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新能源进展 2016年 4卷

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1. 餐厨垃圾与污泥厌氧发酵产气动力学特性研究
苏 敏,乔 玮,ALGAPANI Dalal,WANDERA Simon,GOGLIO Andrea,ADANI Fabriz
新能源进展    2016, 4 (1): 1-9.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.001
摘要2020)      PDF(pc) (1437KB)(1752)    收藏

对餐厨垃圾、污水厂污泥以及餐厨垃圾与污泥混合甲烷发酵的产气能力与动力学特性进行了实验分析,餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是400和426 mL CH4?gVS−1,经过120℃、20 min蒸煮除油后的餐厨垃圾在中温和高温发酵的产甲烷潜能分别是418和531 mL CH4?gVS−1。经Gompertz模型计算,除油后餐厨垃圾的最大产甲烷速率Rmax比除油前提高了49.8%(中温)和19.0%(高温),但餐厨垃圾中固体有机物的产甲烷速率变化不明显。在餐厨垃圾机械破碎匀浆过程中,部分固体有机物被液化,中、高温发酵产气过程的一级动力学呈现两阶段特征,液相有机物在中温发酵的产甲烷速率(速率常数k = 0.1955 d−1)略快于高温(k = 0.1543 d−1);而固体有机物在高温条件下的产甲烷速率(k = 0.0804 d−1)快于中温(k = 0.0388 d−1)。除油后餐厨垃圾中的固体有机物和污泥高温发酵的产甲烷速率也快于中温发酵,表明高温发酵有利于提高固体有机物的产气速率。污泥的产气潜能较低,产气速率慢,与餐厨垃圾共发酵有助于调节碱度和防止发酵体系的酸化。

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2. 熔融盐对高含氮废弃物气流床气化产气调质与污染物脱除特性研究
冯宜鹏,王小波,赵增立,李海滨,郑安庆
新能源进展    2016, 4 (1): 10-14.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.002
摘要671)      PDF(pc) (989KB)(2048)    收藏

在生物质气流床(5 kg/h)气化和熔融盐调质净化装置上,进行了熔融盐对高含氮废弃物气流床气化产气的调质与污染物脱除实验,考察了不同熔融盐温度、不同静液高度对出口气体调质和含N、S、Cl污染物脱除特性的影响。结果表明:经过熔融盐调质后,产气中CO与CO2浓度下降,H2浓度明显上升。当温度从380℃升高至580℃时,H2/CO值提高至7.3。随着静液高度的提高,出口气体中CO2与CO浓度下降,H2浓度由30.1%提高至36.8%;熔融盐对高含氮废弃物气流床气化产气中含N、S、Cl污染物有较明显的脱除效果,H2S、SO2、HCl与含氮污染物中的HCN与NOx已完全脱除,当温度为580℃、静液高度为67.5 mm时,NH3脱除率达到96%。

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3. 中心管底部形状对浮标波能转换性能影响的实验研究
李 猛,陈天祥,伍儒康,吴必军
新能源进展    2016, 4 (1): 15-19.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.003
摘要985)      PDF(pc) (3297KB)(1420)    收藏

为改善中心管振荡水柱式波力发电浮标的能量转换性能,对中心管底部设计了四4种模型并在造波水槽中进行实验研究。试验结果表明,直管型中心管俘获宽度比最小,实验测得最高为4.12%,底部有一定锥度的模型会提高俘获宽度比,目前实验最高为19.25%,并出现较高的双峰值,提高了通频带,峰值周期也随锥度的不同出现了移动。试验得到的较佳模型需要进一步优化和实验,为设计适应不同海况的发电浮标提供基础数据。

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4. 南海北部天然气水合物沉积环境中自生矿物特征
张 美,邬黛黛,吴能友
新能源进展    2016, 4 (1): 20-27.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.004
摘要1101)      PDF(pc) (1551KB)(1524)    收藏

南海北部陆坡发育的自生岩石矿物主要有碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等,主要分布在天然气水合物最有潜力的区域,如西沙海槽、神狐海域、东沙西南和东北海域,以东沙东北部海域为自生矿物发育最密集区域。自生碳酸盐岩主要呈结核状、结壳状、烟囱状、块状等产出,神狐海域和东沙西南海域以白云石为主,西沙海槽以文石为主,东沙东北部主要以高镁方解石为主,具有较轻的碳同位素值和较重的氧同位素值;自生黄铁矿主要呈长条状,由草莓状黄铁矿组成,具有较大的硫同位素值,分布较为广泛;自生石膏主要呈球状或者块状,透明自形晶结构,分布在神狐及东沙海域部分站位。南海北部自生矿物的这些特点可为我国水合物勘探提供自生矿物方面的证据。

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5. 聚乙烯吡咯烷酮对甲烷水合物形成热力学条件的影响
唐翠萍,戴兴学,梁德青
新能源进展    2016, 4 (1): 28-32.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.005
摘要720)      PDF(pc) (2156KB)(1183)    收藏

