2023年, 第11卷, 第5期　
刊出日期：2023-10-31

  

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  空气换热式微热管阵列梯级相变蓄热装置的蓄放热性能

  王媛媛, 刁彦华, 赵耀华, 王泽宇, 王镇

  新能源进展. 2023, 11(5): 395-403. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.001

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  可再生能源例如太阳能等,是实现碳达峰、碳中和目标的重要能源形式,但其存在间歇性与不规律性等问题。将相变蓄能技术与可再生能源结合可以利用相变蓄能技术提高系统的稳定性。提出微热管阵列梯级相变蓄热系统,以空气为换热流体,以52#石蜡和月桂酸作为梯级蓄热的两种相变材料,研究梯级蓄热装置在换热流体不同进口温度、不同流量下的蓄热特性。结果显示,该装置在较大的填充率下缩短了蓄放热时间,完成蓄热过程所需时间与单级蓄热装置相比缩短了43.75%。换热流体进口温度对梯级蓄热系统传热性能有较大影响。梯级蓄热装置的蓄热效率和放热效率分别为88.9%和76.8%。蓄热过程中,梯级蓄热装置蓄热器1和蓄热器2的平均有效性分别为0.51和0.45。
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  H₂对NH₃在空气中燃烧影响的反应分子动力学

  黄福全, 王静, 姜曦灼

  新能源进展. 2023, 11(5): 404-410. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.002

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  氨被认为是一种具有发展前景的新型清洁能源,但其自燃温度高,不易燃烧。在NH₃中加入H₂可以改善其燃烧特性。采用基于反应力场的分子动力学方法研究H₂对NH₃在空气中燃烧反应的影响,揭示反应过程中NH₃分子数、氮氧化物（NO_x）生成量、中间产物种类随温度和H₂添加量的变化规律,重点阐述NO_x的生成路径和H₂参与的反应路径。结果表明,H₂的加入降低了NH₃燃烧反应的活化能;随着H₂添加量的增加,体系中生成更多利于NH₃反应的H和HO自由基,从而提高NH₃燃烧速率;H₂对NO_x生成量的影响呈非线性变化,给出了能够降低NO_x排放的H₂掺混比例范围。
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  高孔隙率泡沫金属内空气流动与换热特性

  孙晋洲, 聂政威, 陈晔

  新能源进展. 2023, 11(5): 411-416. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.003

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  为了确保“双碳”目标的实现,需要建立一个绿色低碳的循环发展体系,以提高能源利用效率。在构建新的能源体系过程中,寻找新材料和开发新的节能技术刻不容缓。泡沫金属由于其高效的传热性能与独特的传热机理,作为新型紧凑式传热表面引起了众多学者的关注。以孔隙率为97%,孔密度为10 PPI、20 PPI、40 PPI和60 PPI的泡沫铜为实验材料,研究泡沫金属内空气流动与换热特性。结果表明,40 PPI和60 PPI泡沫铜具有更高的传热系数,同时产生较大的压差,10 PPI泡沫铜的综合传热性能更好,低孔密度泡沫金属的强化传热特性应深入研究。依据实验结果,基于Fluent多孔介质模型理论,计算得到不同孔密度泡沫金属的黏性与惯性阻力系数,拟合得到对流换热系数与空气流速之间的函数关系式。
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  直接蒸发式热泵蒸汽系统的技术经济性分析

  李帅旗, 何世辉, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2023, 11(5): 417-425. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.004

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  在全球碳中和背景下,热泵蒸汽（SGHP）技术得到广泛关注和快速发展。对SGHP系统的两种热力循环分别开展㶲效率和热力性能分析,研究其在工业蒸汽供应方面替代燃气锅炉（Gas-B）、燃煤锅炉（Coal-B）的节能减碳效果。结果表明：直接蒸发式热泵蒸汽系统（DE-SGHP）具有更好的热力性能,其系统性能系数（COP）相比闪蒸循环式热泵蒸汽系统（CF-SGHP）提高了8.8%;采用SGHP系统供应蒸汽的节能性及热泵系统COP与城市气电比、煤电比密切相关,气电比、煤电比越大,SGHP系统供汽节能效果越好,在中国大部分地区采用SGHP供汽相比Gas-B均具有显著的节能效果,但是相比Coal-B系统只有在华南和华东地区具有一定的节能性;在减少CO₂排放方面,采用SGHP系统供汽比锅炉系统具有更好的效果。
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  酒糟细渣制备双掺杂多孔碳及其电化学性能研究

