2020年, 第8卷, 第5期　
刊出日期：2020-10-31

  

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  蒽醌-2-羧酸作为光催化剂催化解聚木质素

  廖声甫, 刘琪英, 马隆龙

  新能源进展. 2020, 8(5): 339-349. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.001

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  木质素是自然界中丰富的可再生芳香碳资源,其解聚得到的单体可以作为重要的化工原料。以蒽醌-2-羧酸作为光催化剂,在硝基苯存在和LED光源照射下,5 h内木质素模型化合物中β-O-4键有80%的转化率。对于木质素β-O-4多聚体,该体系也表现出了光催化活性,将蒽醌-2-羧酸负载在非均相载体上,在光催化降解中也可以获得77%的底物转化率。该反应涉及了木质素β-O-4中C_α—C_β键和C_β—O键的断裂,在催化剂的作用下,首先发生C_α—OH的脱氢,随后经过分子内的断键和重新成键生成苯甲醛和愈创木酚。本研究加深了对光催化木质素氧化过程中C—C键断裂过程的认识,有助于理解木质素的解聚机制。
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  流动风阻网格模型与热仿真设计方法优化动力电池模组结构的研究

  陈明彪, 白帆飞, 钟国彬, 林仕立, 吕杰, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2020, 8(5): 350-355. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.002

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  风冷系统因结构简单、成本低等特点,在热管理系统中占据重要地位。目前常规的风冷热管理设计方法存在重复性工作多、设计时间长的缺点。本文提出空气流动风阻网格模型结合热力学模型仿真的设计方法,先采用空气流动风阻网格模型获得优化的电池结构,再采用热力学模型进行仿真求解,获得优化的电池模组的流场和温度场分布特性。仿真结果验证了优化结构的准确性。优化结果表明,“C”字形结构更有利于提升模组内单体电池冷却效果的一致性,并且优化后的“C”字形结构进一步提升了电池模组内单体电池温度场的一致性。此外,计算结果发现模组内空气流动方向为上进下出时可进一步降低模组内单体电池的最高温度,提升单体电池温度场的一致性。
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  基于双面组件的可调支架光伏发电系统仿真研究

  陈建国, 朱雅文, 洪凌

  新能源进展. 2020, 8(5): 356-365. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.003

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  以双面光伏组件和可调支架系统为基础,以青海格尔木为模拟地点,利用PVsyst光伏仿真软件,分析了不同调节次数的可调支架系统与固定支架系统在组件正面和背面辐射量、系统发电量、系统收益的差异。研究结果表明：通过调节支架改变光伏组件的角度后,组件最低点离地高度也在变化,直接影响组件正面和背面的辐射接收;光伏方阵前后间距影响土地利用率（GCR）,土地利用率降低后,背面的辐射量和系统发电量都有一定的增加;相对于固定支架双面发电系统,可调支架双面系统在不同调节次数下的组件背面全年辐射量均有一定降低,但整体的发电量得益于正面辐射的增益,最高可达4.8%左右;技术和经济比较结果显示,双面组件采用可调支架系统,每年2次的调节方式,25年生命周期内系统收益最高。文章还分析了单面发电组件和双面组件系统使用可调支架的经济性对比,在相同的调节次数下,双面组件系统的增益明显高于单面组件系统。本文的研究成果对可调支架双面组件发电系统的设计具指导作用。
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  椭圆扭曲管内数值模拟及其在热风炉空气预热器的节能应用

  王飞扬, 朱冬生, 涂爱民, 莫逊, 刘世杰

  新能源进展. 2020, 8(5): 366-373. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.004

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  热风炉空气预热器是纳米碳酸钙生产过程中重要的节能设备,可以降低排烟温度,提高能源利用率。目前广泛采用的光滑圆管空气预热器体积庞大,换热效率低,造成排烟温度高,不仅污染环境,而且浪费大量的热量。为了解决这一问题,将椭圆扭曲管应用于热风炉空气预热器。结果显示,以椭圆扭曲管为换热元件的椭圆扭曲管空气预热器体积小、耗用钢材少、换热效率高,提高了烟气余热利用效率,降低燃料消耗量。以空气为工质,分别对椭圆扭曲管和圆管进行数值模拟,对比分析其传热性能。结果表明,相对于圆管,空气在椭圆扭曲管内湍动性更强,换热效果更好。通过对实际的工程案例进行分析,将椭圆扭曲管应用于热风炉空气预热器可减少换热面积27.9%,缩小体积37%,具有良好的节能节材效果。
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  双向CLLC谐振变换器研究现状与应用前景

