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“双碳”目标下煤矿地下空间响应式增强型储热充填系统理论与技术探索 被引量:1
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作者 吕超 吕文玉 +4 位作者 孙强 解盘石 郎丁 姬松涛 胡建军 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期104-113,共10页
煤矿开采地下空间储能是实现矿山转型升级的重要手段,增强型储热充填技术不仅提高煤基固废资源利用率,更能保障新能源的高效消纳与利用。基于当前煤炭开采技术分析了充填开采研究现状,结合功能性充填理念提出“煤炭地下空间响应式增强... 煤矿开采地下空间储能是实现矿山转型升级的重要手段,增强型储热充填技术不仅提高煤基固废资源利用率,更能保障新能源的高效消纳与利用。基于当前煤炭开采技术分析了充填开采研究现状,结合功能性充填理念提出“煤炭地下空间响应式增强型储热充填系统”的科学内涵。响应式增强型储热充填系统核心是确保“四性”条件:地质条件适宜性、储–采热技术可行性、传热传质高效性以及运行周期安全稳定性,提升热能储–采效率、强化储热系统封闭性、确保围岩稳定性是实现储热充填系统高效运转的关键。在此基础上综合考虑热源温度、传输距离、热能载体循环速度等因素对热能提取效率的影响,研发储热充填体热能高效提取工艺,形成热能高效热交换设计方法。同时,基于储热系统运行充填体热力学特性动态演化规律,揭示充填体时效变形损伤微观机理,构建稳定性预测及评价体系。响应式增强型储热充填系统技术路径围绕采前地质条件→采中充填体动态参数响应→埋管–充填体–围岩耦合作用→矿山地下空间–可变能源协调开发战略主线,融合风光互补构想,开展储热层位勘探与选址,实现储热充填系统超前规划,研制高效储热充填材料,指导储热系统运行参数规划设计,进而保障增强型储热充填系统安全稳定高效运行。最后,以地质科学为基础,结合采矿学相关理论,构建以煤炭开采、地质工程技术、生态环境三位一体的响应式增强型储热充填体系统地质保障理论与工程技术体系。响应式增强型储热充填技术实现矿山与可变能源的有机结合,突出灵活响应式充填储热,丰富了充填开采内涵,能够为我国发展赋煤区新能源,促进矿山转型利用提供理论参考与实践范例。 展开更多
关键词 煤矿采空区 固废充填 增强型储热 风光互补 地质保障
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储能锂离子电池系统热失控诱发电弧研究进展
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作者 徐成善 孙烨 +6 位作者 杨智凯 赵明强 李亚伦 冯旭宁 王贺武 卢兰光 欧阳明高 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第8期3037-3050,共14页
在全球能源转型加速推进的背景下,大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战,其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性,成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响... 在全球能源转型加速推进的背景下,大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战,其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性,成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响的相关研究,全面综述了储能电池系统中电池热失控特性与各类电弧故障之间的联系,系统总结了储能系统中电弧形成的多路径耦合机理:当电气安全间距小于电弧临界击穿距离时,高温或机械破坏引发的绝缘失效可导致气体介质放电;热失控喷发的高温气体、颗粒物、电解液可显著降低绝缘强度,改变局部介质环境;电连接点松动或化学腐蚀引发的结构劣化会导致绝缘破损并演化为持续电弧。但目前电弧诱发机制研究仍存在局限性:发生方式以喷发物为介质触发为主,触发位置发生在电池安全阀和极柱上,对电弧发生机理和以电解液为介质触发等研究不足。在电池电弧仿真领域,基于磁流体动力学的电弧多物理场模型虽能表征电弧稳定燃烧后的温度场、磁场与流场的耦合特征,但仍难以准确模拟热失控过程中电弧动态触发行为,因此,急需发展融合“热-电-力-化学”多场耦合的智能仿真模型,为储能系统电弧灾害防控提供理论支撑与技术思路。本文旨在加深对储能电池系统电弧发生特征理解,并为提高系统电气安全提供思路,促进储能系统的高安全性发展。 展开更多
