江西户用沼气池故障树分析及养户技合模式仿真研究

发布时间：2020-10-10 05:11

　　 沼气作为一种可再生的清洁能源,对解决农村环境污染问题起到关键作用。虽然农村户用沼气工程在不断扩大和完善,但户用沼气池实际利用率较低,一半以上沼气池处于闲置状态。因此,本文研究解决户用沼气池再利用问题的措施与方法,旨在提高户用沼气池实际利用率。首先,运用故障树分析法(FTA),构建户用沼气池失效故障树并进行定性及定量分析,识别出沼气池故障、替代能源竞争力、沼气服务合作社、沼气专业技工、政策奖励风险以及沼液沼渣利用率等主要故障因子。其次,基于现代农作制度理论和循环农业理论,提出了规模养殖场、户用沼气池、沼气服务合作社及沼气专业技工四结合的养户技合模式对主要故障因子采取控制措施,并借助系统动力学基模分析,通过对比证明该模式对解决户用沼气池再利用问题的可行性。最后,构建养户技合模式SD仿真模型并仿真分析,其结果表明:该模式实行之后在2030年时能使户用沼气池启用数和沼气产量分别增长近1.3倍和1.6倍;沼气池收益和规模养殖净利润在2030年时分别增长1.6倍和5倍;沼液沼渣排放量和户用沼气池未消耗的猪粪量分别减少近60%和37%。此外,借助模型模拟技术效率和后续服务效率分别为50%和80%时,户用沼气池启用数、原料缺口抑制因子和污染抑制因子的变化情况,证明提高技术效率和后续服务效率的必要性。通过以上研究,证明了养户技合模式对解决户用沼气池再利用问题的科学性及有效性,也为加大技工培训、提升技工队伍稳定性和扩大沼气服务合作社投资力度等管理对策提供决策依据。
【学位单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TP391.9;S216.4
【部分图文】：

一系列带有输入和输出的反馈回路，主要包含正反馈回路和负反馈回路。正反馈回路表示从某一变量出发，经过一个闭合回路之后会使该变量本身增加，反之即为负反馈回路。常见的因果关系图如图2.2所示。图 2.2 狼群因果关系图Figure2.2 The wolves’ causal loop dagram系统流图是系统动力学建模的基础，主要用流位变量、流率变量和信息三类元素构成。系统流图中将流位、流率、辅助变量和常量进行了划分，并且用具体

须先给出各流位变量的初始值。在复杂系统中，随着系统阶数的提高，方程的阶数和数量都会增加，因此系统动力学运用计算机仿真来代替传统的解析方法求解方程的满意解，使得运算变得简单可行。常见的系统流图可以用图2.3表示。图 2.3 狼群模型系统流图Figure2.3 The stock and flow diagram of wolves’ model2.5.2 系统动力学建模步骤系统动力学建模步骤主要为确定系统边界及定义变量、绘制因果关系图、构建系统流图、模型检验和校准、仿真和分析，具体如下：（1）确定系统边界及定义变量：在建模之前应该明确研究的核心问题或主要矛盾。系统边界应该能完整、明确的表示系统的主要结构并且是封闭的，同时还应保证该模型中变量和回路不会过多。明确导致核心问题的根本原因，提出基于系统内部反馈结构导致动态变化的假设，定义系统的内生变量、外生变量和常数，同时选择适当的参数控制系统的运行。（2）绘制因果关系图：明确系统中的因果关系及反馈结构，根据假设、定义各个变量，确定系统中的回路并对各回路之间的反馈和耦合关系，绘制出因果关系图。（（3）构建系统流图：根据各变量之间的关系确定流位和流率变量

流率基本入树是指把流率作为树根，利用辅助变量，将流位、流率变量作为树尾的入树T（t）,同时每个树尾流率均可通过树模型中的变量代换，实现只通过辅助变量依赖于流位变量，其基本结构如图2.4所示。图 2.4 流率入树基本模型Figure2.4 The basic model of flow rate into the tree流率基本入树建模法基本步骤：（1）通过理论分析、实际数据以及经验诊断等方法研究系统，建立对应的流 位 流 率 系 ； {[L1(t),R1(t)], [L2(t),R2(t)], [L3(t),R3(t)], …

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本文编号：2834772