  文伟仲, 舒杰, 王浩, 吴昌宏, 吕杰

  新能源进展. 2020, 8(5): 374-382. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.005

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  双向CLLC谐振变换器是双向直流/直流（direct current, DC）变换器中一类重要拓扑,具有实现软开关频率范围宽、调压范围大、功率密度高等特点。本文从基本拓扑及工作原理、建模分析方法、控制策略和应用这几个方面,对双向CLLC谐振变换器的现有研究成果进行了总结,分析了现有的问题,并提出了未来研究重点。结论表明,双向CLLC谐振变换器仍处于关键技术研究和小容量样机试验阶段,其在储能领域具有广阔的应用前景,是高压大容量双向变换器拓扑的重要发展方向。
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  一种面向分布式发电微电网的边缘计算架构与应用

  徐楚轲, 吴昌宏, 舒杰, 杨湛晔, 张虎润

  新能源进展. 2020, 8(5): 383-390. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.006

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  随着边缘计算技术的快速发展,其在智能电网中的应用越来越广泛,但尚未应用于分布式发电微电网系统的运行控制中。本文首先提出了一种面向微电网的边缘计算架构,并介绍了边云协同的主要功能,其次阐述了该架构的构建方案,包括数据处理、网络通信及安全机制的实现,最后介绍了该架构在华南南海某海岛上的应用实践。
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  等离子体气化熔融/垃圾处理系统

  王建伟, 郑鹏, 崔慧

  新能源进展. 2020, 8(5): 391-395. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.007

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  随着我国社会经济的发展,城市垃圾的产量快速上升。采用等离子体气化熔融技术来处理城市垃圾,能避免传统处理方式带来的二次污染问题,但由于我国城市垃圾含水量高、热值低等原因会造成等离子体炬电耗高的问题。本文结合气化熔融技术、回转式预热器、蓄热式燃烧以及余热回收等多项先进技术,理论上设计了一套日处理垃圾能力在10 ~ 30 t的等离子体气化熔融/垃圾处理系统。系统的减容率在95%以上,在充分利用垃圾中的能源的同时,将二噁英的排放控制在国家标准0.1 ng-TEQ/Nm³以内,减少重金属等二次污染物的排放,具有良好的经济性和环保性。
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  低GWP工质闪蒸补气式高温热泵性能对比

  李华山, 黄思浩, 王显龙, 曲勇, 龚宇烈

  新能源进展. 2020, 8(5): 396-401. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.008

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  高温热泵作为一种有效的节能技术可以满足大多数的工业用热需求,遴选安全、环保、高效的制冷剂是当前高温热泵技术研究的重要工作之一。针对闪蒸补气式高温热泵,基于EES（Engineering Equation Solver）软件建立系统数学模型,以性能系数（COP）、制热量、单位容积制热量、冷凝压力、压缩比以及压缩机排气温度为性能指标,在冷凝温度 ≥ 100℃,温升分别为40℃、50℃和60℃工况下,对R1224yd(Z)、R1233zd(E)、R1336mzz(Z)和R1234ze(Z) 四种氢氟烯烃制冷剂在闪蒸补气式热泵系统中的应用潜力进行分析,并与R245fa比较。结果表明,R1336mzz(Z) 的COP最大、冷凝压力最低,但单位容积制热量最小,相对适用于小容量供热系统;R1234ze(Z)的单位容积制热量最大,且COP与R245fa相当,是R245fa的良好替代工质,尤其适用于大容量高温升供热系统;R1233zd(E) 虽然单位容积制热量偏低,但其COP、制热量和冷凝压力相对R245fa具有显著优势,亦可作为R245fa的替代工质;与R245fa相比,R1224yd(Z) 的热力性能无明显优势。
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  单离子导体聚合物电解质研究进展

  王旭尧, 刘姝伶, 闫晓丹, 张灵志

  新能源进展. 2020, 8(5): 402-412. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.009

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  聚合物电解质能够避免传统液态电解液漏液的隐患,抑制锂枝晶的生长,提高电池的安全性能。单离子导体是一类锂离子迁移数接近1的聚合物电解质,能有效避免阴离子移动产生浓差极化,降低内部阻抗,从而提高锂电池的容量以及循环性能,成为近年来聚合物电解质的研究热点。本文综述了单离子导体聚合物电解质的研究进展,尤其关注离子电导率和锂离子迁移数较高的体系,并探讨了单离子导体聚合物电解质所面临的挑战以及发展前景。
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  锂离子电池硅基负极黏结剂研究进展