关键词 储能系统 锂离子电池 热失控 电弧 诱发机制
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基于金属相变材料储热的严寒地区电动客车热管理系统研究
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作者 谢鹏 蔡振豪 +2 位作者 罗睿林 王靖飞 林程 《汽车工程》 北大核心 2025年第8期1546-1558,共13页
针对严寒地区大型纯电动客车冬季运行面临的续航里程严重衰减、热车时间过长等问题,本文突破传统低温热管理技术的局限,提出了基于金属相变材料储热的整车热管理解决方案。设计了面向极寒工况的铝硅合金相变储热装置,并基于整车系统仿真... 针对严寒地区大型纯电动客车冬季运行面临的续航里程严重衰减、热车时间过长等问题,本文突破传统低温热管理技术的局限,提出了基于金属相变材料储热的整车热管理解决方案。设计了面向极寒工况的铝硅合金相变储热装置,并基于整车系统仿真,分析了储热装置容量配置对车辆低温性能的影响。结果表明,所设计的储热装置具备超过235 W·h/kg的质量能量密度和429 W·h/L的体积能量密度,储能成本仅为锂离子电池系统的5%~20%。在-40℃环境下,增设110 kW·h的储热单元可使续航里程提升115.5%,而仅配置8 kW·h的储热装置就能将热车时间缩短65%。本文为严寒地区纯电动客车的大规模推广提供了兼具技术可行性与经济合理性的热管理新范式,对推动高纬度地区公共交通全面电动化具有重要意义。 展开更多
关键词 热能储存 电动客车 整车热管理 金属相变材料
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电-热转换功能型相变储热材料的研究进展及应用
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作者 刘纹佳 杜如雪 +1 位作者 王思齐 李廷贤 《化工学报》 北大核心 2025年第7期3185-3196,共12页
热能在终端用能形式中占比高达50%以上,热能脱碳对实现我国“双碳”战略目标和节能减排至关重要,高效利用风能、太阳能等可再生能源驱动的电气化供热是实现热能脱碳的重要途径。目前,亟需探究先进的储能技术,以解决可再生能源供能与终... 热能在终端用能形式中占比高达50%以上,热能脱碳对实现我国“双碳”战略目标和节能减排至关重要,高效利用风能、太阳能等可再生能源驱动的电气化供热是实现热能脱碳的重要途径。目前,亟需探究先进的储能技术,以解决可再生能源供能与终端用能的时空不匹配矛盾。相变储热技术具有高储热密度和恒温输出特性,将电-热直接转化与相变储热结合可显著提高系统的能量转换效率和功率密度。本文聚焦相变储热材料的电-热转换特性与机制,分析了电-热转换与储热性能的关键影响参数。考虑到相变材料(PCM)本征导电性和导热性较差,需要引入高导电、高导热的添加物以制备电、热性能更优的复合相变材料。探讨了添加物不同的分布形式(离散、连续、定向连续)和尺寸效应对相变储热材料的电-热转换性能、有效热导率及电导率的强化影响机制,总结了电-热转换相变储热材料的应用场景,探讨了未来的重点研究方向和面临的挑战。 展开更多
关键词 相变 电-热转换 热传导 传热 电导率 储热性能
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基于湖/河水的跨季节/天混合储热技术实践与优化
5
作者 杨曙川 殷勇高 +2 位作者 李晓 赵栋霖 崔梦颖 《制冷学报》 北大核心 2025年第3期1-10,31,共11页