低剂量抑制剂对天然气水合物形成条件的影响对组合抑制剂的开发和选用具有重要意义。本文采用定容压力搜索法,在282.6 K ~ 290.3 K范围内测定了纯水和含低剂量抑制剂聚乙烯吡咯烷酮水溶液的甲烷水合物形成相平衡条件。测量结果显示0.5wt%、5wt%和15wt%的聚乙烯吡咯烷酮对水合物形成条件有促进作用,但促进作用不大,分析认为高分子的加入降低了溶液的活度,但是增加了溶液对甲烷的溶解度,而活度降低和甲烷溶解度增加对甲烷水合物形成相平衡条件影响相反。

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6. 天然气水合物降压开采储层稳定性模型分析
程家望,苏 正,吴能友
新能源进展    2016, 4 (1): 33-41.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.006
摘要746)      PDF(pc) (2528KB)(1358)    收藏

储层稳定性是天然气水合物开采所面临的关键问题。本文基于多孔介质流体动力学和弹性力学,建立了天然气水合物降压开采储层稳定性数学模型,包括储层沉降和井壁稳定性分析两个方面,并以墨西哥湾某处水合物藏的基本参数为例,进行了水合物降压开采储层稳定性的模拟计算。结果表明,在水合物降压开采的过程中,孔隙流体压力降低导致了储层的沉降,最大的沉降发生在井壁附近,水合物分解会加剧储层的沉降;降低井孔压力会造成井壁破坏的潜在危险,在井壁附近,周向和垂向应力达到最大处容易发生失稳破坏,地层的水平应力差会增加井壁的不稳定性。

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7. 海底天然气水合物地层钻井潜在风险及控制措施
何 勇,唐翠萍,梁德青
新能源进展    2016, 4 (1): 42-47.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.007
摘要798)      PDF(pc) (1729KB)(1531)    收藏

天然气水合物是一种清洁高效能源,其广泛分布于大陆永久冻土带和海洋环境中,其中海洋环境又以海洋大陆斜坡和深海盆地为主。对海底天然气水合物地层进行钻井是研究海底天然气水合物及获得海底地层油气资源最直接的手段之一,但海底天然气水合物地层地质环境复杂,钻井面临诸多风险。本文通过综合分析海底天然气水合物地层的储层特性,探讨了海底地层中天然气水合物分解与再形成对钻井工程的影响、可能诱发的地质灾害及环境效应,并提出了相应的应对措施,以期为我国海底天然气水合物地层钻井提供参考。

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8. 增强型地热系统中液-岩化学作用数值模拟研究
陈继良,黄文博,曹文炅,蒋方明
新能源进展    2016, 4 (1): 48-55.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.008
摘要878)      PDF(pc) (1400KB)(1492)    收藏

增强型地热系统(Enhanced Geothermal System, EGS)利用深层岩石中连通的裂隙网络进行流体工质循环,从而实现地热能的持续开采。EGS运行时循环流体工质会与深层岩石产生化学反应,引起岩石中矿物的溶解/沉积,使热储中的裂隙网络形貌产生动态变化,对地下流动与传热过程造成影响。本文分析了EGS中液–岩化学作用特点,详细阐述了在多孔介质热流动模型中耦合入液–岩化学反应的方法,基于已开发成功的EGS传热传质数值模型初步建立了传热–流动–化学(Thermal-Hydraulic-Chemical, THC)多场耦合数值模型,并使用该模型对五井布局EGS的长期运行过程进行了模拟分析,模拟时仅考虑方解石在水流体中溶解和沉积。模拟结果显示,循环流体的注入温度以及注入流体中的矿物离子浓度的设定十分重要。如果二者没有达到较为合适的“平衡”,就会导致注入井附近渗透率和孔隙率的持续变化,对EGS的导流能力造成极大影响。

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9. 提升管管径对有机工质气泡泵性能的影响分析
李华山,王令宝,卜宪标,马伟斌
新能源进展    2016, 4 (1): 56-61.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.009
摘要1564)      PDF(pc) (1063KB)(1227)    收藏

基于气液两相漂移流理论,对以TFE(三氟乙醇)/E181(四甘醇二甲醚)溶液为工质的扩散吸收式制冷系统气泡泵建立数学模型,通过MATLAB编程,在不同的浸没比和加热功率下,分析了提升管管径对TFE/E181气泡泵性能的影响规律。结果表明,TFE/E181气泡泵的性能随提升管管径的变化与浸没比和加热功率密切相关;在浸没比介于0.2 ~ 0.7,加热功率介于200 ~ 1 200 W的范围内,存在一个最佳的提升管管径使得气泡泵的溶液提升量与效率最大,且提升管最佳管径随着浸没比和加热功率的增大而增大,直至趋于弹状流最大许用直径;此外,当提升管管径一定的情况下,TFE/E181气泡泵的溶液提升量与效率随浸没比的增大而增大,而随加热功率的变化则与提升管管径的大小有关。

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10. Ti-MCM-41/次氯酸钠催化氧化脱除模型油中苯并噻吩的研究
余思钰,彭 晶,王寒露,莫桂娣,杨小勇
新能源进展    2016, 4 (1): 62-67.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.010
摘要889)      PDF(pc) (1075KB)(1215)    收藏

