储能科学与技术

本期中英文目录

2022 (12): 0.

摘要 ( 162 )

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阴离子氧化还原反应对富锂锰基正极材料的影响及其改性策略

周俊飞, 蔡星鹏, 丁浩, 崔孝玲

2022 (12): 3733-3740. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0382

摘要 ( 355 )

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PDF(3188KB) ( 300 )

兼具高能量密度、高功率密度、长循环寿命性能的正极材料是当下电池储能材料研究的重点，也是储能市场的重要需求。富锂锰基正极材料(LRMO)因其极高的放电比容量(≥250 mAh/g)、较高的工作电压(4.2～4.5 V vs. Li/Li⁺)、低成本且环境友好等优点成为当下最具应用前景的正极材料之一。虽然金属阳离子和阴离子依次或同时进行的氧化还原反应使LRMO材料的容量超过了传统层状氧化物，但首次不可逆容量高、循环和倍率性能较差等一系列的问题阻碍了其工程化应用，这与材料中阴离子氧化还原反应紧密相关。本文首先介绍了LRMO材料的晶体结构，然后基于分子轨道理论，回顾了LRMO材料的能带结构与阴阳离子氧化还原反应的联系，总结了阴离子氧化还原反应对富锂锰基正极材料的影响，包括高容量、不可逆的氧流失、过渡金属离子迁移。同时，分别从过渡金属比例调节、表面修饰、离子掺杂三个方面总结了近些年国内外研究人员针对阴离子氧化还原反应造成的负面影响设计的改性策略。最后展望了LRMO材料理论研究与应用研究的大致方向。

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涂炭铝箔对高能量密度LiFePO₄ 动力电池的影响

张凯博, 贾凯丽, 徐晓明, 曾涛, 薛有宝, 万柳, 赵宗良

2022 (12): 3741-3747. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0397

摘要 ( 458 )

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PDF(4211KB) ( 420 )

探究不同涂炭层的涂炭铝箔对高能量密度磷酸铁锂(LiFePO₄)动力电池的影响，以石墨+炭黑(GC)和炭黑(C)两种涂炭体系的涂炭铝箔制作的磷酸铁锂软包电池作为研究对象，评估了两种不同涂炭层对锂离子电池电化学性能的影响。物性对比结果显示，GC方案外观为深灰色，石墨与炭黑复合后具有大孔径的蓬松状结构，而C方案外观为黑色，由纳米级炭黑颗粒组成，呈现小孔径疏松状结构。结果显示GC复合涂炭层的黏结力为炭黑涂层的1.18倍。电化学性能结果表明，两种方案的首次库仑效率和放电平台一致性高，而GC方案的电荷转移阻抗更小。GC方案复合涂炭层更有利于提高电池的常温和高温循环性能，而C方案炭黑涂炭层可改善电池的大倍率和低温性能。

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基于锂离子嵌入模型的NCM811电池性能

王洋, 张宇新, 卢旭, 刘龙

2022 (12): 3748-3758. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0368

摘要 ( 363 )

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PDF(3100KB) ( 563 )

本工作以NCM811电池为主要研究目标，探究在正常工作情况下的电池性能。具体包括不同环境温度与放电倍率下的放电性能，以及初次循环与第2000次循环时的电池容量变化，得到电池的电压曲线，并将结果与NCM523电池以及NCA电池进行对比。同时，由于NCM811电池存在热安全问题，因此，探究了其在热失控情况下自身的电压与温升情况，总结了其温度传递规律，并与实验结果进行对照。基于上述结果得到：电池在正常工作情况下，NCM811电池在倍率充放电性能上表现优异，在大倍率充放电时电池容量保存较好，NCM523电池与NCA电池均表现出电池容量衰减；在电池的循环老化方面，与NCM523电池相同，NCM811电池也表现出明显的容量衰减，NCA电池容量几乎不发生变化；在高低温放电方面，电池在低温时的产热均高于高温时的产热，在相同的环境温度下，NCM811电池温升最为明显，存在较大的热安全隐患，NCM523电池与NCA电池升温较为平缓；在电池发生热失控时，电池电压突降至0 V，温度短时间内升至1200 K左右，仅在发生热失控的部分，温度随时间变化明显，其余部分温度趋于恒定。与实验过程相比，仿真过程热失控触发时间较晚，温度升高较快，电池最高温度较低。

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正负极混合宏量回收废旧磷酸铁锂电池的探索

姚健, 刘朝阳, 王海, 王佳东, 高宣雯, 李建中, 刘朝孟, 翟玉春, 骆文彬

2022 (12): 3759-3767. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0420

摘要 ( 256 )

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PDF(3558KB) ( 190 )

