求精、追求卓越”的原则,在比赛的全过程、各环节、小细节中发掘每一个学生的潜能和智慧,并引导和鼓励他们充分发挥自身优势特色,在见证孩子们成长进步的同时,我也深刻意识到新时代教师肩负的“为党育人、为国育才”的初心使命。正如习总书记所言:教师要成为大先生,做学生为学、为事、为人的示范,促进学生成长为全面发展的人。这次大赛令我感触最深的就是,课外学术作品竞赛不仅可以提高学生们的理论专长、更重要的是锻炼了他们与人共事的能力,虽然孩子们性格迥异,我的指导风格也因人而异,但爱是永恒的主题。展望未来,作为以能源电力为特色的行业类高校教师,要立足自己的研究领域,以更开放的视野和格局,以更大的责任和担当,助力学校高质量发展。
陈伯旭(参赛学生)
在长达一年的漫长备赛过程中,从最初的手忙脚乱,不知所措,到最后的圆满收官,这个过程中所有参赛人员都收获颇丰。而在这一过程中,我最需要感谢的是马骁婧老师、徐进良教授两位指导教师。两位老师治学严谨,经验丰富,认真负责,在与学生沟通交流的过程中平易近人,耐心讲解。无论是从最初的实验台设计、组装,还是实验过程中的操作、记录,亦或是实验数据后期的处理、呈现,包括最终的PPT制作、视频剪辑、答辩演练,每一环两位指导教师都全程参与,细致入微的进行指导与讲解。对我个人而言,收获的不仅是一份荣誉,更重要的是在文献调研、开展试验、数据处理、公式推导等过程中所提升的科研素质,为今后的投身于科研之路奠定了坚实的基础。
张紫雲(参赛学生)
通过比赛我们增强了节能环保意识,科技创新能力和团队协作精神。作为新时代能源领域专业的大学生,我们更加坚定了努力学习专业文化知识,助力清洁能源发展的信念。参加本次节能减排大赛是一次很有意义的锻炼,让我们明白了“好事多磨”的真谛。从最开始一个简单的想法到做出成果,中间经历过很多困难和挫折,每一个步骤都不是顺利的。但其实每次不顺难道不是解决了潜在的问题吗?发现问题是好事,潜下心来好好打磨,最后的结果不会辜负努力的。每个项目最难的其实是从无到有的这一步,这次参赛我们学会了要“胆大心细”,大胆迈出第一步,接下来的路会越来越清晰明了。
马洪庆(参赛学生)
回顾整个比赛,感谢指导老师总是在我们“山重水复疑无路”的时候,给予我们“柳暗花明又一村”的点拨与巧思,同时,感谢学校在比赛过程对我们的支持与帮助。这次大赛我们充分调研了高校校园碳中和现状,对校园碳中和的未来发展有了更加清晰的认识。比赛中不仅锻炼了团队协作、沟通交流、答辩汇报的能力,更是体会到一起进步、共同成长的乐趣!最后,我们想说,青年是整个社会中最积极、最有生气、引领风气之先的力量,在新时代新征程中发挥自身专长、贡献专属力量,我们义不容辞!
通过参与节能减排大赛,同学们表现出对节能减排的日益重视与巨大热情,体现了我校学生自主创新的良好氛围。节能减排社会实践与科技竞赛为同学们提供了专业探索、展示创意、团队合作、科研尝试的有效平台,传递了绿色环保、节能减排的理念,成为引导师生助力“双碳”目标实现的渠道之一。
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素材来源丨能源动力与机械工程学院 动力工程系
文字丨张冬月 马凯
编辑 | 董艺双 杨沁沂杨奇
审核 | 卜叶蕾 杜小泽
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