采用水热法合成了介孔Ti-MCM-41分子筛,并通过X射线粉末衍射(XRD),傅立叶变换红外光谱(FT-IR),紫外−可见光漫反射光谱(DR UV-vis)以及BET氮气吸附−脱附等温线方法对合成的样品进行表征。以正庚烷−苯并噻吩模拟油,以Ti-MCM-41/NaClO为催化氧化体系,考察其催化氧化反应条件及动力学参数。结果表明当反应温度为308 K,反应时间为40 min,NaClO用量为3 mL,Ti-MCM-41用量为0.05 g,萃取剂乙腈用量为10 mL,脱硫率达68%;动力学分析表明苯并噻吩的氧化反应为一级反应,表观活化能Ea为56.55 kJ/mol。结果表明利用Ti-MCM-41/NaClO体系催化氧化脱硫是行之有效的。

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11. 合成应用于木质纤维素水解液精制的吸附树脂
施丝兰,张海荣,林晓清,杨 丹,黄 超,陈新德
新能源进展    2016, 4 (1): 68-73.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.011
摘要744)      PDF(pc) (1722KB)(1333)    收藏

对稀酸水解液进行精制脱毒是生化法中高效利用木质纤维素类生物质不可缺少的处理过程。本文以三种混合木质纤维素类生物质水解液为研究对象,以苯乙烯等为原料合成吸附树脂,考察了二乙烯基苯(DVB)浓度、单体和交联剂比例、非极性和弱极性单体等条件对吸附树脂吸附效果的影响。研究发现,固液比1.4∶40的情况下,不经过任何其他工艺,仅用吸附树脂,糠醛的去除率可以达到76%以上,5-羟甲基糠醛去除率可超过40%,可溶性木质素的最高去除率约为87%,而总糖损失率在8%左右。一定范围内提高交联剂的量可提高树脂的吸附性能,从而提高抑制剂的去除率。添加丙烯酸甲酯(MA)单体来改变树脂的极性,并不能提高树脂对每种抑制剂的吸附。

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12. 几种轻工业加工废弃物厌氧发酵制取生物燃气潜力研究
王 瑶,甄 峰,孙永明,孔晓英,袁振宏
新能源进展    2016, 4 (1): 74-80.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.01.012
摘要1542)      PDF(pc) (1136KB)(1220)    收藏

本试验以典型的轻工业有机废弃物为原料,采用中温批式发酵工艺进行了厌氧发酵制取生物燃气的研究。结果表明,木薯淀粉渣、木薯杆、糖蜜酒精废水、肉食加工废水及果汁废水的产气率分别为623.7 mL/gVS、208 mL/gVS、223.0 mL/gCOD、335.4 mL/gCOD和383.4 mL/gCOD,产甲烷率分别为355.1 mL/gVS、120.6 mL/gVS、94.7 mL/gCOD、187.2 mL/gCOD和136.1 mL/gCOD,平均甲烷含量分别为56.9%、58.0%、43.0%、55.8%和35.5%。这些典型的轻工业加工废弃物皆为生物燃气发酵的适用原料,但是有各自的发酵产气特点,可根据不同原料采用不同的预处理方法及发酵工艺,以期取得更好的产气效果。

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13. 掺杂H2和CO2对二甲醚燃烧的耦合化学作用研究
潘 伟,刘 冬
新能源进展    2016, 4 (2): 81-87.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.001
摘要820)      PDF(pc) (1358KB)(1255)    收藏

对掺杂H2和CO2的二甲醚预混火焰进行研究,分析H2和CO2的化学效应对二甲醚燃烧火焰温度、主要产物、中间产物和自由基的耦合影响。结果表明,在10%H2条件下,CO2浓度越高,其化学效应对温度下降,二甲醚消耗,乙炔、甲醛、乙醛及H生成的抑制作用越强,对O、OH生成的促进作用也越强;H2的化学效应对温度升高和二甲醚燃烧的促进作用随CO2浓度升高而增强,对H生成的促进作用随CO2浓度升高而减弱,对O、OH、乙炔、甲醛及乙醛生成的促进作用与CO2浓度无关。

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14. 二冲程微摆发动机的三维数值模拟
郑子辉,汪小憨,蒋利桥,赵黛青
新能源进展    2016, 4 (2): 88-93.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.002
摘要1460)      PDF(pc) (1189KB)(1432)    收藏

介绍了二冲程微型摆动式发动机的主要结构和工作原理,运用CFD软件对发动机燃烧室进行三维建模,耦合既定的正弦摆动规律对燃烧室的流场进行计算。分析了工作过程各个阶段的流场特征,并对不同摆动频率下燃烧室的平均压力和燃烧效率进行对比。结果表明,相同进气温度下,摆臂频率越低,燃烧效率越高且平均压力的峰值越大。

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15. 高温熔融盐纳米固液相变复合材料研究进展
史建春,崔海亭
新能源进展    2016, 4 (2): 94-99.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.003
摘要846)      PDF(pc) (1604KB)(1575)    收藏