为模拟实际工业生产中废旧LiFePO₄电池回收及其综合应用，本文设计了在酸性条件下对废旧LiFePO₄电池正负混合极片中有价金属Li、Cu、Fe的选择性浸出及其产物回收再利用。电池拆解后，将正负混合极片机械粉碎后过筛，得到Cu、Al高含量杂质的正负极混合粉，700 ℃高温焙烧后，除碳率和除氟率分别为99.03%和99.93%，后对其进行Li、Cu的选择性浸出实验。研究结果表明，浸Li段在H⁺/Li⁺的物质的量之比为0.7、浸出温度90 ℃、浸出时间3 h、液固比为3∶1时，金属元素Li、Fe、Cu、Al的浸出率分别为：91.88 %、0.0024%、4.71%、0.11%，实现对Li的有效分离。对浸出液引入饱和Na₂CO₃作为沉淀剂后，成功回收合成电池级碳酸锂。另一方面，对浸出渣进行450 ℃焙烧后，滴加浓硫酸控制pH为1.5、浸出温度90 ℃、浸出时间3 h、液固比5∶1，金属元素Fe、Cu浸出率为：0.11%和92.54%，实现了有价金属Cu的选择性浸出。将处理后的浸铜渣进行酸溶，滴加氨水调节pH至1.8，形成二水磷酸铁，沉淀率可达到95%。焙烧除去二水磷酸铁中的结晶水，得到电池级磷酸铁，纯度为99.48%。

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甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯在全固态电池中的应用

李素丽, 伍鹏, 肖益蓉, 于佩雯, 潘跃德, 杨文

2022 (12): 3768-3775. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0406

摘要 ( 340 )

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PDF(9807KB) ( 319 )

固态聚合物电解质作为全固态聚合物锂离子电池的核心材料，目前面临的主要难点是电导率低、电化学稳定性差等题。基于聚合物电解质的锂离子传输机理，采用甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯和聚氧化乙烯制备出多支链固态聚合物电解质(PMEA@SSE)，并以聚氧化乙烯固态电解质(PEO@SSE)作为对比样，对PMEA@SSE进行了傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、电化学阻抗谱(EIS)、线性扫描伏安法(LSV)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)以及全固态电池循环等测试和分析。结果表明，与PEO@SSE相比，PMEA@SSE具有更高的离子电导率(0.13 mS/cm vs. 0.018 mS/cm，测试温度30 ℃)，更宽的电化学窗口(4.2 V vs. 3.8 V)，以及更好的全固态电池循环稳定性(77次vs.31次循环，80%容量保持率，60 ℃下测试，0.1 C倍率，3.0～4.2 V电压范围)。本工作表明，甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯部分替代聚氧化乙烯是一种改进聚氧化乙烯这一经典固态聚合物电解质材料的可行策略，将为后续固态聚合物电解质新材料的开发提供有益参考。

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钴掺杂二氧化铈基层状复合固态电解质的制备及其性能

高清雯, 杨智昊, 李文鹏, 武文佳, 王景涛

2022 (12): 3776-3786. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0465

摘要 ( 236 )

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PDF(7330KB) ( 126 )

开发具有高离子传导率和高力学性能的薄型固态电解质对于制备高性能全固态锂金属电池非常重要。本工作首先制备了钴掺杂的二氧化铈(Co²⁺@CeO₂)纳米片，后将其与聚氧化乙烯(PEO)混合通过真空抽滤制得厚度仅为32 μm的Co²⁺@CeO₂层状复合固态电解质(L-CSE)。富含氧空位的Co²⁺@CeO₂纳米片在提高离子电导率和力学性能方面发挥了重要作用，同时PEO作为黏结剂确保了电解质与电极之间的紧密接触并且增强了其柔韧性。通过改变Co的掺杂量调控纳米片上氧空位含量，重点探究了氧空位含量对Li⁺传递特性的影响，并对L-CSE的结构组成、力学性能和电化学性能进行了系统研究。结果表明：通过调控Co的掺杂量能够准确控制纳米片上氧空位的含量，且0.33Co²⁺@CeO₂纳米片表面的氧空位含量最多。所制备的L-CSE具有良好的力学性能(弹性模量达到1.147 GPa)；30 ℃下，L-CSE的离子传导率达到5.81×10^-5 S/cm；60 ℃下Li⁺迁移数达到0.59。同时由于电解质与锂负极间具有较好的界面稳定性，在0.7 mA/cm²的高电流密度下，组装的锂对称电池能稳定运行40 h。此外，所组装的磷酸铁锂(LFP)/L-CSE/Li固态电池也表现出良好的循环稳定性和倍率性能，在60 ℃、0.5 C下，能够稳定循环200次，容量保持率为83.6%；在2 C放电倍率下，放电比容量能达到120.7 mAh/g。

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动力学强化水合储氢技术研究进展

陈思远, 王燕鸿, 郎雪梅, 樊栓狮

2022 (12): 3787-3799. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0358

摘要 ( 363 )

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PDF(3449KB) ( 390 )