热泵技术因其电热转换的高效性已成为中低温供暖领域的主要路径。然而北方冬季缺少稳定热源,因此需要将城市范围内的热源进行跨季节存储,以保证热泵系统供暖的稳定性。基于馆陶地区河水跨季节/天储热工程,利用TRNSYS搭建仿真模型,在固... 热泵技术因其电热转换的高效性已成为中低温供暖领域的主要路径。然而北方冬季缺少稳定热源,因此需要将城市范围内的热源进行跨季节存储,以保证热泵系统供暖的稳定性。基于馆陶地区河水跨季节/天储热工程,利用TRNSYS搭建仿真模型,在固定场地面积限制下对蓄热体各参数进行敏感性分析,并对跨天储热的配置与策略进行优化。结果表明:运行10 a后,蓄热体温升达到3.2℃,有效防止了土壤热失衡;埋管间距与深度对系统性能影响最大,当间距为4 m、深度为150 m时,总管长可减小约23%。此外跨天储热应匹配谷电储热量与释热负荷,避免谷电浪费,当制热功率大时,可增大水箱容积并考虑平电释热,以提高谷电利用率,优化后年运行费用减少11.2%。 展开更多
关键词 跨季节储热 河水 峰谷电价 TRNSYS
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电蓄热复合压缩空气储能系统热电联供特性研究
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作者 张学林 张晓波 +4 位作者 陈铁义 姜巍 管茜茜 张志亮 薛小代 《可再生能源》 北大核心 2025年第7期952-959,共8页
电蓄热及压缩空气储能可有效支撑风电、光伏等可再生能源发电机组并网。文章基于热电联供应用场景构建了两种技术的复合系统,可实现基于储能的电、热水及高品位蒸汽联合供应,并提出峰谷电价背景下的4种不同系统运行模式。采用ThermoFle... 电蓄热及压缩空气储能可有效支撑风电、光伏等可再生能源发电机组并网。文章基于热电联供应用场景构建了两种技术的复合系统,可实现基于储能的电、热水及高品位蒸汽联合供应,并提出峰谷电价背景下的4种不同系统运行模式。采用ThermoFlex软件对不同运行模式下的系统进行了建模,研究了中间压力、供能热电比及运行模式对系统热力及经济性能的影响。结果表明,随着中间压力的提升,系统热效率及效率均可得到改善。增大系统输出热电比对于系统热效率的提升具有促进作用,但系统效率随之下降。系统供能成本随中间压力的提升逐渐降低,但系统初始投资成本相应增加。在给定峰谷电价条件下,系统最佳运行模式为电网谷段储能、峰段发电、平段和峰段供热,最佳中间压力为4 MPa,此时系统热效率和效率分别为90.28%和36.62%。 展开更多
关键词 电蓄热 压缩空气储能 热电联供 效率
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提升新能源承载能力的电热综合储能容量配置方法
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作者 陈得治 赵雪 +4 位作者 李立新 刘联涛 张鑫 田旭 张祥成 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第S1期954-960,共7页
随着新能源的快速发展,新能源波动性和间歇性的不利影响愈发明显,提升新能源承载能力成为当前电力系统中亟待解决的问题。电热综合储能系统作为一种能够实现电力、热力互联互通的多能互补系统,可以有效提升新能源的承载能力。以提升新... 随着新能源的快速发展,新能源波动性和间歇性的不利影响愈发明显,提升新能源承载能力成为当前电力系统中亟待解决的问题。电热综合储能系统作为一种能够实现电力、热力互联互通的多能互补系统,可以有效提升新能源的承载能力。以提升新能源在电力系统中的承载能力为目标,同时考虑投资运行成本的经济性,对设立的电热综合储能系统进行容量优化配置。首先,对电热综合储能系统进行了原理分析与建模。随后,建立了以新能源承载能力最大、总费用最小为目标的容量优化配置模型,该模型涵盖了电热储能投资成本、弃新能源惩罚成本和与外部电网交互功率成本等多个方面。最后,通过对实际案例的仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。研究结果表明,该方法能够显著提升新能源的承载能力,提高系统的经济性和可靠性。 展开更多
关键词 承载能力 新能源 电热综合储能 容量配置 多目标粒子群算法
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新能源低碳背景下电动汽车电热相变储能系统的储热性能分析 被引量:2
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作者 朱杰 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4406-4408,共3页
