2020年, 第8卷, 第6期　
刊出日期：2020-12-31

  

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  分级多孔纳米碳球的制备及其在锂硫电池中的应用

  路继群, 陈清清, 任逸伦, 胡倩倩, 王彪, 仲皓想, 胡金龙, 张灵志

  新能源进展. 2020, 8(6): 447-454. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.001

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  以戊二醛（GA）与3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为原料,通过醛胺缩合反应、高温煅烧以及碱刻蚀,制备了分级多孔纳米碳球（HPCN）。扫描电子显微镜（SEM）测试表明,制备的HPCN为平均粒径85.3 nm的单分散纳米球。将HPCN与单质S混合,通过熔融-扩散法制备HPCN/S正极材料,组装成锂硫（Li-S）电池后进行电化学测试。测试结果表明,HPCN/S具有优良的电化学性能,使用铝箔集流体时,在0.2 C循环100圈后放电比容量为472.1 mA∙h/g;采用碳纸替代铝箔集流体制备的HPCN/S-CP正极,显示出更加优异的循环稳定性与倍率性能,在0.2 C循环100圈后放电比容量为636.1 mA∙h/g,在1.0 C与2.0 C下的倍率比容量分别为702.7 mA∙h/g、249.4 mA∙h/g。
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  NCR18650A电池的充放电温度特性与管理

  林涛, 赖沛恒, 李丽雅, 韩凤琴

  新能源进展. 2020, 8(6): 455-461. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.002

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  采用实验测试与数值仿真的方法对NCR18650A三元锂电池组在1 ~ 3 C放电和1.6 C充电过程的温升特性进行测试,同时验证所建立电池产热模型的准确性。结果显示,实验测试结果与电池产热模型仿真结果之间的相对误差在合理范围内,满足工程应用需求。电池组在自然冷却的情况下,仅在1 C放电状态下符合其最佳工作区间42.5 ~ 45.0℃的要求,3 C放电倍率下最高温度为89.4℃。提出并建立基于热电致冷主动热管理模型,将热电致冷组件设置在电池组上方,致冷功率为50 W时可有效控制电池组3 C放电过程的温度,在最佳工作区间实现电池单体温差小于5℃,抑制电池组的热失效并实现良好的均温性。
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  木质素与高密度聚乙烯共热解特性研究

  苏德仁, 王亚琢, 范洪刚, 顾菁

  新能源进展. 2020, 8(6): 462-469. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.003

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  生物质与塑料共热解是一种非常有效的生物质利用方法之一,但由于生物质结构的复杂性,共热解过程的机理尚不明晰。木质素是生物质的主要组分之一,本文通过热重-质谱联用仪和裂解器-气相色谱质谱仪研究其与高密度聚乙烯共热解过程,获取共热解特性及热解产物分布特性,以揭示共热解过程机制。结果显示,木质素与高密度聚乙烯共热解过程存在协同效应,使得热解失重速率加快,热解固体残渣含量减少。共热解过程有利于CH₄、H₂O、CO和C₂H₄的生成,抑制CO₂的生成。同时,酚类、醇类和糖类等含氧化合物产量减少,烷烃和烯烃类化合物产量增加。结果表明,共热解过程会发生氢转移现象,氢与木质素衍生热解产物结合发生反应,从而抑制含氧化合物的生成,促进烷烃类和烯烃类化合物生成。
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  利用地下水填充钻孔的埋管换热器性能分析

  蒋坤卿, 黄思浩, 李华山, 卜宪标

  新能源进展. 2020, 8(6): 470-476. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.004

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  地下水填充的井下换热器（GFBHE）是一种不需要灌浆,利用地下水填充钻孔进行换热的地热换热器。针对GFBHE建立了瞬态三维数值模型进行模拟,并与利用普通灌浆材料进行回填的埋管换热器进行对比。数值模型通过将孔隙型岩层等效为饱和多孔介质的方法将钻孔外部的自然对流现象考虑在内。研究了包括渗透系数、地温、钻孔孔径在内的关键因素对GFBHE性能的影响。结果表明,当含水层渗透系数大于1×10^-4 m/s时,GFBHE性能明显优于利用灌浆填充钻孔的地热换热器,在富水区域利用GFBHE取代后者是可行的。GFBHE的换热性能随着钻孔孔径、含水层渗透性的增大以及地温的升高而提升。
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  高空风力发电发展现状及关键技术研究综述

  邵垒, 毛虹霖, 邢胜, 利威, 方子淇, 侯洋

  新能源进展. 2020, 8(6): 477-485. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.005

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  高空风力发电系统（AWES）主要通过采用系留航空器在一定高度下捕获稳定的风能并将其转化为电能,具有低成本、高效率、无污染等优势,近年来受到较大关注。本文介绍了几种AWES技术的基本原理、发展历程以及应用现状,并对几种AWES技术的结构特点、发电成本等进行了分析和比较,以期为我国未来发展AWES技术提供参考。
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  锂离子电池健康状态预测研究现状

  吴战宇, 姜庆海, 朱明海, 成辰, 王大林, 施晓渝

  新能源进展. 2020, 8(6): 486-492. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.006

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  对目前主要的锂离子电池健康状态（SOH）预测方法进行分类和评价,包括基于模型法、数据驱动法、混合法和其他方法四个大类。分析了每种方法的特点及其在应用中的优势和不足,并结合实际应用,对不同方法的适应性进行评价并探讨其未来发展方向。
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  基于相变材料的动力电池热管理研究进展

  吕少茵, 曾维权, 杨洋, 李恺翔

  新能源进展. 2020, 8(6): 493-501. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.007

