储能科学与技术

太阳能热发电技术产业发展现状与展望

杜凤丽, 原郭丰, 常春, 卢智恒

2013 (6): 551-564. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.001

摘要 ( 482 )

PDF(16422KB) ( 567 )

太阳能热发电是将太阳能转化为热能,通过热功转化过程发电的技术.太阳能热发电站具有发电功率相对平稳可控,运行方式灵活,可进行热电并供等优势,同时具有非常好的环境效益.太阳能热发电规模化发展后,近期能够作为调峰电源为风力发电,光伏发电等间歇性电源提供辅助服务.随着未来技术的优化提升,由大型太阳能热发电站组成的太阳能热发电厂有可能承担电力系统基础负荷.目前,全球太阳能热发电产业正在兴起,装机容量逐年增加,然而,我国在太阳能热发电关键技术研究上明显落后于先进国家,太阳能热发电产业发展速度明显滞后;另外,我国也没有发布明确的太阳能热发电产业激励政策,这直接导致了一批项目迟迟不能落地.

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锂电池百篇论文点评(2013.8.1--2013.9.30)

闫勇, 徐凯琪, 林明翔, 唐代春, 董金平, 孙洋, 陈彬, 王昊, 贲留斌, 黄学杰

2013 (6): 565-576. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.002

摘要 ( 521 )

PDF(12722KB) ( 458 )

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,我们以"lithium"和"battery^*"为关键词检索了Web of Science从2013年8月1日至2013年9月30日上线的锂电池研究论文,共有903篇,选择其中100篇加以评论.层状氧化物正极材料的研究包括充放电循环过程中的反应机理,结构衍变以及制备条件对材料性能的影响等,高电压的尖晶石结构LiNi_0.5M_1.5O₄材料的结构分析,改性以及与电解液的匹配受到人们较多的关注.高容量的Si基负极材料一直是研究的热点,本期碳材料与锡,电解液添加剂,锂硫电池和锂空气电池均有多篇研究论文,理论模拟工作扩展到固体电解质,电解液添加剂作用机理,锂空气电池电极过程等.除了这些以材料为主的研究之外,针对电池的原位分析,电池模型的研究论文也大量出现.

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泡沫型多孔介质等效导热系数研究进展

郭茶秀, 罗志军

2013 (6): 577-585. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.003

摘要 ( 662 )

PDF(8915KB) ( 268 )

多孔介质内部结构中发生的质量,动量,能量的传递是众多自然现象和生产,生活领域中发生的基本过程.有关多孔介质中的传热问题涉及许多科学领域,早就引起人们的广泛关注,研究人员也对其进行了长期的研究.等效导热系数方法即将多孔介质视为一种连续介质,将实际多孔介质中固体骨架与各种流体的传热模式(导热,对流,辐射)折合成一个综合的传热问题.此方法已成为研究多孔介质内部传热问题最常用的方法.最近一二十年,泡沫型多孔介质(如泡沫金属,泡沫碳等)的出现引起人们广泛的关注.本文针对此种新型多孔介质等效导热系数的研究做了综述,介绍了3种常用的研究方法,分别是实验测试法,理论推导法及数值模拟法,探讨了各种研究方法存在的问题.实验测试法准确性高,但每种传热模式对等效导热系数的影响很难确定,且成本高;理论推导法虽然物理意义明确,适用性广,但与实测结果有较大的偏差,且有些方法还需与实验相结合;数值模拟法建模较复杂,但模拟结果与实验数据较接近.

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熔融盐显热蓄热技术的研究与应用进展

吴玉庭, 任楠, 马重芳

2013 (6): 586-592. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.004

摘要 ( 687 )

PDF(7978KB) ( 472 )

熔融盐具有液体温度范围宽,黏度低,流动性能好,蒸汽压小,对管路承压能力要求低,相对密度大,比热容高,蓄热能力强,成本较低等诸多优点,已成为一种公认的良好的中高温传热蓄热介质.本文对熔融盐显热蓄热技术原理和发展现状进行了简要概述,包括熔融盐的种类,熔融盐显热蓄热技术的原理,关键技术,研发现状及其在太阳能热发电和间歇性余热利用中的应用.认为开展高温熔融盐传热蓄热介质制备,热性能表征和熔融盐流动与传热性能研究,进而完善整个熔融盐蓄热系统,提高蓄热效率,降低管路腐蚀性,提高系统可靠性仍将是未来熔融盐蓄热技术的研究重点.