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻,新能源低碳技术已成为解决这些问题的关键途径之一。电动汽车作为新能源交通工具的重要组成部分,其电热相变储能系统在提升能源利用效率、减少碳排放方面展现出巨大潜力。本文基于新能源低碳... 随着全球能源危机和环境污染问题的日益严峻,新能源低碳技术已成为解决这些问题的关键途径之一。电动汽车作为新能源交通工具的重要组成部分,其电热相变储能系统在提升能源利用效率、减少碳排放方面展现出巨大潜力。本文基于新能源低碳背景,对电动汽车电热相变储能系统的储热性能进行了深入分析,探讨了系统的工作原理、动态储热性能优化方法、材料特征、储热效率与稳定性以及未来相关产业技术的研究方向。通过理论分析与实验验证,本文旨在为电动汽车电热相变储能系统的进一步发展提供参考。 展开更多
关键词 新能源 电动汽车 相变储能 储热
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基于UIS测试的Si/SiC级联器件雪崩特性分析
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作者 周郁明 王倩 +1 位作者 张秋生 刘航志 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期113-121,131,共10页
与机械式断路器相比,使用半导体功率器件构成的直流固态断路器在响应时间方面有较大的优势。由低压硅金属—氧化物—半导体场效应晶体管(Si MOSFET)和高压碳化硅结型场效应晶体管(SiC JFET)构成的Si/SiC级联型器件具有优异的开断特性。... 与机械式断路器相比,使用半导体功率器件构成的直流固态断路器在响应时间方面有较大的优势。由低压硅金属—氧化物—半导体场效应晶体管(Si MOSFET)和高压碳化硅结型场效应晶体管(SiC JFET)构成的Si/SiC级联型器件具有优异的开断特性。半导体功率器件可靠性一直是直流固态断路器所关注的焦点问题,非箝位感性负载开关(unclamped inductive switching,UIS)测试是评估半导体功率器件可靠性的重要方法。文中通过实验和仿真的方式分析了Si/SiC级联器件在非箝位感性负载开关过程的雪崩特性。首先,通过增加器件导通时间得到了不同负载电流下的雪崩特性,结果表明,随着导通时间的增加,Si/SiC级联器件在雪崩期间出现了雪崩电压下降的异常特性。随后,通过分立式Si/SiC级联器件进行UIS测试,发现异常特性是由于SiC JFET在雪崩期间出现导通而形成的。最后,通过Si/SiC级联器件的三维电—热耦合仿真,结果表明雪崩期间SiC JFET芯片栅极铝金属层和键合线温度升高,导致SiC JFET栅极等效电阻增加,最终使得SiC JFET在雪崩期间出现导通。 展开更多
关键词 固态断路器 Si/SiC级联器件 雪崩特性 电—热耦合仿真
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基于分布鲁棒优化的广义共享储能容量配置方法 被引量:6
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作者 朱佳男 艾芊 李嘉媚 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期185-194,共10页
共享储能通过储能资源的复用,能有效应对高成本和利用率低的难题。迅速发展的需求侧资源在共享储能中具有潜在应用,但其不确定性问题亟待解决。文中引入了电动汽车和温控负荷的虚拟储能模型,结合实体储能,建立了考虑不确定性的广义共享... 共享储能通过储能资源的复用,能有效应对高成本和利用率低的难题。迅速发展的需求侧资源在共享储能中具有潜在应用,但其不确定性问题亟待解决。文中引入了电动汽车和温控负荷的虚拟储能模型,结合实体储能,建立了考虑不确定性的广义共享储能模型和相应的优化算法,以确定实体储能的最佳容量配置。共享储能运营商根据用户需求,实现多类型储能的优化配置,并设计虚拟储能持有者的满意度补偿,以保障其用户体验和经济利益。此外,采用Wasserstein距离描述电动汽车和温控负荷的不确定性,并结合基于风险价值的分布鲁棒机会约束算法进行求解。算例结果表明,采用广义共享储能模型和分布鲁棒机会优化算法,能够充分考虑不确定性,有效降低用户的能源消费成本和运营商的储能配置成本。 展开更多