  邓攀, 陈程, 张灵志

  新能源进展. 2020, 8(5): 413-427. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.010

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  硅在自然界中储量丰富,其理论比容量高达4 200 mA∙h/g,已成为高能量密度锂离子电池负极材料的研究热点。但是Si作为负极材料也存在许多不足,最大的问题是电池充放电过程中,硅体积膨胀（高达300%）,导致Si基负极材料粉化脱落、电池容量迅速衰减,其循环性能尚难以满足实际需求。通过研究开发硅基负极专用黏结剂材料,可以有效抑制循环过程中硅的体积变化,维持硅负极结构稳定,提升电池循环性能。本文综述了近年来硅基负极黏结剂材料的研究进展,主要从合成高分子聚合物黏结剂、天然高分子聚合物黏结剂、导电高分子聚合物黏结剂三个方面进行详细归纳总结,并介绍了本课题组在硅基负极黏结剂方面的部分研究成果,期望能为将来的硅基负极专用黏结剂的研究和应用提供一些思路。
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  多晶PERC太阳电池的背面与正面结构性能优化

  赵科巍, 张波, 吕镱, 庄宇峰, 李正平, 鲁贵林, 沈文忠

  新能源进展. 2020, 8(5): 428-433. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.011

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  多晶硅太阳电池以其价格低廉的优势成为低成本太阳电池的首选,但其光电转换效率提升空间有限。钝化发射极和背面电池（PERC）技术是当前晶硅太阳电池提效的主要途径。多晶PERC电池结合了多晶硅电池的低成本和PERC电池的高效,是当前多晶硅电池的研究热点。本文研究了多晶PERC电池的背面和正面结构优化与设计,提出了提高多晶PERC电池效率的产业化技术方法。通过在硅片背面用三层SiN_x:H薄膜来代替常规双层SiN_x:H薄膜,在保证优良的背面钝化的同时,使电池长波响应得到改善,电池光电转换效率由20.19% 提升至20.26%。优化多晶PERC电池的背面激光开窗工艺,使多晶电池效率较常规工艺提升0.11%。而在多晶PERC电池的正面叠加选择性发射极技术,可较常规工艺提升电池效率0.10%。综合运用多种提效手段有利于保持多晶PERC电池的竞争力。
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  基于TRNSYS的太阳能谷电蓄能供热采暖系统性能研究

  刘迟, 李保国, 罗权权

  新能源进展. 2020, 8(5): 434-439. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.012

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  为了研究太阳能谷电蓄能供热采暖系统运行特性,采用TRNSYS软件建立系统各部件模型,分析了太阳能辐照强度、集热面积和空气流量对系统太阳能保证率的影响,对系统进行优化研究。结果表明：太阳能辐射强度对系统太阳能保证率的影响较大,拉萨全年太阳能保证率波动比上海和北京小;太阳能保证率与集热面积呈正相关;空气流量对太阳能保证率影响较小,当空气流量为40 m³/(h∙m²) 时太阳能保证率最大,相比36 m³/(h∙m²)工况提高了0.26%;选择集热面积为650 m²、最佳空气流量为40 m³/(h∙m²) 的优化系统,相比集热面积为716 m²、空气流量为36 m³/(h∙m²) 工况下的年均太阳能保证率降低了1.22%。本研究可为太阳能谷电蓄能系统的后续研究提供参考。
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  海工型渔业养殖网箱技术现状与发展趋势

  陈坤鑫, 盛松伟, 张亚群, 王坤林, 王振鹏, 吝红军

  新能源进展. 2020, 8(5): 440-446. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.05.013

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  传统的海水养殖主要以近岸养殖为主,近年来,沿海渔业养殖空间趋于饱和且水质污染愈发严重,海水养殖走向深远海已成必然趋势。本文回顾了国内外养殖网箱技术,从原始的渔排到网箱,再到海工型渔业养殖网箱的发展历程。随后通过对国内外几种典型的海工型深远海养殖网箱技术与装备进行了分析和对比,发现该技术与装备存在养殖水体容量小、用途单一或环境污染问题。养殖网箱未来将向大型化、平台化、智能化、环保化等方向发展,其中采用以波浪能为代表的可再生能源与养殖网箱相结合是今后发展的方向之一。