熔融盐是一种非常有前景的高温液体传热蓄热工质,在太阳能热发电、余热回收及工业热利用方面有显著的优势,但是熔融盐本身存在导热性能不高等问题。本文对纳米复合相变材料固液相变储能过程的若干最新研究进行了回顾,综述了熔融盐纳米固液相变复合材料国内外研究现状及发展趋势,最后对纳米复合相变材料固液相变储能过程的未来发展和重点研究方向进行了展望,认为主要解决纳米复合材料内熔化相变传热双温度模型的建立及求解、NC-PCM的制备工艺、金属纳米粒子的团聚性及NC-PCM蓄热器的热循环实验等方面的问题是未来研究的重点。

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16. 基于原料组分的能源草厌氧发酵产气预测模型
胡克勤,李连华,孙永明,孔晓英,张 毅,袁振宏
新能源进展    2016, 4 (2): 100-104.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.004
摘要700)      PDF(pc) (1146KB)(1060)    收藏

基于原料的组分,运用线性回归的方法建立能源草厌氧发酵产气预测模型。以巴西象草、华南象草、矮象草、台牧B和七种不同月份收割的杂交狼尾草为样本,以组分C含量、N含量、C/N、纤维素含量、半纤维素含量以及木质素含量为自变量,以该能源草的累计产气率为因变量。一元线性分析结果显示,C元素含量、半纤维素含量和累积产气率之间的显著相关性较弱(R2 = 0.02,R2 = 0.03);C/N、纤维素含量与产气率之间有一定的显著相关性(R2 = 0.37,R2 = 0.313);N元素含量、木质纤维素含量和产气率之间的显著相关性较好(R2 = 0.461,R2 = 0.51)。通过多元线性回归分析,得出了两个置信度较高、相关性显著和误差较小的模型(R2 = 0.779,R2 = 0.783),并通过曲线拟合和标准误差计算,分析了模型的准确性,证实模型可靠。

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17. 微藻培养方法研究进展
尚常花,朱顺妮,王忠铭,袁振宏,谢 君
新能源进展    2016, 4 (2): 105-110.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.005
摘要776)      PDF(pc) (1067KB)(2188)    收藏

微藻是一种有前景的生物柴油原料。微藻培养是微藻生物柴油生产过程的重要环节。本文就微藻培养方法的研究进展进行了阐述。对自养、异养及兼养三种培养方法进行了比较,并对微藻培养提出了建议。

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18. 水文地球化学模拟技术在康定某高温地热井结垢研究中的应用
张 恒,胡亚召,云智汉,屈泽伟
新能源进展    2016, 4 (2): 111-117.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.006
摘要765)      PDF(pc) (1322KB)(1458)    收藏

结垢是地热流体开采过程中经常面临的重要问题之一。本文运用水文地球化学模拟技术,对康定某高温地热井结垢问题进行了分析研究。研究结果表明,该地热井在开采过程中随着地热流体温度、pH值、压力、氧化还原环境等条件变化,发生严重的结垢现象,主要结垢物类型为碳酸盐类垢物,其次为金属铁类垢物,而硅酸盐类垢物和硫酸盐类垢物较少或没有,与实际相吻合。该方法可以通过水化学指标分析结垢物种类、结垢趋势,为地热资源合理开发利用提供理论依据。

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19. 水热型地热资源地球化学勘探技术研究进展
吴传芝,汤玉平,王国建,黄 欣,朱怀平
新能源进展    2016, 4 (2): 118-126.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.007
摘要612)      PDF(pc) (2042KB)(1444)    收藏

地球化学勘探技术在水热型地热资源勘探中的应用研究具有较长的历史,迄今已形成了一套基于气体与元素指标的勘探技术体系,涵盖了众多技术指标,且已在世界各地诸多地热田勘探研究中获得了广泛应用。结果揭示,在预测地热田发育有利部位、估算深部热储温度以及推断地热水来源等方面,地球化学勘探技术都可发挥其特有的作用,是一种经济有效的地热勘探技术,具有良好的应用前景。但地热地球化学勘探技术也面临其自身的局限性,其应用研究不仅受地热田类型的限制,而且目前主要集中于已知地热田上方的验证性研究,技术本身的多解性也较强。因此,在地热地球化学勘探技术完善与应用研究方面,还有待进一步深化。

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20. 聚乙烯吡咯烷酮对钻井液水合物抑制性能的影响研究
何 勇,唐翠萍,梁德青
新能源进展    2016, 4 (2): 127-131.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.008
摘要690)      PDF(pc) (1163KB)(1291)    收藏

随着全球油气钻探由海洋浅水区向深水区发展,深水油气钻探中水合物的防治研究也得到了日益重视。聚乙烯吡咯烷酮作为一种非常成熟的水合物动力学抑制剂,被广泛应用于油气生产运输中。向应用于某浅水油气田的钻井液中添加0.5wt%、1.0wt%和2.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮,首先对其低温常规性能进行实验评价。结果表明,0.5wt%和1.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮的加入对钻井液的流变性能不会产生明显影响,2.0wt%的聚乙烯吡咯烷酮加入会影响钻井液的流变性能而导致钻井液无法满足钻井需求;随后在4℃、6 MPa ~ 10 MPa条件下,利用1.2 L定容反应釜,通过观察温度和压力的变化,研究了0.5wt%和1.0wt%聚乙烯吡咯烷酮加入后对钻井液中水合物形成的影响,研究结果表明:当温度为4℃、进气压力在6 MPa ~ 10 MPa时,进气后500 min内聚乙烯吡咯烷酮对钻井液中的水合物形成具有一定的抑制作用,浓度越高抑制效果越明显,但聚乙烯吡咯烷酮的加入不能完全抑制水合物的生成。