关键词 共享储能 电动汽车 温控负荷 分布鲁棒优化 虚拟储能
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基于新型电力系统的储能设备投资决策 被引量:1
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作者 陈威 马永开 白春光 《系统管理学报》 CSSCI CSCD 北大核心 2024年第5期1194-1203,共10页
针对新型电力系统中谁来投资可再生能源电力储能设备的问题,构建了由发电企业和售电企业组成的新型电力系统。考虑了发电企业(可再生能源与传统能源一体化)、售电企业以及可再生能源企业分别投资建设储能设备3种情形,构建了相应的Stacke... 针对新型电力系统中谁来投资可再生能源电力储能设备的问题,构建了由发电企业和售电企业组成的新型电力系统。考虑了发电企业(可再生能源与传统能源一体化)、售电企业以及可再生能源企业分别投资建设储能设备3种情形,构建了相应的Stackelberg模型,采用逆向归纳法进行求解。基于均衡结果,主要研究结论如下:(1)当可再生能源发电企业投资储能设备时,消费者可以支付更低的电价,有助于提升电力需求量,进而实现最高的社会福利;当售电企业投资储能设备时,消费者需要支付更高的电价,从而抑制电力需求量,进而抑制社会福利。(2)随着储能设备投资成本系数的增加,传统能源电力需求量会增加,但售电企业的利润会减少。(3)传统能源发电成本系数的增加有利于可再生能源电力发电上网。因此,本文分析储能设备投资模式对储能质量影响的问题,在一定程度上丰富了储能领域的研究。最后,讨论部分研究了消费者参与储能投资的情形,进一步论证上述结论。 展开更多
关键词 新型电力系统 可再生能源储能设备 投资 博弈论
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MXene在锌离子电池中的应用:研究进展与展望 被引量:3
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作者 陈泽 支春义 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期204-214,共11页
可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发... 可充电锌离子电池(ZIBs)以其低成本、固有安全性、高比能量和环保特性而在大规模储能领域中引起了极大的关注。尽管对ZIBs的正极、负极以及电解质的研究不断取得突破,ZIBs的实际性能仍难以达到实用化的要求,关键在于缺少先进材料的开发。MXene作为一种新型的二维材料,具有各种优异的特性包括丰富的原料、可定制的结构和独特的理化特性。二维(2D)MXene在ZIBs中的应用已经取得了重大进展。本文简要总结了用于ZIBs的MXene的多种合成路线、MXene的环境稳定性、形态和结构特征以及化学性质的进展;详细阐述了MXene基阴极、阳极和电解质/隔膜的最新发展,丰富的成果表明MXene材料具有实现高性能ZIBs的巨大潜力;归纳探讨了增强基于MXene的ZIBs性能的策略,包括离子插层调控、表面接枝修饰、杂原子掺杂、层间距拓宽等;最后,提出了基于MXene的ZIBs面临的挑战,展望了未来前景,旨在为开发实用化MXene基储能器件指明方向。 展开更多
关键词 MXene 锌离子电池 储能器件 水系电池 准固态电池 专题评述
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基于内管移动的卧式管壳式相变储热器储热性能优化研究 被引量:1
13
作者 周少斌 曹红梅 +4 位作者 付宁 张民 郭丰瑞 王晓龙 高明 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期109-117,共9页
