2021年, 第9卷, 第4期　
刊出日期：2021-08-30

  

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  椭圆形换热单管积灰特性的数值模拟研究

  郑志敏, 张银森, 汪洋, 李鹏鹏, 顾明言

  新能源进展. 2021, 9(4): 265-273. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.001

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  椭圆形换热管作为一种强化换热元件,在抗积灰性能方面具有一定优势。本文基于ANSYS FLUENT软件平台建立了一套模拟程序,针对椭圆形换热单管的积灰特性展开了数值模拟研究。重点研究了换热管的椭圆度、烟气流速以及飞灰颗粒粒径对飞灰沉积特性的影响。研究表明,当换热管的椭圆度在1 ~ 2之间变化时,5 ~ 100 μm粒径的颗粒沉积率最小值大体分布在1.2 ~ 1.6之间;烟气流速在1.14 ~ 9 m/s变化时,粒径30 μm以上颗粒的撞击率增大,但黏附率下降,最终沉积率呈下降趋势;随着颗粒直径的增大,颗粒的撞击率增大,但其黏附率下降,而其沉积率先增大后降低,烟气流速在3 ~ 9 m/s变化时,颗粒沉积率的峰值出现在粒径为20 ~ 30 μm之间。
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  磺酸型聚乙烯亚胺单离子导体聚合物电解质的制备及其电化学性能研究

  王旭尧, 陈程, 闫晓丹, 张灵志

  新能源进展. 2021, 9(4): 274-281. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.002

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  通过胺基与双键官能团的迈克尔加成反应将2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸锂（AMPSLi）接枝到聚乙烯亚胺（PEI）链上,对PEI进行功能化改性制备磺酸型单离子导体PEI-AMPSLi,再与聚丙烯腈（PAN）通过静电纺丝制备纳米纤维膜。纳米纤维膜吸收电解液后得到单离子导体聚合物电解质,经热交联处理的聚合物电解质具有10.69 MPa的拉伸强度,其室温离子电导率为2.91 mS/cm,锂离子迁移数为0.89,电化学窗口为5.45（vs. Li/Li⁺）。在LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂/石墨全电池中用作聚合物电解质时,0.5 C倍率电流循环时初始放电容量为171 mA∙h/g,200次循环后容量保持率为77.6%。
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  基于物理参数反演的木质颗粒声学特性研究

  郑丽君, 闫勇, 胡永辉, 符贵梅

  新能源进展. 2021, 9(4): 282-287. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.003

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  声学技术可用于非侵入式地测量木质颗粒的温度。为建立堆积生物质的声学测温模型,有必要对堆积生物质的声学特性进行研究。木质颗粒被视作刚性框架多孔介质,选择Johnson-Champoux-Allard（JCA）模型和Pàde近似模型作为木质颗粒的声学模型,利用阻抗管法测量木质颗粒（厚度100 mm）在频率范围为200 ~ 1 500 Hz的声波垂直入射时的声表面特性阻抗和吸声系数,使用Nelder-Mead算法和遗传算法对声表面特性阻抗和吸声系数的代价函数进行优化计算,确定模型中的物理参数。基于所建立的声学模型计算木质颗粒在不同频率和不同温度下的声速。结果表明,声波在木质颗粒之间的孔隙中的传播存在频散现象,室温23℃时,木质颗粒中的声速处于200 ~ 220 m/s范围内,此后随温度的增加,速度的变化梯度只有空气中声速随温度变化的一半,与已有研究的实验结果保持一致,验证了使用多孔介质声学理论建立堆积生物质测温模型的可行性。
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  分散式垃圾热解气化处理工程示范——乡村垃圾解决方案

