2025年, 第13卷, 第2期　
刊出日期：2025-04-30

  

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  碱木质素化学链气化制备高品质合成气实验研究

  曹晋曾, 魏国强, 张声森, 杨希贤, 王 露

  新能源进展. 2025, 13(2): 121-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.001

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  造纸副产物碱木质素产量高，环境威胁大，且常规热处理面临碱金属瓶颈，化学链气化是实现其资源化利用的重要途径。以NiFe₂O₄/ZrO₂为氧载体，采用固定床反应器结合多种分析方法研究了碱木质素化学链气化反应特性以及外源条件变化对合成气生成的影响。热重实验结果表明，木质素/碱木质素的分解主要发生在200 ~ 600 ℃，随着升温速率的增加，热重曲线整体向高温方向移动；微商热重曲线显示，当升温速率为20 ℃/min时，最大热解速率为0.31%/min。XRD晶型分析表明，惰性氧载体ZrO₂并未参与反应，活性氧载体的转化路径为NiFe₂O₄ →Fe_0.64Ni_0.36 → NiFe₂O₄。基于固定床碱木质素化学链气化研究表明，高温对碱木质素分解过程有促进作用，当温度为950 ℃时，碳转化率为31.45%；氧载体中晶格氧可以促进反应平衡向右移动，碱木质素与氧载体配比为1∶9时，碱木质素碳转化率最高达到45.37%。随着体系氧载体增多，CO产量先升高后降低，CO₂产量呈现递增的规律，表明过量的氧载体促进了CO向CO₂的转化。适量碱金属可以促进木质素碳转化和合成气的生成，同时抑制CO₂的产生。
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  "双碳"目标实施过程中拓展能源作物利用的现状及需求分析

  王庚益, 刘 鹏, 李学琴, 李艳玲, 孙堂磊, 呼和涛力, 郑宾国, 雷廷宙

  新能源进展. 2025, 13(2): 128-137. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.002

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  全球能源危机日趋严重和气候变化挑战日益严峻，而我国正处于高速发展阶段，亟需解决能源供需矛盾以及能源消费与生态环境恶化之间的矛盾。发展和利用生物质资源既能解决温室气体排放带来的全球变暖等环境气候问题，又是解决我国能源紧缺问题的重要途径之一。作为一种优质的生物质资源，能源作物具有对固碳环境要求低、固碳量大、固碳效率高等优点。从开发、利用能源作物的重要性入手，综述了能源作物的种类、特点以及国内外研究现状，提出了对能源作物开发利用过程中培育、选地、收储运与清洁转化等方面的需求，并指出拓展能源作物的种植和利用在能源供给、乡村振兴以及促进“双碳”目标的实施等方面具有广阔的战略应用前景。展望未来，绿色金融对生物质能减排量在碳市场优先交易的支持是能源作物可持续发展的关键。
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  甘氨酸和PVP组合抑制甲烷水合物形成实验研究

  郭 炫, 唐翠萍, 梁德青

  新能源进展. 2025, 13(2): 138-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.003

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  为了防止油气开采和输送管道内天然气水合物的形成，天然气水合物抑制剂的开发，尤其是组合抑制剂，引起了人们的极大关注。本文考察了甘氨酸和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对甲烷水合物形成的协同抑制作用和相平衡条件的影响。利用高压反应釜实验装置进行了甲烷水合物形成实验，采用诱导时间对动力学抑制剂的抑制性能进行评价。实验结果表明，甘氨酸和PVP具有显著的动力学协同抑制作用，在PVP浓度不变的情况下，增加甘氨酸浓度，可显著延长甲烷水合物诱导时间。质量分数为5%PVP体系的平均诱导时间为2.4 h，而5% 甘氨酸 + 5% PVP和10% 甘氨酸 + 5% PVP平均诱导时间分别为5.5 h、10.5 h。通过高压低温差示扫描量热仪测量了甘氨酸与PVP组合抑制剂存在下甲烷水合物形成的相平衡点。结果显示含13% 甘氨酸 + 5% PVP体系甲烷水合物相平衡点相比纯水体系平均降低了1.59 K。利用粉末X射线衍射仪和激光共聚焦显微拉曼光谱仪对水合物结构进行表征，结果表明甘氨酸与PVP不改变甲烷水合物的结构特征。
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  高浓度冰浆在管道清洗应用中的流动特性