相变储热技术能够实现对固态储放氢过程热量的回收和供给,实现固态储氢罐内的自热平衡,提高储放氢性能。研究针对卧式管壳式相变储热器,提出了一种新型的内管偏心放置绕中心轴线旋转的运动方式,采用Fluent数值模拟软件,基于动网格技术... 相变储热技术能够实现对固态储放氢过程热量的回收和供给,实现固态储氢罐内的自热平衡,提高储放氢性能。研究针对卧式管壳式相变储热器,提出了一种新型的内管偏心放置绕中心轴线旋转的运动方式,采用Fluent数值模拟软件,基于动网格技术编写了用户自定义函数UDF,重点研究了内管偏心距离与旋转速度对储热性能的影响。结果表明:与传统中心内管静止布置相比,偏心内管的旋转运动能够显著提高储热性能,当偏心距离为9 mm,旋转速度为0.10 r/min时,储热时间达到最小值,储热时间减少了92.16%,时间平均储热速率是内管静止布置的11.51倍;当偏心距离为9 mm,旋转速度由0.30 r/min减少至0.10 r/min时,储热时间减少了13.57%;当旋转速度为0.10 r/min,偏心距离由3 mm增至9 mm时,储热时间减少了70.48%。该研究结果可为卧式管壳式相变储热器在储氢领域的性能优化研究提供新思路。 展开更多
关键词 卧式管壳式相变储热器 固态储氢 内管移动 储热性能 数值模拟
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热泵储电系统多物理域建模与动态仿真研究 被引量:2
14
作者 安旭刚 何青 张千旭 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1592-1599,共8页
热泵储电技术是一种新型物理储能技术。为丰富热泵储电系统动态特性研究,建立了布雷顿循环热泵储电系统动态仿真物理模型,分析了系统储/释能阶段启动过程中主要特性参数的动态响应,包括压力、温度、流量、功率等。结果表明:为使系统运... 热泵储电技术是一种新型物理储能技术。为丰富热泵储电系统动态特性研究,建立了布雷顿循环热泵储电系统动态仿真物理模型,分析了系统储/释能阶段启动过程中主要特性参数的动态响应,包括压力、温度、流量、功率等。结果表明:为使系统运行到额定工况,系统的容腔体积选取为5 m^(3),储/释能阶段的初始压力分别选取为2.1、3.8 MPa;在给定的转速升速率下,系统主要特性参数均从初始值按照一定趋势逐渐变化,在约1400 s处达到额定值。该仿真模型和研究结果可为热泵储电系统的启动过程动态特性分析提供一定的参考。 展开更多
关键词 储能 热泵储电 多物理域建模 动态仿真
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基于热泵储电的绝热钙循环卡诺电池系统特性及优化研究 被引量:1
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作者 丁扬 王翰文 +2 位作者 陆文杰 罗元俊 凌祥 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4247-4258,共12页
为应对能源短缺危机和时空分布不均的挑战,本工作结合钙基热化学储能与热泵储电的优势,提出一种新型耦合系统。通过热泵为分解反应供热以高密度储能,水合反应放热驱动发电高效释能,杜绝存储过程能量耗散,实现长时大规模储能。分析操作... 为应对能源短缺危机和时空分布不均的挑战,本工作结合钙基热化学储能与热泵储电的优势,提出一种新型耦合系统。通过热泵为分解反应供热以高密度储能,水合反应放热驱动发电高效释能,杜绝存储过程能量耗散,实现长时大规模储能。分析操作参数对往返效率的影响,在本工作考察范围内储能过程循环压比增加正向提升往返效率,但过高的压比加大设备负担且边际效用递减。热泵吸热温度和分解反应温度不宜偏离过远,370℃、415℃时往返效率分别最高,需尽可能降低夹点温度,避免高品位热能降级使用。释能过程提高发电循环压比或使中间级压力接近理想值,可增加循环净功,往返效率升高。更高的水合反应温度、热机吸热温度以及Ca(OH)_(2)存储温度对往返效率有增益效果,而CaO和H_(2)O预热温度影响甚微。采用“黑箱”模型和夹点方法,并借助改进的遗传算法优化系统参数。换热网络(火用)损得到有效控制,往返效率最高可达65.96%,是一种颇具竞争力的能量存储方式。 展开更多
关键词 钙基热化学储能 热泵储电 卡诺电池 参数优化 往返效率
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基于热泵型储电技术国内外研究综述 被引量:11