  谈强, 廖达秀, 倪轩辕, 阳济章, 李德念, 袁浩然

  新能源进展. 2023, 11(5): 426-432. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.005

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  以废弃酒糟细渣为原料、KOH为活化剂制备具有优异电化学性能的蜂窝状结构的O、N双掺杂多孔碳。研究结果表明,当酒糟细渣与KOH的质量比为1:3,热解温度为700 ℃时,制备的电极材料VPH-3-700性能最佳。电化学测试表明,VPH-3-700在0.2 A/g的电流密度下电化学比电容可达343.68 F/g,具有应用于高性能超级电容器的潜力。较高的比电容主要得益于样品的高比表面积（2 396 m²/g）以及具有电化学活性的杂原子官能团带来的赝电容。该研究内容为废弃酒糟的资源化利用提供新的思路。
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  热解对纺织印染污泥重金属迁移与浸出特性的影响

  李晨华, 李丹妮, 陈虹媛, 洪国栋, 单锐

  新能源进展. 2023, 11(5): 433-436. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.006

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  重金属含量与浸出毒性检测是判断印染污泥是否存在环境风险的重要因素。采用电感耦合等离子体发射光谱仪对印染污泥在不同热解温度和停留时间条件下获得的生物炭中重金属的含量与浸出特性进行检测和分析。结果表明,当热解温度为600β℃时,生物炭中重金属含量最高,各重金属的残留率均超过50%。说明热解技术处置印染污泥能够促进重金属的固相富集和降低浸出毒性,并能有效减少印染污泥的潜在环境风险。该研究可为重金属富集的固体废弃物的资源化利用与合理处置提供思路。
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  新能源公交车新风系统节能技术

  叶周, 朱冬生, 王雨婷, 陈杭生, 李露露

  新能源进展. 2023, 11(5): 437-443. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.007

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  在呼吸道疾病高发季节,新能源公交车采用开窗方式来保证车厢内部的通风和环境卫生安全,导致新风负荷增加,进而大幅提升空调系统运行功耗。利用新风回收排风热量以满足新风负荷,是空调系统的有效节能措施。首先对新能源公交车目前的供新风方式进行分析,总结出新能源公交车供新风方式上的不足;其次对带能量回收器的双向供新风方式进行优化,依托三维变形管能量回收器设计出新能源公交车新风系统;最后对该系统进行模拟分析,发现在运行工况下,该系统温度交换效率可达到0.6 ~ 0.7,对比采用开窗外循环方式进行通风的系统,该系统预计可降低新能源公交车夏季空调制冷期间能耗的20% ~ 30%。
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  蒸发冷凝技术在水泥窑余热发电工程中的应用

  陈二雄, 朱冬生, 展学峰, 尹继英, 陈晓环, 黄文斌

  新能源进展. 2023, 11(5): 444-449. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.008

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  水泥窑纯低温余热发电站利用水泥生产过程中产生的废热进行发电,其膨胀做功后的乏汽主要通过水冷和空冷系统进行冷凝,两种冷凝方式在造价、占地、换热效率和节能等方面各有优劣势。针对上述两种冷凝方法的特点,结合福建龙岩地区水泥厂余热发电机组实际运行情况以及当地的气候特点,提出采用蒸发式冷凝技术替代传统的水冷和空冷系统,可节约水资源17.1%,节电27.5%,每年可减少CO₂排放量691.2 t。
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  氢气-乙醇-空气预混层流燃烧特性仿真研究

  闫晨朝, 姜根柱, 王筱蓉

  新能源进展. 2023, 11(5): 450-456. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.009

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  利用数值模拟方法,采用Chemkin软件分析计算得到氢气-乙醇-空气预混燃料的层流燃烧速度、密度比、绝热火焰温度、火焰厚度、敏感性系数和主要自由基的摩尔分数等数据。结果表明,预混火焰的层流燃烧速度与初始压力呈负相关,在所有初始条件下,其峰值出现在当量比Φ为1.2左右,并且随着氢气含量的增加,峰值向富燃侧移动。密度比和绝热火焰温度都随着当量比的增大而呈现先升后降的变化趋势,而火焰厚度则表现出相反的规律。绝热火焰温度在Φ = 1.1时达到最高,比层流燃烧速度达到最高值的当量比小,这是由于实验中存在较大的热损失。此外,初始压力的升高会使得火焰厚度变薄,导致火焰表现出不稳定的趋势。在任何工况下,H + O₂ = O + OH均为敏感性系数最高的基元反应,该基元反应的敏感性系数与H摩尔分数均在Φ = 1.2 时达到最大值。
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  基于石蜡/月桂酸/膨胀石墨的软包锂离子电池控温性能