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21. CO2地质封存机理——从实验研究角度综述
谢 健,赵可英,曾小雪
新能源进展    2016, 4 (2): 132-138.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.009
摘要703)      PDF(pc) (1182KB)(2137)    收藏

CO2地质封存是减少碳排放和减缓气候变暖的一种有效措施。本文综述了CO2地质封存研究的内容、方法、手段及其相关理论和研究成果。阐述CO2地质封存的四种碳封存机制背后的物理、地球化学过程,CO2注入试验饱和度分布和渗透率的关系等;简要介绍了岩心驱替试验装置和岩石物理分析和化学分析方法及有关参数的计算。指出现有研究存在岩心–次岩心尺度的微观实验研究和反应性迁移模拟研究不足等问题。

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22. 臭氧氧化苯并噻吩及其衍生物的反应机理的量子化学研究
蒋敏结,王寒露,梁 炜,周建敏
新能源进展    2016, 4 (2): 139-145.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.0010
摘要918)      PDF(pc) (1556KB)(1414)    收藏

采用密度泛函理论DFT/B3LYP的方法,以6-31G*以及6-311++G (d, p) 的基组对臭氧氧化苯并噻吩及其衍生物反应中的几何构型、反应路径及前线分子轨道进行了理论研究。结合实验数据,结果表明:臭氧最高分子轨道(HOMO)和苯并噻吩的最低空分子轨道(LUMO)对称性匹配而络合,经氧化分解并得到了最终稳定的氧化产物2-巯基苯甲醛。本文进一步计算了臭氧氧化二苯并噻吩和4,6-二甲基二苯并噻吩的反应机理,这两种硫化物先被氧化成亚砜,然后被进一步氧化成砜。根据所需活化能垒的大小,可得出臭氧和苯并噻吩及其衍生物的反应活性规律:苯并噻吩 > 4,6-二甲基二苯并噻吩 > 二苯并噻吩。

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23. 波浪能间隙密封液压缸性能分析
李 刚,张亚群,游亚戈
新能源进展    2016, 4 (2): 146-151.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.011
摘要544)      PDF(pc) (1022KB)(1297)    收藏

密封圈的寿命影响整个液压缸的工作寿命,从而影响以液压能为转换形式的波浪能发电的发展。本文根据环形间隙润滑与密封机理,提出一种新型端头密封和活塞密封的方法。考虑到狭小间隙内近壁面剪切应力的影响,建立了环形间隙流场数学模型,以求解间隙密封液压缸的泄漏量、功率损失、摩擦力为目标。数值模拟与实验分析的结果表明该间隙密封方法能够提高高频动作液压缸的工作寿命和效率。

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24. 我国海上风电现状及分析
文 锋
新能源进展    2016, 4 (2): 152-158.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.012
摘要647)      PDF(pc) (1092KB)(3871)    收藏

海上风电是近年风电开发的热点,本文首先回顾了我国海上风电的开发现状,从开发地区、水深、地质条件和基础形式等角度,总结了我国海上风电的特点;接着对未来海上风电的成本和政府的电价补贴政策进行了展望;最后列举了一些与海上风电相关的新动向。

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25. 德国《可再生能源法》实施及调整对其沼气产业发展的影响分析
朱 颢,胡启春,汤晓玉,邓良伟,李 谦
新能源进展    2016, 4 (2): 159-164.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.02.013
摘要672)      PDF(pc) (1003KB)(1585)    收藏

德国《可再生能源法》是推动其可再生能源发展的重要法律文件。本文介绍了该法规的出台背景,着重量化分析了自2004年以来德国《可再生能源法》四次修改调整对沼气产业发展的影响,包括德国新增沼气发电站数量和总装机容量、能源作物种植面积的变化以及补贴措施。分析结果表明,《可再生能源法》的调整对沼气产业的发展影响显著,该法规EEG-2004和EEG-2009强烈刺激了沼气产业的快速发展,而EEG-2012和EEG-2014则修正了沼气产业的过快发展。《可再生能源法》对上网电价补贴的合理制定,实施效果评估机制的建立和逐步引导沼气产业市场化机制的设计保障了德国沼气产业的健康有序发展。本文同时还讨论了德国案例对我国沼气发展的启示,对我国发展沼气产业政策提出了包括后端补贴在内的建议。

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26. 掺氢对生物燃气燃烧的影响研究
李 源,李国岫,李洪萌
新能源进展    2016, 4 (3): 165-171.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.001
摘要657)      PDF(pc) (1194KB)(1209)    收藏

