储能科学与技术

储热材料研究进展

冷光辉, 蓝志鹏, 葛志伟, 秦月, 姜竹, 叶锋, 丁玉龙

2015 (2): 119-130. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.001

摘要 ( 909 )

PDF(14580KB) ( 261 )

本文结合储热材料的分类、特点、应用及存在的问题对储热材料的最新研究进展进行了综述,主要包括有机相变储热材料、熔融盐类相变储热材料、合金相变储热材料及复合类储热材料。探讨了储热材料成分组成、制备工艺及性能特点,进一步介绍了其最新研究进展,并对储热材料的下一步研究进行了展望,提出开发高性能纳微复合结构储热材料是未来研究的重点。

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水合物储能技术研究现状

陈俊, 陈秋雄, 陈运文, 樊栓狮, 王燕鸿, 杨亮, 郎雪梅, 张雯翔, 黄怡, 熊文涛, 温永刚

2015 (2): 131-140. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.002

摘要 ( 701 )

PDF(22450KB) ( 280 )

水合物为客体分子与主体水分子在一定温度与压力下形成的固体物质。水分子通过氢键形成笼型结构并将气体分子包裹在笼子里。根据其包裹气体的特性,可以通过形成水合物将气体（如CH₄、H₂等）储存起来,从而实现能量的储存;同时水合物的形成与分解会释放和吸收热量,通过重复形成与分解水合物进行蓄冷也是一种能量储存和利用的方式。本文将介绍水合物储能技术研究的现状,并对水合物储能未来的研究进行展望。

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飞轮储能系统在风力发电中应用研究进展

魏鲲鹏，汪勇，戴兴建

2015 (2): 141-146. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.003

摘要 ( 1001 )

PDF(8218KB) ( 283 )

风力发电可以解决能源短缺和环境污染等问题，但由于风速随机性和间歇性的特点导致风电输出电压、功率和频率存在较大波动，因此风电的大规模并网会对现有电网的稳定运行造成不利影响。飞轮储能是一种高效无污染的储能技术，而且通过合理的控制策略和控制设备可实现电网调频及短时间调峰以解决大规模风电并网带来的问题。本文主要介绍了飞轮储能在风力发电领域的应用背景、飞轮储能的结构原理和目前国内外在飞轮储能控制策略方向的研究进展。

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飞轮储能系统电机及其控制器概述

邢向上, 姜新建

2015 (2): 147-152. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.004

摘要 ( 675 )

PDF(6037KB) ( 908 )

简述了飞轮储能系统的基本组成,介绍了飞轮储能系统常用的永磁无刷直流电机、永磁同步电机、感应电机和开关磁阻电机的工作原理和特点,讨论了四种电机的控制策略,分析了各种控制策略的优缺点及其应用。

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物理储能技术的市场现状及发展前景

张静, 李岱昕

2015 (2): 153-157. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.005

摘要 ( 671 )

PDF(5854KB) ( 626 )

作为可再生能源并网的关键技术,可再生能源的高速发展也带动了储能产业的发展和成熟。物理储能技术,发展历史长,技术较为成熟,部分已实现商业化运作;以抽水蓄能为代表,是电网调峰的主力,也在储能市场容量中占据着绝对份额。但无论是传统抽水蓄能,还是压缩空气储能都对环境、地理地质条件有较高的要求,极大地制约了这些技术的普遍推广和应用。因此物理储能也经历着应用模式的变革、传统技术向新兴技术转化的过程。虽然抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能三种物理储能技术在原理、应用领域、安装容量以及未来发展趋势上各不相同, 但作为战略新兴技术,都需要技术的突破、政策和资金的支持以及更多的市场应用机会。

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压缩空气储能电站技术经济性分析

刘畅, 徐玉杰, 胡珊, 陈海生

2015 (2): 158-168. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.006

摘要 ( 848 )

PDF(10304KB) ( 542 )