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作者 孙健 陶建龙 +2 位作者 胡芸蓉 蔡潇龙 杨勇平 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1963-1976,共14页
“双碳”目标下,包括太阳能和风能在内的可再生能源发电稳步增长。现有技术难以支撑消纳逐年增加的可再生能源亟需大规模储能装置保障电网的稳定运行的现状。热泵储电技术作为新兴储能技术手段,具有高效率、高储能密度、灵活的按需构建... “双碳”目标下,包括太阳能和风能在内的可再生能源发电稳步增长。现有技术难以支撑消纳逐年增加的可再生能源亟需大规模储能装置保障电网的稳定运行的现状。热泵储电技术作为新兴储能技术手段,具有高效率、高储能密度、灵活的按需构建优点,相对于正在发展中的几种储能技术,热泵储电技术具有较好的研究价值和应用前景。本文首先介绍了热泵储电系统的工作原理,梳理归纳了当前热泵储电系统的主要分类包括基于布雷顿循环的(三种类型)储电系统以及基于朗肯循环的储电系统,对比总结了两种储电系统的技术特点,并对热泵储电系统核心部件的研究现状进行了综述。综合分析表明,迄今为止热泵储电技术的研究主要集中在储电系统本身的流程设计和热力学优化分析。近年来部分研究人员搭建了实际生产应用的热泵储电示范系统,加快热泵储电技术的产业化进程。热泵储电系统不仅在储电领域应用前景广阔,在余热回收以及冷热电联产领域同样具有一定的应用潜力,构建利用低品位余热及面向生产生活场景下的多能互补系统,能够使热泵储电技术成为能源系统中更高效的电、热、冷调节管理技术手段,有望快速推动我国能源系统向绿色低碳化转型。 展开更多
关键词 可再生能源 储能技术 热泵储电
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柔性相变复合材料及其应用研究进展 被引量:7
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作者 董涧锟 师文钊 +1 位作者 刘瑾姝 陆少锋 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期179-190,共12页
柔性相变复合材料因其兼具优异的相变储能特性、耐受外力形变的柔性及与控温器件复合的可加工性,在智能材料开发中受到研究者的广泛关注。文中详述了通过聚合物网络共混、多孔骨架吸附及相变分子结构设计等3种支撑结构策略制备柔性相变... 柔性相变复合材料因其兼具优异的相变储能特性、耐受外力形变的柔性及与控温器件复合的可加工性,在智能材料开发中受到研究者的广泛关注。文中详述了通过聚合物网络共混、多孔骨架吸附及相变分子结构设计等3种支撑结构策略制备柔性相变复合材料的研究现状;总结了其在电池热管理器件、可穿戴电子器件和柔性传感器等领域的应用;最后,对柔性相变复合材料的研究重点和未来发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 柔性相变复合材料 支撑结构 热能储存 电池热管理器件 可穿戴电子器件 柔性传感器
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家用空气源热泵蓄热式热管散热器的自然对流传热特性
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作者 孙尚瑜 许树学 +3 位作者 曹瑞林 荣维来 勾倩倩 马国远 《制冷学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期97-103,119,共8页
提出带蓄热材料的热管式自然对流散热末端新型式,在热管式末端的换热管上外加套管,管间填充蓄热材料。管内蒸气通过凝结换热,将热量传递给蓄热材料后再传递给外套管,外套管与室内空气进行自然对流传热和辐射传热,构造出新型家用空气源... 提出带蓄热材料的热管式自然对流散热末端新型式,在热管式末端的换热管上外加套管,管间填充蓄热材料。管内蒸气通过凝结换热,将热量传递给蓄热材料后再传递给外套管,外套管与室内空气进行自然对流传热和辐射传热,构造出新型家用空气源热泵系统。建立了带固体蓄热材料的热管式散热末端的传热模型,研究热泵系统启停过程,蓄热材料种类、厚度对温度分布随时间变化的影响;分析热泵系统的制热量、压缩机功率等宏观性能系数的变化规律。结果表明:固体蓄热材料中镁砖效果较好;热泵运行时间和蓄热材料外表面温度受蓄热体厚度影响,且存在一个临界厚度;当选取12 mm厚的镁砖蓄热材料时,带蓄热末端的家用空气源热泵运行12 min,供热时间26 min,表面温度变化在35~50℃。 展开更多