为了研究掺氢对生物燃气燃烧特性的内在影响规律,本文开展了生物燃气掺氢层流燃烧的实验和CHEMKIN仿真研究。实验结果表明,当量比一定时,火焰燃烧速度随着掺氢比的增大而增大;大当量比情况下,随着掺氢比的增大,燃烧速度的增大尤为明显。仿真结果表明,掺氢后H和OH的摩尔分数变化较大。利用反应产物生成速率(ROP)分析法对掺氢燃烧过程的化学反应路径进行分析发现,由于H2浓度对基元反应O + H2 = H + OH及OH + H2 = H + H2O的影响显著,导致后续关键基元反应中H和OH的生成和消耗情况发生变化,特别是掺氢浓度较大时,将造成H的大量增加,同时OH也有一定增加,从而导致预混燃烧速度的显著增大。

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27. NiFe2O4为载氧体的生物质半焦化学链燃烧热力学模拟研究
刘 帅,黄 振,何 方,郑安庆,沈 阳,李海滨
新能源进展    2016, 4 (3): 172-178.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.002
摘要637)      PDF(pc) (1386KB)(1282)    收藏

本文建立了以铁酸镍(NiFe2O4)为载氧体的生物质半焦化学链燃烧模型,利用HSC Chemistry 5.0软件对生物质半焦和NiFe2O4载氧体之间的化学链燃烧反应进行了热力学计算,模拟载氧体被半焦还原以及载氧体被空气氧化两个步骤的氧化还原过程,得到燃料反应器的优化操作参数为:载氧体和生物质半焦的摩尔比(O/BC)为1.5,燃料反应器的温度为800℃。热力学分析显示,NiFe2O4在化学链燃烧反应中是按照NiFe2O4→Ni-Fe2O3→ Ni-Fe3O4→Ni-FeO→Ni-Fe的顺序逐级被还原的。氧化过程的模拟说明,在空气气氛中,失去的晶格氧可以恢复到初始的程度,而实验手段得到的氧化产物的X射线衍射图则证明,通过氧化,被还原的载氧体可以大部分恢复到NiFe2O4尖晶石结构。

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28. 祁连山冻土区天然气水合物形成对岩芯电阻率及介电常数的影响
李栋梁,卢静生,梁德青
新能源进展    2016, 4 (3): 179-183.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.003
摘要673)      PDF(pc) (907KB)(1292)    收藏

选取祁连山天然气水合物钻探区DK-8井岩心样品中的砂岩,利用模拟气合成含天然气水合物砂岩样品,并进行电阻率及介电常数研究。砂岩样品在天然气水合物形成后电阻率明显增大。在温度震荡过程中,电阻率测量能检测到水合物或冰的二次形成。在天然气水合物形成过程中,体系的介电常数变化规律复杂,在1 kHz ~ 100 kHz频段内,含水合物岩石的介电常数存在频散特性,频率高于100 kHz,频散特性变弱。从介电常数的实验结果来看,基于介电常数的电法勘探技术可用来定性分析含水合物储层,但很难定量研究储层的水合物饱和度。

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29. 四川地热流体水文地球化学及同位素特征简析
倪高倩,张 恒,韦玉婷,胡亚召
新能源进展    2016, 4 (3): 184-194.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.004
摘要651)      PDF(pc) (1743KB)(1655)    收藏

四川省范围内有沉积盆地型和隆起山地型两类地热资源,共划分五个地热区。从五个区采取的205组水样的水文地球化学特征及184组2H、18O和61组14C特征分析显示,四川省各地热区地热流体基本来自于大气降水补给,地热流体的水文地球化学和同位素特征与其所属的热储类型和热储开放性有关。盆地型热储主要为岩溶层状热储,山地型热储主要是变质岩为主的裂隙带状热储和层状带状复合型热储。盆地型热储开放性较山地型弱,地热流体矿化度和理疗元素含量均比山地型高,易形成深埋藏的卤水,地下水平均径流时间较山地型长。本研究可为四川省地热资源未来的开发利用规划提供参考。

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30. 石墨负极材料形态对LiFePO4动力电池性能的影响
陈 鹏,钱 龙,邓昌源,王海涛,焦奇方,刘家捷,饶睦敏
新能源进展    2016, 4 (3): 195-200.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.005
摘要1290)      PDF(pc) (1446KB)(2044)    收藏

本文分别以树脂包覆天然石墨(RCNG)、人造石墨(AG)和中间相碳微球(MCMB)为负极材料,制备了三种不同的圆柱形磷酸铁锂(LiFePO4)动力电池。通过X射线衍射分析仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的晶体结构与形貌进行表征,并采用多种手段测试了各动力电池的电化学性能。结果显示,磷酸铁锂/中间相碳微球(LFP/MCMB)电池表现出较为优异的电化学低温、倍率和循环性能,其在 −20℃下的1 C容量保持率为61.04%,6 C高倍率容量保持率和温升分别为87.52%和24.8℃,3 C循环1 000次后容量保持率为93.81%。

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31. 两种喷管中心间距下微阵列火焰场燃烧特性数值研究
曾小军,汪小憨,赵黛青,蒋利桥,杨卫斌
新能源进展    2016, 4 (3): 201-205.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.006
摘要664)      PDF(pc) (995KB)(1285)    收藏