压缩空气储能系统被认为是最具发展前景的大规模电力储能技术之一,具有广阔发展前景。本文建立了压缩空气储能系统的技术经济性计算模型,并针对蓄热式压缩空气储能系统应用于工业用户的情景,在有无补贴的两种计算条件下,进行了技术经济性分析。研究结果表明,在无补贴条件下,系统内部收益率为16.3%,投资回收期为9.2年;计算补贴时,系统内部收益率为23.8%,投资回收期为6.2年。同时本文还对该系统进行了盈亏平衡、敏感性等不确定性分析,找出影响系统经济性的敏感因素;并得出政策扶持对提高压缩空气储能电站的财务收益水平和抗风险能力具有重要的作用。本文的研究可以为压缩空气储能系统的研究和工程应用提供理论参考和工程指导。

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基于复合相变材料储热单元的储热特性

李传, 葛志伟, 金翼, 李永亮, 丁玉龙

2015 (2): 169-175. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.007

摘要 ( 602 )

PDF(7457KB) ( 236 )

对基于复合相变材料储热单元的储热性能进行了研究。建立了复合材料和储热单元体内部的二维传热模型,考察了复合材料物性和结构尺寸及传热流体操作条件（流体流速）对单元体储热性能的影响,对比了两种不同结构单元体的储热性能,并搭建实验平台进行了实验对比研究。对比结果表明,模型结果与实验结果趋于一致,验证了模型的准确性。复合材料物性和结构尺寸及传热流体操作条件对单元体储热性能有较大的影响。相比较单管储热单元体,同心管储热单元体有着更优的储热特性,在相同的操作条件下,同心管储热单元体的储热、放热时间较单管储热单元体分别减少10%和15%。

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超导限流-储能系统风电场应用分析

郭文勇

2015 (2): 176-182. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.008

摘要 ( 579 )

PDF(6985KB) ( 229 )

风力发电所面临的两大重要问题是低电压穿越能力弱和功率输出不稳定。为了同时解决这两个问题,我们提出了超导限流-储能系统,并进行了单机系统的仿真研究,证实了该方案的有效性。然而对于风电场的应用,目前尚无研究。本文将超导限流-储能系统的应用扩展到风电场,分析了其提高低电压穿越能力和稳定有功功率输出的机理,并进行了仿真研究。从仿真结果来看,超导限流-储能系统能够同时提高风电场所有风机的低电压穿越能力,并能有效地平滑整个风电场的有功输出功率。考虑不同风机的互补效应,将该系统应用于风力发电场与直接应用于单台风机相比,其储能量和功率输出的要求可以大大降低,从而可以有效地减少系统总成本,因而具有更好的应用前景。

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列管式相变蓄热器性能强化的模拟

韩广顺, 王培伦, 金翼, 黄云, 丁红胜, 丁玉龙

2015 (2): 183-188. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.009

摘要 ( 666 )

PDF(7934KB) ( 230 )

基于列管式换热器具有传热面积大、结构紧凑、操作弹性大等优点,使其在相变储能领域具有广阔的应用前景。本文建立一种新型列管式相变蓄热器模型,在不考虑自然对流的情况下,利用Fluent软件对相变蓄热器进行二维储热过程的数值模拟。本文主要研究斯蒂芬数、雷诺数、列管排列方式、肋片数以及相变材料的导热系数对熔化过程的影响,并对熔化过程中固液分界面的移动规律进行了分析。模拟结果表明,内肋片强化换热效果明显,特别是对应用低导热系数相变材料[导热系数小于1 W/(m·K)]的列管式蓄热器,相对于无肋片结构,加入肋片（N_fn=2）可缩短熔化时间52.6%。

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熔融盐单罐显热储热基本原理及自然对流传热规律

鹿院卫, 杜文彬, 吴玉庭, 李小丽, 马重芳

2015 (2): 189-193. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.010

摘要 ( 698 )

PDF(4800KB) ( 547 )