  余 涛, 陈永珍, 杜 群, 陈明彪, 林文野, 宋文吉, 冯自平

  新能源进展. 2025, 13(2): 147-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.004

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  冰浆是一种典型的固液两相流体，流经管道时会对管壁产生较大摩擦力，且清洁无污染，故被用作管道清洗的清洁介质。冰浆颗粒粒径、流速、含冰率对冰浆流动特性有较大影响，进而会影响管道清洗能力。首先通过实验方法对熟化过程中的冰浆粒径变化进行研究，然后采用欧拉−欧拉模型对冰浆在管道内流动特性的影响因素进行模拟研究。结果表明，含冰率为40%的冰浆流动充分发展后，其底部的含冰率可达25%，可以在底部产生较好的清洗效果。此外，流动速度是影响冰浆流动剪切应力最显著的因素。根据影响因素调节冰浆的初始条件，可为实际管道清洗工作提供指导。
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  高导电MXene复合COFs构建高性能锂金属负极

  沈迪军, 岳利国, 梁伟荃, 付启坤, 李运勇

  新能源进展. 2025, 13(2): 156-163. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.005

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  MXene因其卓越的电子导电性和丰富的表面官能团等优势，已被广泛用于锂金属负极材料。然而通过刻蚀法得到的MXene通常呈现手风琴状结构，不利于锂离子的均匀沉积，还会导致暴露的官能团受到限制，亲锂程度较差。共价有机框架（COFs）作为一种新兴的二维多功能材料，具有可调节的化学性质。三嗪基COFs（TCOFs）结构中高密度的氧化还原活性结构单元可以提供更多的锂亲和位点，能够弥补MXene的亲锂特性不强的缺点。采用硅烷偶联剂插层MXene解决其堆叠的问题，利用插层后的MXene表面裸露的官能团构建亲锂型TCOFs，制备出具有良好应用前景的亲锂型复合电极（TCOFs@MXene-NH₂）。经修饰后的TCOFs@MXene-NH₂负极表现出优异的电化学性能，用其组装的对称电池能在3.0 mA/cm²的高电流密度下稳定循环1 200 h以上。全电池LFP//TCOFs@MXene-NH₂在1.0 C的电流密度下表现出卓越的循环稳定性，600次循环后仍能保持132.8 mA∙h/g的容量（84.2%的容量保持率）。这种优异的电化学性能验证了该设计在锂金属电池宿主材料中的可靠性，为开发用于高性能储能设备的薄导电网络提供了启示。
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  我国主流低温电解水制氢技术研究进展

  郭雅婷, 刘聪敏, 王雪颖, 于天笑, 黄 腾

  新能源进展. 2025, 13(2): 164-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.006

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  分析了我国主流低温电解水制氢技术碱性电解水（AWE）和质子交换膜电解水（PEMWE）研究现状，开展了两种技术关键指标对比分析。AWE制氢成熟度和商业化程度较高，基本不存在技术壁垒，但其对新能源的适应性不及PEMWE制氢，需通过降低能耗、提高电解效率和电流密度等不断提升性能以保持市场竞争力；PEMWE制氢处于产业化初期，是更为适合的离网制氢技术路线，设备国产化率近80%，提升核心材料性能、国产化率及寿命等是其技术创新并规模化发展之路。此外，行业内针对电解槽及其部件的测试技术与评价标准缺失，亟需同步布局和完善相关技术标准体系。通过关键指标对比发现，AWE制氢成本比PEMWE低，短期内发展空间广阔；PEMWE本身技术先进，电流密度和产氢纯度普遍高于AWE，与可再生能源发电适配性更高。整体上，PEMWE和AWE制氢均有望成为消纳可再生能源制取绿氢的重要方式。
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  新型磷基复合负极在固态电池中的应用

  方 悦, 郑智佳, 周恒学, 王佳良, 陶 涛

  新能源进展. 2025, 13(2): 174-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.007