构建了处于无限阵列中管径为1.5 mm的3 × 3喷管微阵列火焰模型,采用甲烷简化机理,分别对喷管中心间距为2 mm和4 mm的微阵列火焰场燃烧特性进行数值研究。结果表明,在相同输入工况下,随着管中心间距的减小,喷管火焰间的相互影响增强,燃烧反应区域变长,最高温度增大;同时,计算区域出口CO排放增加、燃烧效率下降。喷管中心间距2 mm和4 mm两种工况下,距离管口5 mm后的区域温度都开始均匀分布,为研究温度均匀的微阵列火焰加热器提供了设计依据。

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32. 10MW风力机叶片设计及其在随机风载荷下的响应分析
倪晨锋,李德源,汪显能,池志强
新能源进展    2016, 4 (3): 206-212.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.007
摘要783)      PDF(pc) (1589KB)(1688)    收藏

对大型风力机柔性叶片的设计方法及其在随机风载荷作用下的动态响应与载荷特性进行了研究。根据风力机叶片空气动力学和结构设计理论,将柔性叶片离散为多个刚体,形成一个多体系统。根据多体动力学的建模方法和叶片气动模型,考虑两者的相互作用,建立了柔性叶片的非线性耦合动力学方程并开发了相应的仿真程序。算例分析了叶片在随机风载荷作用下的气弹载荷与随机振动响应,并对稳定风速和紊流风速下的响应结果作了对比分析。

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33. 乙酸水蒸气重整制氢中载体组成对催化剂性能的影响
薛亚平,赵效勇,阎常峰
新能源进展    2016, 4 (3): 213-218.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.008
摘要585)      PDF(pc) (1172KB)(1183)    收藏

采用溶胶–凝胶法结合湿浸渍法制备了Ni/ZrO2、Ni/La2O3-ZrO2和Ni/La2O3催化剂,采用XRD、BET、TG及 H2-TPR等方法对催化剂的结构和性质进行了表征。通过生物油模型物乙酸水蒸气重整反应,探讨了载体组成对催化剂性能和积炭形成的影响。载体组分不同的Ni催化剂具有不同的Ni颗粒尺寸、孔结构和Ni–载体相互作用,这对乙酸水蒸气重整反应路径有重要影响。催化剂Ni/70wt%La2O3-ZrO2在乙酸水蒸重整反应中表现出较好的催化性能和稳定性,在反应时间10 h内,氢气产率保持在76.05%以上;同时,TG和XRD分析结果表明,Ni/70wt%La2O3-ZrO2具有较好的抗烧结能力和较低的积炭率。

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34. 天然气水合物垂直缆地震系统关键技术与试验
黄建宇,伍忠良,王伟巍,谢城亮
新能源进展    2016, 4 (3): 219-224.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.009
摘要675)      PDF(pc) (1091KB)(1345)    收藏

垂直缆地震(VCS)是构成天然气水合物立体化地震观测系统的观测手段之一。本文从天然气水合物调查及仪器设计角度出发,概述了国内外垂直缆地震发展动态,综合分析了天然气水合物垂直缆地震系统的关键技术,详细叙述了使用海底地震仪(OBS)模拟垂直缆地震系统的设计方式及海上采集试验。通过试验获取了天然气水合物立体探测地震数据,验证了应用超短基线技术(USBL)进行垂直缆水下定位的可行性,数据结果体现出了垂直缆地震相较于常规地震在数据质量上的优点,为垂直缆仪器研发、野外施工方法、数据采集等积累了经验。

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35. 四种能源草中黄酮类物质的定性研究
杨立贵,孙永明,孔晓英,李连华,刘姝娜,董鹏宇,袁振宏
新能源进展    2016, 4 (3): 225-231.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.010
摘要672)      PDF(pc) (1652KB)(1525)    收藏

本文对杂交狼尾草、柳枝稷、芦竹及象草这4种能源草的整株、茎和叶中的黄酮类物质总量进行了定量分析,并利用高效液相色谱质谱联用技术对黄酮物质种类进行定性分析。对整株分析的结果表明,柳枝稷的总黄酮含量最高,达到6.84 mg当量槲皮素/g干重,比芦竹、杂交狼尾草和象草分别高出59.8%、20.1%和11.2%。能源草的不同部位黄酮分布存在差异,叶中黄酮含量是茎的2.3 ~ 3.0倍。杂交狼尾草叶中含量最高,为10.55 mg当量槲皮素/g干重。定性分析发现,4种能源草的提取物中共含有14种黄酮苷和2种黄酮醇,包括槲皮苷、异鼠李素和槲皮素。该研究结果可为能源草作为天然产物提取原料提供理论支持。

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36. 流光电晕放电净化粗燃气焦油及粉尘研究进展
谢建军,徐 彬,阴秀丽,吴创之,闫克平
新能源进展    2016, 4 (3): 232-239.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.011
摘要781)      PDF(pc) (1230KB)(1121)    收藏

研究焦油及粉尘的高效净化方法对推动生物质气化技术的发展具有重要意义。流光电晕放电过程产生的O、H、OH等活性自由基可有效裂解燃气中的焦油类有机物分子,在直流基压上叠加窄脉冲电压则可实现粉尘的荷电及高效气-固分离,是一种较有应用前景的粗燃气净化方法。笔者对流光电晕放电净化粗燃气焦油及粉尘的技术进展进行了综述,分析了该过程的裂解焦油/除尘机理、研究现状及关键科学问题,并提出了一种基于电旋风等离子体反应器的焦油及粉尘同时净化方法。最后针对生物质气化粗燃气净化过程中的瓶颈问题,简要归纳了其研究重点。