  房科靖, 熊祖鸿, 鲁敏, 李继青, 黎涛

  新能源进展. 2021, 9(4): 288-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.004

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  新农村建设以“美丽乡村”的理念实行。我国领土广阔,大部分为山区丘陵,人口密度存在巨大差异,山区乡村人口居住较为分散、道路交通不便,各地区发展不均衡。乡村垃圾无害化处理问题急需合理解决,但偏远山区乡村无法满足建设垃圾发电厂的最低垃圾量。针对乡村垃圾处理存在的问题,设计融合了多项专利技术的分散式垃圾热解气化处理工艺,并以该工艺建设工程示范。工程示范整套设备运行稳定,烟气排放量远小于国家标准GB18485-2014的规定,其中NO_x ≤ 17 mg/Nm³、CO ≤ 10 mg/Nm³、SO₂ ≤ 6 mg/Nm³、HCL ≤ 3 mg/Nm³。结果表明,该工程示范实现了乡村垃圾无害化处置,有效保障了乡村居民的身心健康和生态安全。
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  多孔燃烧器中氨/空气燃烧特性数值研究

  陈达南, 李军, 邓立生, 黄宏宇, 陈颖

  新能源进展. 2021, 9(4): 294-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.005

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  氨具有氢密度高、生产成本低、基础设施完善等优点,作为一种潜在的可再生替代燃料受到了广泛的关注。目前,仅有少数研究关注氨气燃烧喷嘴的研究,针对氨气稳定燃烧喷嘴的研究尤其不足。为实现氨燃料的稳定燃烧和低污染物排放,本研究提出了一种氨用多孔介质燃烧器。对氨用多孔介质燃烧器建立了二维数值模型,并对预混氨/空气在多孔介质燃烧器中的燃烧性能进行了评价,考察了不同进口速度u₀、当量比Φ和多孔介质导热系数对氨/空气火焰特性和NO排放的影响。结果表明,多孔介质燃烧器能在u₀ = 3 ~ 7 m/s和Φ = 0.9 ~ 1.2条件下稳定燃烧;随着多孔介质导热系数的增大,火焰最高温度下降且火焰位置向上游移动;减小进口速度和增大当量比能够显著降低NO的排放。
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  BIPV/T技术在新徽派民居中的应用探索

  王君, 王矗垚, 季杰

  新能源进展. 2021, 9(4): 300-310. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.006

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  针对新徽派民居中存在的建筑能耗大、热舒适性差及室内空气品质低等问题,探索在保持建筑典型特点的前提下,将太阳能光伏光热建筑一体化（BIPV/T）新技术和新方法在新徽派民居中综合运用。文章主要基于作者团队最新的研究,探讨了兼顾“黛瓦”的光伏瓦技术、兼顾“粉壁”的集热-除甲醛多效墙体技术、兼顾“马头墙”的通风-除菌杀毒多效太阳能烟囱技术、兼顾“青砖”的光伏装饰技术、兼顾“门楼”的平板型PV/T技术、兼顾“花格窗”的碲化镉光伏通风窗技术在新徽派民居中应用的可行性。通过一典型案例设计,基于Energyplus软件对其全年发电量、热水、室温、房间冷热负荷及通风性能进行模拟研究。结果表明,BIPV/T技术可以在发电的同时降低空调负荷、改善室内环境,节能效果显著。
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  CLLC谐振变换器调频-扩展移相控制研究

  文伟仲, 舒杰, 王浩, 王志明, 江才俊

  新能源进展. 2021, 9(4): 311-317. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.007

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  CLLC谐振变换器因其可实现软开关、功率密度高、调压范围大等优点受到广泛关注,但其传统的控制方法存在开关频率变化大、软开关实现范围窄的不足,导致CLLC变换器效率和功率密度的进一步提高受限。针对上述问题,提出一种CLLC变换器的新型调频-扩展移相控制方法,将控制分为两段并给出了分段的边界条件,通过移相控制缩短了开关频率变化范围,通过增加原边和副边桥的移相角增大了软开关范围。基于基波模型分析了变换器的增益模型和软开关临界条件,并基于MATLAB进行多种控制方法下的对比试验,验证了所提控制方法的正确性和有效性。
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  基于园区能源系统组合优化及3E效益分析