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  采用高能球磨法制备磷/碳/锂“三元”复合材料，并首次将其作为固态锂电池负极。磷具有高的理论比容量，石墨具有良好的化学稳定性和界面兼容性，金属锂具有优异的机械性能和高的理论比容量，将三者复合，可兼顾各自特点，具有协同效应。当磷/碳质量比为2∶8，预锂化程度为10%，所构建的磷酸铁锂（LiFePO₄）丨锂镧锆钽氧与聚偏氟乙烯−六氟丙烯共聚物复合固态电解质（LLZTO/PVDF-HFP）丨磷/碳/锂复合负极（P/C28-10%）固态电池，测试条件为25 ℃、1.0 C，充放电100次后，容量可保持在107.6 mA∙h/g，容量保持率达到80.5%；P/C28-10%Li丨LLZTO/PVDF-HFP丨P/C28-10%Li对称电池能稳定工作200 h以上。此外，P/C28-10%复合负极的放电电势平台高于金属锂电化学电势，减少了锂枝晶的生成。此项工作为固态电池负极研究开辟了一条新道路，可为发展高能量密度、高安全性、大规模储能的固态电池提供参考。
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  考虑余热利用的干式变压器温度分布

  张 靖, 王 静, 赵宇明, 陈炯聪, 廖卓颖, 舒 杰

  新能源进展. 2025, 13(2): 182-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.008

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  电力变压器在运行过程中会产生大量的余热。若对这部分余热进行回收利用，将有助电力系统低碳化运行目标的实现。为了探究变压器余热利用的可行性，建立了干式变压器模型，并对其运行温度分布进行仿真分析。首先，分别讨论分析了散热风机风速、环境温度和负载率对干式变压器温度分布的影响。随后，设计正交试验，基于温度分布的仿真数据，对神经网络进行训练，得到计算干式变压器温度分布的通用数学模型。最后，在案例分析中对两个余热利用相关区域进行仿真测试，所采用的贝叶斯-GRU模型的平均绝对百分比误差（MAPE）分别为2.24%和2.73%，决定系数R²分别为0.99和0.97，相较于单一的神经网络模型实现了大幅度的计算精度提升，体现出了较好的准确性和泛用性。该研究可以为变压器余热利用工程应用提供理论依据
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  漂浮式光伏半潜式平台单点系泊水动力特性

  赵业彬, 乐丛欢, 张浦阳

  新能源进展. 2025, 13(2): 191-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.009

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  随着全球对清洁能源的需求不断增加，光伏发电作为一种可再生、环保的能源形式，逐渐受到重视。漂浮式光伏作为清洁能源的一种形式，由于具有更高发电效率、减少土地占用等优点，具有广阔的市场前景。半潜式浮式结构通过将部分结构潜入水中，可以减小风浪等环境因素的影响，提高漂浮式光伏的运行效率和安全性。通过Sesam软件进行数值模拟，对比不同有义波高、不同谱峰周期、不同波浪入射角对半潜式平台的水动力特性的影响。结果显示，在较低波高、较长周期、顺浪运动的情况下，半潜式平台结构具有更好的稳定性。在通过数值模拟研究，为单点系泊半潜式平台的设计、性能优化等提供数值依据，进一步推动漂浮式光伏系统的发展。
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  冲击式空气透平的性能优化及叶片颤振数值模拟

  李显豪, 张亚群, 盛松伟, 范朝晖, 刘敬锋

  新能源进展. 2025, 13(2): 197-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.010

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  随着新材料的使用和叶片气动负荷的增加，叶片颤振问题凸显，严重影响透平机械的可靠性。以改进后的冲击式空气透平为研究对象，采用计算流体力学和有限元方法，求解叶片的结构动力学方程和纳维−斯托克斯方程，基于能量法开展动叶片的颤振预测，获取高效率和大流量系数两个工况下叶片的气动功和模态气动阻尼。研究表明，相关工况下冲击式透平未发生气弹失稳现象，但某些节径数的模态气动阻尼接近0。研究结果可为冲击式透平颤振现象的预防提供参考。
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  数据中心液冷技术的应用研究进展

  蒋绍辉, 张博博, 熊 滕, 孙 乐, 董凯军, 王翠华, 孙 钦, 张衍俊

  新能源进展. 2025, 13(2): 204-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.011

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  随着人工智能、5G通信以及云计算行业的迅速崛起，数据中心的算力需求不断增长，因而极大增加了冷却能耗。然而，传统的风冷散热技术已经无法满足数据中心日益增长的散热需求，因此拥有更高冷却效率的液冷技术在最近十年已成为芯片热管理的更优选择。探讨了目前几种主流液冷技术发展现状，包括冷板式、浸没式、喷雾式以及射流冲击式等最新液冷技术，还详细分析了其在实际应用中的优缺点以及节能效果。当前研究表明，虽然冷板式液冷技术应用广泛，但存在着流量分配不均的问题；浸没式液冷具有较大的节能潜力，但面临成本解决密封和可靠性等方面的挑战。与此同时，喷雾式和射流冲击式液冷技术由于可靠性问题应用较少，需要进一步优化。最后，结合目前的研究现状，展望了液冷技术的冷却性能和可靠性的改进潜力。
  
