与清华CTH博士对话 | 碳中和背景下的建筑技术、暖通与城市能源系统的应用与设计

文摘   2024-09-20 22:07   广东  

清华本硕 ETH博士

探讨建筑技术与低碳能源

的综合应用与设计

Sweden CTH Doctoral Research Secrets



PREVIEWS

#1 导师背景

#2 学习感受分享

#3 科研经验介绍

#3 导师寄语

#3 学术与辅导成果



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导师背景 

  Background



   Ms. Zhang   





清华大学建筑技术系 本科&硕士

瑞典查尔姆斯理工大学  博士

现行业领头企业 负责研发和产学研工作


# 研究领域



传统建筑技术或暖通方向;

城市能源系统设计和优化方向;

可持续发展与可再生能清华源利用方向;

建筑领域低碳化发展

碳达峰/碳中和方向

...






# 学术成就


第一作者SCI文章6

申请发明专利1

实用新型专利2

清华大学优秀硕士论文

清华大学科技创新优秀奖学金

......






# 学术成就


第一作者SCI文章6

申请发明专利1

实用新型专利2

清华大学优秀硕士论文

清华大学科技创新优秀奖学金

......



# 辅导成果


擅长辅导海外全奖博士申请

SCI论文指导发表:

指导多名学员取得博士CSCoffel

多名学生发表sci





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学习经验分享

  Experience



Q: 请跟我们分享一下本科和硕士阶段的学习生活体验?


A: 在本科阶段,受益于清华的培养模式,我从大三开始就逐渐接触了科研项目。从帮助师兄师姐干活开始,在过程中逐渐学习文献阅读检索,数据处理等能力。在这期间参与的项目很多也很杂,但正是这些经历让我不断明确了自己的科研兴趣所在。


从研究生开始,虽然研究方向逐渐细化,但主要的方法和思路仍然是由导师指导。此时我的技术相比于本科有所提升,但思维模式、思考问题的深度仍然比较浅显。到研究生三年级时,在总结科研成果,撰写毕业论文的时候,我开始体会到把科研想法一步步付诸于行动,并收获成果的快乐。这也促使我动手申请博士。我觉得我的本科和硕士是不断发现,认识自我的过程。接触了不同的研究方向和领域,才能认识到自己需要什么。






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科研经验介绍

 Registration Details



Q: 请跟我们分享一下您最近正在研究的领域方向?


A: 这里简要介绍一下以前硕士阶段已经公开的研究成果:中国北方地区城镇清洁取暖资源调研与规划。我过去的研究主要围绕我国北方地区清洁取暖规划。我们都知道北方地区采暖曾经造成了严重的PM2.5污染问题,在2016年前后引起了全社会的广泛关注。另一方面,我国对于气候变化问题也提出了“碳达峰”和“碳中和”的目标。这些都给以化石能源为主的供热行业带来了严峻的挑战。


要想实现清洁取暖,传统热源的更新和升级是重要环节。而我国地域辽阔,各地区差异较大,需要进行深入调研,因地制宜规划清洁取暖。这一问题在以往研究中没有得到体现,主要受限于大规模底层(bottom-level)调研的困难。而这正是我的研究的突破口,我设计出了相对简单的调研方法,构建了一套从资源调研到路线规划的方法体系,并且应用在了我国北方地区1,047个区县级单位。与此同时,还建立了我国北方地区县级清洁取暖资源数据库。


Fig.1. 因地制宜的清洁取暖规划方法体系



Fig.2. 我国北方地区燃煤热电联产机组调研


在详实的底层数据基础上,可以看出各地区呈现出不同的清洁取暖路线。每一条路线又拥有不同的子路线设计。通过构建优化模型,对不同方案的经济和环境效益进行比较,我们对未来清洁取暖有了更加清晰的认识。



Fig.3. 我国北方地区清洁取暖发展路线 


Fig.4. Pareto-front 方法权衡不同方案的全年碳排放和全年花费



Q: 通过供需结合分析,对中国北方地区的热量平衡进行了评估,那未来的发展方向是什么呢?

A: 第一,中国北方天气的总加热潜力为11,089PJ,几乎是目前热需求(7,720 PJ)的1.4倍,热电联产潜力约占总人口的70%。


第二,研究调查了632座火力发电厂和1462座工业厂,发现CHP电厂的加热潜力远高于ISH电厂。中国北方的中东部(包括HB、SD、HN和SX省份)拥有较高比例的CHP和ISH资源。在所有研究单元中,供应与热需求的比率相对稳定(约为6%–10%)。


第三,中国北方46%的城市建筑面积以CHP或ISH为主要热源,只有11%的建筑面积除垃圾外没有CHR。这些UU主要位于中国西北部。考虑到热需求密度和资源,这些地区可以开发可再生能源驱动的灵活HPs,以满足其热需求。



Fig.5. 典型大温差DH系统工艺流程图



Fig.6. 632座火力发电厂的发电能力和到市区的距离



Fig.7. 中国北方1047个城市地区的热量需求



Fig.8. 所有UU总CHRs供应比率






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导师寄语

   Message



Q: 您认为学生能从您身上学到什么?

A: 三人行必有我师。正如我前面所说,我喜欢和别人交流科研经验。我相信和同学们的交流是双向提升的过程。


从我的角度,我会尽可能传授我的科研经验,帮助同学们从硕士阶段的“干活式思维模式”转变为博士阶段的“研究者思维模式”。学会发现研究问题,定义niche,寻找学术工作的原创性(novelty),将自己的观点推销出去(sell points)。



Q: 您对本科的学生们有什么建议吗?

A: 如今海外留学在很大程度上已经不能为日后的就业和学术深造带来直接优势,但其价值在于提供了接触更加多元化信息的平台。这种信息的多元可以更好地激发你对自身状况的思考,不管是设计、实践或是研究。因此我认为在条件允许的情况下,出国留学仍然是不错的选择,且目前来看,机会众多。但归根结底,打铁还须自身硬,不必过分纠结于留学与否,锻炼好自身的本领才是最重要的。






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学术成果

与辅导成果

   Achievement







以上为部分成绩展示——(学员取得博士CSC offer)




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