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基于储能系统的光伏发电系统功率缓冲控制研究

李凡, 张建成

2013 (6): 593-597. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.005

摘要 ( 504 )

PDF(4002KB) ( 575 )

光伏发电系统输出的最大功率随外界环境变化而波动,无法满足负荷的供电需求,针对该问题,建立了基于储能系统的光伏发电系统结构,介绍了光伏发电系统运行原理,分析了系统功率与直流母线电压的关系,设计了无源式储能系统和有源式储能系统对功率进行缓冲以满足控制目标.仿真结果表明,有源式储能系统较无源式储能系统有更好的功率调节作用,通过双向DC-DC变换器的储放能量自动切换控制,使得光伏发电系统输出的功率与负荷需求功率良好匹配,直流电压稳定.

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改性粉煤灰相变储能材料在余热回收中的应用

赵亮, 王海洋, 方向晨, 王刚, 徐宏

2013 (6): 598-602. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.006

摘要 ( 615 )

PDF(4420KB) ( 615 )

以石蜡为相变材料,改性粉煤灰为载体,无水乙醇为溶剂,采用溶液插层法合成了石蜡/改性粉煤灰相变储能材料.经过柠檬酸改性后的粉煤灰,骨架结构保持完整,不仅去除了其中杂质,而且对相变材料吸附能力有所改善.差示扫描量热(DSC)结果表明,PCM-3储能材料的熔化潜热值和熔化温度分别为327.85 kJ/kg和53.63 ℃;红外(FT-IR)测试表明,储能材料化学稳定性良好,由于吸附后的石蜡与粉煤灰载体间具有很强的表面张力,可以有效防止熔化后石蜡从载体中流失.借助相变蓄热式换热器测试了储能材料在工业余热回收中的应用效果,发现换热器出口水流温度在一定时间内可以近似保持恒定温度.

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LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料的空气气氛烧结合成与电化学性能

陈凯, 刘兴泉, 马慎思, 寇丹, 张峥

2013 (6): 603-609. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.007

摘要 ( 476 )

PDF(6273KB) ( 565 )

制备锂离子电池正极材料LiNi_0.8Co_0.2O₂通常需要在纯氧气气氛下进行烧结.本工作以硫酸镍,硫酸钴和氢氧化钠为原料,采用并流共沉淀法制备了高密度Ni_0.8Co_0.2(OH)₂前驱体,再采用高温固相反应法在空气中烧结制备了锂离子电池LiNi_0.8Co_0.2O₂正极材料.采用X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),恒流充放电测试(ECT),循环伏安(CV)与比表面积(BET)测试等方法对目标样品进行了表征,详细考察了烧结条件对材料结构,微观形貌及电化学性能的影响.结果表明,锂/(钴+镍)摩尔比为1.13∶1时,在管式炉中和空气气氛下于第一段烧结温度700 ℃保温9 h,于第二段烧结温度750 ℃保温12 h,合成的材料比表面积适中(0.78 m²/g),具有规则的六边形α-NaFeO₂层状结构,晶粒分布均匀,电化学性能最优.在0.5 C充放电倍率下和2.7~4.3 V电压范围内,其首次放电比容量达到153.0 mA·h/g,循环20次后放电比容量仍为150.7 mA·h/g,容量保持率达到98.5%,显示了优异的循环稳定性能,可用做高能量密度动力电池正极材料.