熔融盐双罐显热储热技术已较为成熟,但储热成本较高。为了降低储热成本,本文提出在储热罐内布置浸没式换热器实现熔盐单罐储热和释热新方法,分析了熔融盐单罐储热基本原理,在此基础上模拟分析了垂直布置交错排列两根水平圆柱表面熔融盐自然对流传热的规律。研究发现,为了增强管排表面自然对流传热,两根圆柱的垂直间距不宜过小,而水平间距不宜过大,这些研究结果为熔融盐单罐储热设计提供理论基础。

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考虑飞轮储能的风电场有功功率平滑控制

刘颖明, 徐中民, 王晓东

2015 (2): 194-197. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.011

摘要 ( 639 )

PDF(3883KB) ( 524 )

在风电场增设飞轮储能装置可以有效地平抑风电场的功率波动,提高电网的风电接纳能力。本文采用在风电场出口母线处接入飞轮储能装置,通过分析风电系统和飞轮储能装置的特性,提出了一种基于瞬时功率理论的有功功率平滑控制策略。在传统低通滤波器的基础上,增加高通滤波器,对网侧有功功率的快速扰动成分进行处理,最终通过低通、高通滤波器来获得飞轮装置的补偿功率,达到对网侧有功功率波动进行抑制的目的。最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,文中的控制策略可以较好地实现电网侧有功功率的平滑控制,减小有功功率波动。

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飞轮储能系统在1.5 MW风机上的应用研究

韩永杰, 任正义, 吴滨, 李翀

2015 (2): 198-202. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.012

摘要 ( 490 )

PDF(9469KB) ( 225 )

飞轮储能在电网级别调频、风力发电平滑输出以及分布式发电和微网等领域均具有技术优势。本文研究了应用在1.5 MW风机上的飞轮储能系统,实现了功率平滑输出的目的,确定了飞轮储能系统技术指标并设计了总体方案,分析了飞轮储能系统的电动机/发电机的工作模式,为进一步能量转换系统的开发提供了依据。

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锂电池百篇论文点评（2014.12.1—2015.1.31）

詹元杰, 陈宇阳, 胡飞, 陈彬, 闫勇, 林明翔, 徐凯琪, 王昊, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰

2015 (2): 203-214. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.013

摘要 ( 533 )

PDF(15863KB) ( 331 )

该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,我们以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science从2014年12月1日至2015年1月31日上线的锂电池研究论文,共1890篇,选择其中100篇加以评论。正极材料主要研究了富锂相材料的结构演变及表面包覆对层状和尖晶石材料循环寿命的影响。高容量的硅、锡基负极材料研究侧重于纳米材料、复合材料、黏结剂及反应机理研究,电解液添加剂、固态电解质、锂空电池、锂硫电池的论文也有多篇。理论模拟工作包括材料体相、界面结构和输运性质,除了以材料为主的研究之外,针对电池的原位分析、电池模型的研究论文也有多篇。

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锂离子电池基础科学问题（ⅩⅣ）——计算方法

黄杰, 凌仕刚, 王雪龙, 蒋礼威, 胡勇胜, 肖睿娟, 李泓

2015 (2): 215-230. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2015.02.014

摘要 ( 1286 )

基础理论的创新与计算机性能的大幅度提升为高精度与多尺度的计算模拟提供了可能,这些方法也在锂离子电池的研究中得到了广泛的应用。本文介绍了第一性原理、密度泛函理论、分子动力学、蒙特卡罗、相场模拟、分子力场、有限元等不同时间与空间尺度上的模拟方法的基本原理,并探讨了这些方法在锂离子电池基础研究中的应用,如计算电池电压、电极材料的电子结构、能带结构、迁移路径、缺陷生成能、离子在材料体相及不同微观结构中的输运、材料中温度场分布、应力场分布等。

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近期储能产业新闻

中关村储能产业技术联盟

2015 (2): 231-232.

摘要 ( 282 )

PDF(1602KB) ( 252 )

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