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37. 红外灯辅助喷雾热解法制备可控锑掺杂氧化锡透明热反射薄膜
吴文泽,付一飞,凌春雷,庄发委,梁柱荣,徐得华,徐雪青
新能源进展    2016, 4 (3): 240-245.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.012
摘要944)      PDF(pc) (1379KB)(1172)    收藏

本文以乙二醇为溶剂及配位剂,以冰乙酸为酸性催化剂,采用溶胶−凝胶法制备均一稳定的具有不同锑掺杂浓度的二氧化锡(SnO2)溶胶,再通过红外灯辅助喷雾热解法制备性能优异的可控锑掺杂SnO2薄膜,并对薄膜微结构、光电性能进行表征。结果表明:薄膜以四方金红石结构存在,结晶完全;方阻值随锑掺杂浓度和成膜厚度的增加而降低;薄膜在可见光区的平均透过率可达79%左右,且在中远红外光区的平均反射率可达80%左右。此外,通过改变锑掺杂浓度和成膜厚度,能够有效地调节薄膜的红外反射率与反射起点波长,从而满足不同气候条件对热反射和热发射的不同要求。

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38. 广州市碳排放达峰值分析
孙 维,余卓君,廖翠萍
新能源进展    2016, 4 (3): 246-252.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.03.013
摘要1096)      PDF(pc) (1095KB)(1605)    收藏

本文对城市达峰值的规律以及峰值研究方法进行了梳理,研究广州市碳排放峰值时先对广州市碳排放影响因素进行分解分析,随后基于相关规划对广州市的碳排放峰值进行了情景分析。结果表明,经济增长和人口规模是促进广州市碳排放的两个主要因素。经济增长是最重要的影响因素,未来人口增长将不会是碳排放增长的主要影响因素。产业结构、能源强度和碳排放系数都是减缓广州市碳排放的影响因素,其中能源强度的减排贡献度最大。未来广州市能源消费总量将持续增加,在高经济增速的情况下,广州市至2030年仍未达到碳排放峰值;在较低经济增速的情况下,广州市在2020年左右便可实现碳排放峰值。要实现碳排放达峰,必须引导合理的能源消费需求,加大节能力度;加快产业转型,大力发展低碳技术;大力发展天然气和新能源。
关键词:能源消费量;碳排放;峰值目标;广州市

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39. 生物柴油同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯预混燃烧对比研究
范静伟,刘 冬
新能源进展    2016, 4 (4): 253-265.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.04.001
摘要624)      PDF(pc) (2048KB)(1173)    收藏

在CO2/O2/Ar气氛下对生物柴油两种同分异构替代燃料丁酸甲酯和丙酸乙酯的预混燃烧(当量比为0.8)进行了对比研究,重点分析了生物柴油替代燃料的同分异构化对燃烧主要产物、稳定中间产物以及自由基的影响,同时揭示CO2对两种同分异构替代燃料燃烧的化学作用,给出了潜在典型污染物的生成趋势和规律。结果表明,CO2的加入对两种燃料中重要的烟黑前驱物C2H2和C3H3具有抑制作用。CO2的稀释和热作用对C2H2生成的抑制作用在丙酸乙酯火焰中更加显著,而对C3H3的抑制作用在丁酸甲酯火焰中更加明显,并且CO2的化学作用可进一步加强对两种火焰中C2H2和C3H3生成的抑制。同时,CO2的存在可有效降低两种燃料非常规污染物醛酮类产物的浓度,其中CH2O和CH3CHO的浓度在丙酸乙酯火焰中的减小更为显著。两种火焰中抑制CH2O生成的主要作用是CO2的稀释和热作用,而CO2的化学作用则是抑制CH3CHO生成的主导作用。由产物消耗速率分析得知,对丁酸甲酯消耗影响最大的化学反应是脱氢反应MB+H=H2+MB2J,而对丙酸乙酯消耗影响最大的则是分解反应EP=C2H5COOH+C2H4。

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40. 1.5MW风力机整机定常及非定常数值模拟
刘一帆,钟淋涓,杨 涛,黄树红
新能源进展    2016, 4 (4): 266-271.   DOI: 10.3969/j.issn.2095-560X.2016.04.002
摘要661)      PDF(pc) (1104KB)(1187)    收藏

本文运用计算流体力学方法,以1.5 MW风力机为例,对风力机整机三维模型的空气动力学特性开展研究。针对三翼型风力机叶片,利用改进的Wilson方法进行气动设计,并通过寻找各截面最佳雷诺数的方法进行优化修正。建立了整机三维模型,设计流域并划分网格,定义边界及区域。最后对上述模型进行额定工况下定常与非定常数值模拟,利用模拟结果开展有关压力、失速特性等空气动力学特性的分析。结果表明:非定常模拟在风轮背面上的平均压力比定常小,使风轮前后压差变大,输出功率加大,其主要原因是叶尖出力的增加;旋转使得风力机叶片发生流体分离延迟,且产生更高的升力系数。

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