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  相变材料（PCM）由于具有相变潜热大、相变时体积变化小的优点,成为电池热管理研究的主要方向之一。本文介绍了相变材料的蓄热原理,综述了主要相变材料石蜡以及针对其导热系数不高而进行的强化换热研究成果,介绍了相变材料耦合其他多种冷却方式在动力电池热管理上的应用,并展望了未来PCM的研究方向。
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  光伏电池室内光能采集系统的研究进展与展望

  朱树盛, 张翠苓, 方健海, 刘冲, 李阳, 吴绍航, 麦耀华

  新能源进展. 2020, 8(6): 502-517. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.008

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  随着5G时代的到来,届时将存在数量庞大的室内物联网设备。尽管大多数室内物联网设备是低功率产品,但它们通常是分布式的,且需要定期更换供电设备,这会导致成本增加和工作不便,而环境能量采集技术正好可以解决这一难题。环境中的光能是最值得被开发利用的能源之一,光伏电池室内光能采集系统正是通过采集周围光能并转换成电能,达到为室内低功耗物联网设备供电的目的。本文针对如何最大化地延长光伏电池室内光能采集系统为室内低功耗物联网设备供电的时间这一主要问题,从高效率采集室内光能、最大功率点跟踪和储能选择三个方面进行简要综述。首先通过对比分析室内光源下带隙值,串并联电阻的大小和电池种类对光伏电池弱光性能的影响,提出了一种高效率采集室内光能的方案;其次从工作原理、优缺点和技术特征等方面分析讨论各类最大功率点追踪技术,指出开路电压比例系数法可能最适合用于室内场景下光伏电池的最大功率点追踪;最后分析和讨论超级电容和可充电电池各自存在的优缺点,指出在光伏电池室内光能采集系统的储能选择方面,可充电电池与超级电容结合使用的储能模块可能是一个有前途的发展方向,为进一步推进室内光能采集系统的设计提供参考。
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  木质素及其模型化合物水热碳化过程研究现状

  刘玥, 石岩, 迟铭书

  新能源进展. 2020, 8(6): 518-523. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.009

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  木质素作为世界上资源量仅次于纤维素的有机物,是一种尚未得到合理利用的可再生资源,具有较高的热值,是由三种醇单体形成的一种复杂酚类聚合物,这使得通过化学手段对其进行碳化成为可能。在现有的处理方法中,水热碳化（HTC）作为一种简单、高效的产碳方法,具有成本较低且不易造成污染等特点。本文综述了目前国内外以木质素及其模型化合物为原料进行水热碳化的研究现状,讨论了不同反应条件对碳化结果的影响,并对其未来发展方向进行了展望。
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  广东省生物质发电应用的影响因素分析

  张岳琦, 廖翠萍, 谢鹏程, 吴佳欢, 赵黛青

  新能源进展. 2020, 8(6): 524-532. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.010

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  中国农林生物质发电装机已超过“十三五”规划的目标,但华南地区如广东省的生物质发电装机只占全国的3.2%,发展相对落后,生物质发电利用存在区域发展不平衡的问题。本文采用德尔菲法、多标准技术筛选模型及生物质发电项目财务分析模型,以广东省为例,分析其生物质发电应用的主要影响因素并提出建议。分析结果表明,广东省生物质总资源量为3 300万t,发电潜力为1 196亿kW?h,而其中的经济潜力为174亿kW?h,全省生物质发电实际利用量仅占经济潜力的17.6%,生物质发电利用仍有巨大的发展空间。大规模的生物质发电项目的原料需求量大,收集半径过大,原料价格及收集与运输成本过高,导致发电成本超过0.8元/(kW?h),大于0.75元/(kW?h)的生物质标杆电价,致使项目折现投资回收期超过30年,内部收益率不足1%,项目财务负担过重,严重制约了生物质发电利用的发展;研究引入企业所得税收优惠以及原料处理费补贴,发现项目财务主要指标均得到显著改善。建议开发前期对周边原料市场进行调研考察,将原料种类多样化并根据气候和物流特点制定详细的原料收集规划,新建生物质电厂应控制装机规模在30 MW以内,使得原料收集范围在300 km以内,以控制原料收集与运输成本;完善税收优惠政策,政策应涵盖更多的生物质原料种类,使电厂能享受相应优惠;建立原料处理费补贴机制,以原料中生物质废物垃圾比例为指标发放补贴,实现外部环境成本内部化,提高环保效益,促进广东省生物质能利用的发展。
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  深度共熔溶剂预处理对木质纤维素生物质作用机制的研究进展

  洪元芳, 董艳梅, 安艳霞, 张剑, 李梦琴

  新能源进展. 2020, 8(6): 533-540. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2020.06.011

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  深度共熔溶剂（DES）是一类可再生、对环境友好的新型混合溶剂体系,用于预处理木质纤维素生物质可有效去除半纤维素及木质素组分,并可保留较为完整的纤维素组分。本文综述DES预处理对木质纤维素生物质作用机制的研究进展。通常情况下,大部分DES对纤维素溶解性较差,但可改变纤维素的外貌形态;一些酸性DES对半纤维素具有良好的溶解性能;碱性DES及部分酸性DES对木质素具有优异的溶解性能,在预处理过程中木质素的结构发生解聚或缩合反应;三元DES体系在木质素提取、分离及回收等方面均展现出更多优势。DES对木质素的去除效果及作用机制受DES的构成、摩尔比、生物质类型及预处理条件如温度等多种因素的影响。理解DES在木质纤维素生物质预处理中结构与功能的关系,研究DES在预处理过程中对木质素及半纤维素去除的作用机制,有助于合理设计新的DES体系并为实现生物质三大组分的高效分离及转化奠定理论基础与技术指导。