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操作条件对直接甲醇燃料电池膜电极水平衡的影响

高妍, 王素力, 侯宏英, 赵亮, 郑开元

2013 (6): 610-614. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.008

摘要 ( 418 )

PDF(4101KB) ( 459 )

介绍了直接甲醇燃料电池(DMFCs)膜电极的水平衡研究对单电池性能和稳定性的影响,研究了电池操作温度,空气流量及电流密度等操作条件对膜电极水平衡的影响.通过调节操作条件改变净水传输系数,进一步表征膜电极水平衡对电池稳定性的影响.结果表明,单电池在60 ℃,阴极常压空气80 mL/min进料,100 mA/cm²条件下工作具有较好的水平衡,最后,测试了单电池在该条件下的稳定性,测试结果表明电池稳定运行200 h后,性能没有明显衰减.

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压缩空气储能系统设计及其热力学分析

邓广义, 郭祚刚, 陈光明

2013 (6): 615-619. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.009

摘要 ( 573 )

PDF(4251KB) ( 612 )

压缩空气储能技术具有提升风能与太阳能等可再生资源电能质量的潜力,通过此项技术实现间歇性与不稳定性可再生电力的有效储存,进而在电网负荷高峰期以优质电力的形式稳定输出.结合热力学分析方法设计了储能功率56.58 MW,释能输出功率154.76 MW的压缩空气储能系统.在释能阶段透平机组配置上,参照GE 9171E燃机布置第二级透平入口参数,并以其812.41 K高温烟气余热提供第一级透平工质所需全部热量,无需为第一级透平配备专门燃烧器.在此思路下设计的压缩空气储能系统,热耗可降低至3783.96 kJ/(kW·h),储能系统的能量转换效率也高达56.11%.

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锂电池基础科学问题(VI)----离子在固体中的输运

郑浩, 高健, 王少飞, 李泓

2013 (6): 620-635. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.010

摘要 ( 1211 )

充放电过程中,锂离子需要在电极活性材料,电极与液态电解质接触界面产生固体的电解质层,全固态电池中的固体电解质以及导电添加剂,黏结剂,活性颗粒形成的固固界面传输.一般而言,固相内部及固相之间的离子传输是电池动力学过程中相对较慢的步骤,因此离子在固体中的传输是锂电池材料研究的重要基础科学问题.本文小结了固体离子学基础知识中关于离子在固体中的传输机制,驱动力,影响离子电导率的几种因素等方面的内容,简介了锂离子在正极,负极,固态电解质中的输运特性,讨论了内源锂和外源锂输运特性的差异以及尺寸效应对于离子输运性质的影响.

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电化学应用(II)----电化学电容器的发展与应用

吴旭冉, 贾志军, 马洪运, 廖斯达, 王保国

2013 (6): 636-641. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.011

摘要 ( 561 )

PDF(6962KB) ( 527 )

电化学电容器是一种新型储能元件,具有功率密度大,充放电速度快,工作温度宽,循环寿命长,安全环保等优点,受到各国研究者的广泛关注.自1957年第一份专利申请以来,电化学电容器历经了数代的发展,在电极材料,电解质等方面都取得了长足的进步.同时,电化学电容器的应用范围不断扩展,在储能,电动汽车,自动控制等领域有重要作用.本文简要介绍了电化学电容器的发展历程,基本原理及其主要应用,展望了电化学电容器的发展前景及研究方向.

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集装箱储能系统散热及抗震性研究

张子峰, 王林, 陈东红, 王骁雄, 朱东梅, 李丽娜

2013 (6): 642-648. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.06.012

摘要 ( 974 )

PDF(13109KB) ( 548 )

集装箱式储能系统将储能系统的所有部件全部集中在一个或多个标准集装箱内,具有占地少,便于安装,可移动等优点,作为一种新形式的储能系统,其在电网中的应用越来越多.本文作者阐述了某公司电力科学研究院对集装箱式储能系统的研究,主要包括散热系统设计及抗震性设计,并分别利用Icepak软件及CAE软件进行了热仿真及有限元分析,结果证明了系统散热与抗震设计的有效性.

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厚积薄发，突破全钒液流电池技术瓶颈——专访中国科学院大连化物所研究员、大连融科储能技术发展有限公司总工程师张华民

2013 (6): 649-651.

摘要 ( 381 )

PDF(3684KB) ( 222 )

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