关键词 散热末端 固体蓄热 套管 间歇运行
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基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统性能实验研究 被引量:2
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作者 宋文俊 贺中禄 +2 位作者 曹彬 梁子薇 郭春梅 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4339-4348,共10页
基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统(pumped thermal electricity storage,PTES)通过热泵循环、蓄/释热过程和有机朗肯循环发电(organic rankine cycle, ORC)过程实现储电过程,该系统运行温区较低且可利用低温热源提高系统循环储电... 基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统(pumped thermal electricity storage,PTES)通过热泵循环、蓄/释热过程和有机朗肯循环发电(organic rankine cycle, ORC)过程实现储电过程,该系统运行温区较低且可利用低温热源提高系统循环储电效率。为进一步研究基于亚临界有机朗肯循环的热泵储电系统充/放电动态性能,本工作搭建了该系统实验平台,进行了80℃和90℃热源工况下的充/放电全周期实验研究和性能分析。结果表明:当低温热源温度从80℃升高到90℃时,系统循环储电效率从21.8%提高到46.1%,提高低温热源温度能显著提升循环储电效率;由于储/释热过程的非稳态传热特性,系统充/放电周期内运行参数随时间变化,在90℃热源工况下,充电过程的时间为3120 s,热泵循环平均COP为6.27,压缩机功率从1.3 kW增长到3.7 kW;放电时间为980 s,净放电功率从5.3 kW降低到1.8 kW,有机朗肯循环效率平均为8%;在80℃热源工况下,充电过程的时间为6480 s,热泵循环平均COP为5.44,压缩机功率从1.6 kW增长到3.6 kW;放电时间为1080 s,净放电功率从4.7 kW降低到2.8 kW,有机朗肯循环效率平均为7.9%。 展开更多
关键词 热泵储电 有机朗肯循环 循环储电效率 动态性能分析
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考虑电-气-热耦合和需求响应的虚拟电厂优化调度策略 被引量:2
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作者 王世杰 冯天波 +4 位作者 孙宁 何可 李嘉文 杨程 崔昊杨 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第1期101-114,共14页
热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下... 热电联产机组以热定电的工作方式无法同时满足冬季供暖效率最大化和电力调峰需求,存在发电出力调节能力不足的问题。针对上述问题,提出了考虑电、气、热能源耦合特性以及需求响应的虚拟电厂优化调度策略。首先,为提升热电联产机组向下调峰能力,引入电制气设备和碳捕集技术,构建新型的热电联产耦合模型。其次,为提升系统运行的灵活性,考虑峰谷分时电价、热价,建立综合需求响应机制。然后,为减少系统发电成本,引入电、热储能装置,以系统总成本和电、热储能运行成本最小化为目标建立虚拟电厂双层优化模型,并根据下层优化模型的KKT(Karush-Kuhn-Tucher,KKT)条件将双层模型转为单层并线性化处理进行求解。结果表明,所提方法的碳排放、运行成本以及新能源消纳率达到最优,提升了热电机组向下调峰能力,满足了系统低碳性、经济性的需求。 展开更多
关键词 热电耦合 电、热储能 需求响应 双层优化 虚拟电厂
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