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  空气循环供暖温室大棚环境数值模拟

  崔海亭, 陈浩松, 张亚磊, 李惠敏, 甘 拥, 田景茹

  新能源进展. 2025, 13(2): 214-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.012

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  针对冬季温室大棚内的空气与土壤温度较低，单一供暖方式造成空气、土壤温差大，作物生长缓慢，复合供暖方式研究不充分的问题，在风机与地埋管道供暖基础上提出一种适用于温室大棚的新型复合供暖系统。对供暖过程进行数值模拟，利用温度标准差、热能利用率和热干风区范围三个评价指标，探究进风参数对温室大棚温度场与速度场的影响规律。结果表明，在该复合供暖系统中，低温度高流速的进风参数组合可以使温室内气体高温区的高度明显下降，可有效降低温度标准差、保障热能利用率、控制热干风区范围；当进风温度为40 ℃、进风速度为3 m/s时为最佳参数组合，温度标准差为1.99 × 10⁻³，减小了15.8%；作物生长范围的热能利用率为77.65%，提高了10.93%；热干风区范围控制在5%以内。复合供暖系统改善了温室大棚内的温度分布，降低了土壤与近地面区域的温差，增强了作物生长区域的气体湍流强度，为空气供暖技术在农业温室方面改善温度均匀性、提高热能利用率、降低供暖热负荷及促进作物生长中的应用提供技术参考。
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  Fe₂O₃ + HZSM5双功能催化剂的制备及其费托合成催化性能

  刘世君, 蒋 倩, 陈晓丽, 付 娟, 陈佩丽, 莫家媚, 苏秋成

  新能源进展. 2025, 13(2): 223-229. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.013

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  通过费托合成从非石油资源中获取汽油的技术是发展含碳资源高效利用的有效途径，该技术的关键是催化剂。针对目前费托催化剂存在的生物质合成气利用效率不高、C₅ ~ C₁₁烃选择性有待提高的问题，构建了以Fe₂O₃为费托合成位、分级多孔分子筛为裂解位的双功能催化剂体系，通过一步耦合C₅₊ 烃合成和C₁₂₊ 烃裂解，实现C₅ ~ C₁₁烃的高选择性合成。结果表明，引入分子筛的催化剂Fe₂O₃ + HZSM5呈现出较无分子筛催化剂Fe₂O₃更优异的催化性能。催化剂Fe₂O₃ + HZSM5-2表现出最佳的催化性能，费托反应24 h的铁时间产率为42.3 μmol∙g−1∙s−1，C₅₊ 产物收率为3.74 × 10⁻³ g∙g⁻¹∙s⁻¹。C₅₊ 选择性为63.6%，异构烷烃选择性为42.0%，CO转化率为73.1%。
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  面向2030广东电力需求的能源结构预测与碳排放分析

  蓝晓东, 廖卓颖, 舒 杰

  新能源进展. 2025, 13(2): 230-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.2095-560X.2025.02.014

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  电力行业是粤港澳大湾区和广东省节能降碳的主战场。基于2010—2022年广东用电量消费数据，采用马尔科夫方法修正的灰色模型对省内2030年前全社会用电量进行预测，以电量平衡为约束条件开展基准情景、新能源电力发展情景、新能源电力超期发展情景下电力供应结构、电煤用量及二氧化碳排放量的比较分析。结果表明，马尔科夫方法修正后的灰色模型提高了预测精度，2025年和2030年省内用电量预计将分别为9 410亿kW∙h和12 468亿kW∙h。新能源电力发展情景下，2025年和2030年光伏风电等新能源发电量将分别为4281亿kW∙h和5 484亿kW∙h，新能源电力超期情景下将使其发电量分别提高到5 851亿kW∙h和7 484亿kW∙h。与基准情景相比，新能源电力发展预计可使2025年和2030年电煤需求量分别降低0.18亿吨和0.50亿吨，煤电的二氧化碳排放量可分别降低0.49亿吨和1.34亿吨。