  许鸿伟, 汪鹏, 蔡国田, 赵黛青

  新能源进展. 2021, 9(4): 318-326. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.008

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  针对园区热电能源系统的能源利用效率、环保性和经济性不高等问题,基于技术优化和机制优化提出园区能源系统组合优化框架,构建一个基准情景和四个优化情景,分析比较不同情景下的项目经济性和园区能源-经济-环境（3E）效益,以考察技术优化和机制优化的组合作用效果。结果显示：与基准情景相比,四种优化情景的净现值（NPV）分别提高 595万元、1 098万元、1 880万元、2 854万元,内部回报率（IRR）分别提高5%、0%、3%和7%,投资回收期（P_t）缩短1年、0年、1年和2年;园区3E综合效益分别提高11%、-11%、0%、58%。表明电力和热力技术优化有较好项目经济性,但热力技术优化的3E综合效益较差,存在技术优化的局限性。热电组合优化情景的项目经济性和3E综合效益高于热力优化情景,但低于电力优化情景,存在中和效应作用。进一步对热电技术和机制组合优化,项目经济性和3E综合效益能达到最优。
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  退役动力电池梯次利用关键技术概述

  王存, 袁智勇, 王亦伟, 曹文炅, 蒋方明

  新能源进展. 2021, 9(4): 327-341. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.009

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  退役动力电池的后续处理对新能源汽车产业和环境的可持续发展提出严峻挑战。动力电池梯次利用是有效发挥动力电池剩余价值、实现新能源汽车行业绿色发展的有效途径。退役电池的健康状态直接决定了电池能否被再次利用,研究退役动力电池健康状态检测技术具有重大现实意义。除此之外,由于退役电池是已经老化的电池,电池的循环性能、倍率性能及安全性能等相比新电池会有所下降,开展退役电池梯次利用中的性能评估,可以更好地对其后续的使用进行管控。本文梳理了退役动力电池在一致性筛选、性能测试、重组、梯次场景选择及后续使用时的一致性及安全管理中的关键技术,重点分析了不同测试方法的原理及优缺点。清晰论述了梯次利用关键技术发展现状及不足,有助于完善退役电池梯次利用体系。
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  基于不同类型全无机钙钛矿材料的太阳能电池研究

  索超, 刘晓霖, 林佳

  新能源进展. 2021, 9(4): 342-350. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.010

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  随着新型光伏电池的发展,卤族钙钛矿太阳能电池备受关注,其中全无机钙钛矿材料因其良好的热稳定性、高吸光系数、带隙可调、制备工艺简单等优点,在光电和光伏器件领域具有良好的应用前景,基于全无机钙钛矿太阳能电池的最高效率达到了20.4%。本文总结了基于ABX₃、A₂BX₆、A₂B¹⁺B³⁺X₆以及类钙钛矿材料等全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率及稳定性的对比,并着重分析造成效率和稳定性差异的影响因素及优化改良方法,最后对全无机钙钛矿太阳能电池材料面临的挑战进行了展望。
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  循环流化床锅炉水冷壁磨损研究进展

  林志恒, 钱进, 赵威, 陈万勋, 王一桂

  新能源进展. 2021, 9(4): 351-358. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2021.04.011

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  循环流化床（CFB）技术是低热值燃料利用领域最具有发展前景的技术,其特有的炉内气固流动结构引起了水冷壁磨损这一突出问题。本文综述了CFB锅炉水冷壁磨损研究的发展状况,首先从研究理论、易磨损位置及产生原因、影响因素、控制措施四个方面描述了CFB锅炉水冷壁磨损机理;然后介绍了磨损模型的发展历程,分析了相关模型的优缺点和适用性,着重强调了当前应用前景较广的CFB锅炉水冷壁磨损研究方法;最后,从热态环境构建、磨损模型修正、微观尺度结构描述、研究对象和人工智能方法五个方面为该领域的研究侧重点提出建议。