  孙玥, 张冠华, 陈凯盛, 豆斌林

  新能源进展. 2023, 11(5): 457-463. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.010

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  为提高锂离子电池散热安全性,基于石蜡/月桂酸/膨胀石墨制备复合相变储热材料,对电池进行强化散热,以实验和模拟结合的方式,研究不同环境和放电倍率下电池的散热特性。结果表明,0.5 C倍率下锂电池基本无需强化散热,高倍率放电下相变材料有很好的控温效果。0.8 C放电倍率下,最高温度分别下降了10.74、14.36、17.76、19.31 ℃;0.9 C放电倍率下,最高温度分别下降了14.31、19.06、19.59、20.92 ℃;1.0 C放电倍率下,最高温度分别下降了20.49、19.51、21.00、20.24 ℃。相变材料在相变区间内发生相变作用,仿真结果与实验结果误差均在3.5 ℃内,验证了电池热管理实验的准确性。
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  碱金属在生物质燃烧中的迁移及控制研究现状

  王睿, 王茜, 曹乾坤

  新能源进展. 2023, 11(5): 464-475. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.011

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  农林废弃物及生活垃圾等生物质能源具有低CO₂排放、来源广、可再生等优势。与此同时,生物质能源应用范围广阔,合理利用生物质能源对缓解我国能源紧张问题和实现“双碳”目标具有重要意义。针对碱金属在热转化过程中所造成的一系列影响以及对策进行了系统性的综述。生物质燃料含有的碱金属元素在生物质热转化过程中发生复杂化学反应,对热转化过程产生显著影响。通过分析碱金属在生物质燃料中的赋存形式以及在燃料燃烧过程中的迁移及释放规律,发现碱金属的助燃性是通过碱金属化合物中的离子与燃料活性点相结合、降低气-固相反应电动势等方式实现燃料燃烧速率的提高,并探讨碱金属对生物质炭燃烧的催化作用;概述碱金属引发的结焦、积灰和腐蚀问题机理以及对生物质燃烧颗粒物排放的影响。重点分析了生物质富氧燃烧中碱金属引起的颗粒物形成问题,发现碱金属会促进富氧燃烧PM_0.1-1的生成;总结了针对碱金属引起结焦、积灰和腐蚀问题而开发的主流添加剂的作用效果,在燃料中添加硫酸铵会与KCl气体反应生成更稳定的硫酸钾,缓解受热面的腐蚀情况,添加过量的Na₂CO₃和SiO₂可以明显提高灰熔融温度,添加磷酸钾和磷酸钙均可以抑制碱金属导致的灰渣结渣和熔融问题,将碱金属硫酸盐化或者添加硅/铝添加剂均可对碱金属在富氧燃烧中的释放起到控制作用。
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  东莞市HW06/08/17危险废物产出现状及管理对策

  李城阳, 林延, 王望龙, 唐杰洪, 张利法, 颜舒畅, 黄振, 赵增立

  新能源进展. 2023, 11(5): 476-483. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.012

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  随着东莞市工业经济建设的快速发展和政府的大力扶持,东莞市电子产品制造、交通运输、电力生产以及石油化工、塑料加工等企业数量快速增多,危险废物种类和数量也均显著增加。分析了东莞市HW06/08/17三类危险废物产出的区域分布和产出行业特点,通过GIS系统对东莞市危险废物产出区域上的动态变化探索发现,HW06/08/17三类危险废物产出区域均有逐渐集中的趋势,表现在各产出单位逐步向交通和发展条件较好的片区边缘地区聚集。最后,简要分析危险废物处理处置现状并提出合理的管理策略和建议,为相关部门危险废物管理提供参考。
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  边缘计算使能的分布式微电网资源交易策略

  麦尚柯, 刘义

  新能源进展. 2023, 11(5): 484-490. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2023.05.013

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  针对分布式微电网节点中边缘计算服务器的能源损耗问题,以及微电网的计算资源受限问题,提出一种边缘计算使能的多微电网节点的资源交易策略。对搭载着边缘计算服务器的多微电网模型中的能源交易、计算资源交易进行计算,使得多微电网社区运营成本的最小化（MIN）问题得到最优策略。结果表明,改进的非支配排序遗传算法（NSGA-II）中,适应度评价函数呈逐渐收敛趋势,得到帕累托前沿上的最优解集为多微电网节点之间资源交易的最优策略,相比单个微电网节点的运行成本更低。