在碳达峰、碳中和的时代背景下，氢能等清洁绿色能源成为能源转型的关键，储氢技术作为氢能从生产到应用的中间桥梁而备受关注。笼型水合物是一种潜在的氢气存储材料，但储氢速率慢、储氢量低制约了水合储氢技术的工业化进程。因此，本文综述了近年来动力学强化水合储氢技术的研究进展，着重介绍了氢气水合物成核、生长动力学机理、提高驱动力、扩大气液接触面积以及改善扩散通道等动力学强化技术，并从储氢速率、储氢密度等方面总结了当前的动力学强化技术，以期促进相关研究的发展。本文指出未来相关工作应在以下几个方面展开：首先，深化氢气水合物的成核、生长和稳定机制研究；其次，寻求高效高驱动力的热力学促进剂，从根本上提高驱动力；最后，高效热力学促进剂与改善氢气水合物的扩散通道相结合，实现高储量和高速率的双重优化。

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微波合成碳载铂用于氧还原电催化

蔡佳琳, 陈艺哲, 容忠言, 张久俊, 张世明

2022 (12): 3800-3807. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0473

摘要 ( 392 )

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PDF(3223KB) ( 338 )

质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓，因此，开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。本文利用微波法，在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs)；随后，将其与Vulcan XC-72R炭黑混合，制备了高分散性的碳载铂(Pt/C)催化剂。透射电镜结果表明，Pt NPs在炭黑表面均匀分布，平均粒径约为2.8 nm，略小于商业Pt/C催化剂（约3 nm）。进一步，探究了微波功率、分散溶剂以及载碳时有或无HCl对制备催化剂分散性和氧还原活性的影响。电化学测试表明，相较于商业Pt/C催化剂，优化的微波Pt/C催化剂展现出更为优异的ORR催化活性。在0.1 mol/L HClO₄电解液中，微波Pt/C催化剂的半波电位较商业Pt/C催化剂高出9 mV，其在0.9 V (vs. RHE)处的质量活性和面积活性为0.109 A/mg和0.127 mA/cm²，均分别高于商业Pt/C催化剂的0.093 A/mg和0.118 mA/cm²。此外，微波Pt/C催化剂具有比商业Pt/C催化剂更好的电化学稳定性。这些主要归因于碳表面均匀分布的较小粒径Pt NPs，增加的Pt表面积提升了ORR活性，与碳载体表面孔结构的牢固嵌合增强了稳定性。本工作系统研究了微波法合成Pt/C催化剂的技术路线，适合批量化生产。

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极端环境下超级电容器聚合物电解质的研究进展

张秀波, 于畅, 余金河, 刘迎宾, 谢远洋, 王健健, 兰淑琴, 邱介山

2022 (12): 3808-3818. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0363

摘要 ( 346 )

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超级电容器具有高功率密度、快充放电速率和长循环寿命等优点而备受关注。近年来，随着科学技术的发展，超级电容器的应用场景不断拓宽，超级电容器从可再生能源大规模发电并网、轨道交通等常规领域向着新一代精密电子设备和高精尖军用武器装备等极端工况领域发展。然而，高/低温、高拉伸/压缩等极端工况对超级电容器结构和组成提出了新的挑战和要求。其中，电解质是影响超级电容器的性能、寿命和安全的关键组成之一。聚合物电解质由于具有质量轻、机械稳定性强、柔韧性和安全性高及界面接触良好等特点，为设计构筑新一代高安全性和高柔韧性超级电容器提供了新的可能。本文介绍超级电容器的分类、组成及特点，从高/低温、高拉伸/压缩、高/低湿度角度，重点梳理了极端环境下超级电容器聚合物电解质的研究进展。最后，分析和讨论了超级电容器碳电极及聚合物电解质在极端条件下所面临的挑战和未来的发展方向，为高性能超级电容器的设计和构筑提供可借鉴的新思路。

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Na₂CO₃/电石渣复合相变储热材料制备与性能

王辉祥, 熊亚选, 任静, 药晨华, 宋超宇, 吴玉庭, 丁玉龙

2022 (12): 3819-3827. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0378

摘要 ( 213 )

HTML ( 32 )

PDF(5861KB) ( 120 )

为循环利用工业固体废弃物，降低储热系统成本，以工业固废电石渣替代传统骨架材料，采用冷压烧结法创新制备7种不同配比的Na₂CO₃/电石渣复合相变储热材料，利用差示扫描量热法、恒速增压法、电子显微法、高温热冲击法、X射线衍射法、红外吸收光谱法等方法研究其储热性能、力学性能、微观结构、热循环稳定性和化学兼容性。结果表明，电石渣与碳酸钠结合可形成性能优异的复合相变储热材料；电石渣与碳酸钠质量比为52.5∶47.5时制备的复合相变储热材料(NC5)综合性能最佳，储热密度在100～900 ℃内达到993 J/g，抗压强度达到22.02 MPa，最高导热系数为0.62 W/(m·K)；样品NC5中不同组分均匀分布，组分间具有良好的兼容性；样品NC5经100次加热/冷却循环后仍具有优异的储热性能，可为固废资源化利用和低成本储热材料研发提供技术支持。

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CaO/Ca（OH） ₂ 核壳结构颗粒的制备及其储热性能

莫雅超, 闫君, 赵长颖

2022 (12): 3828-3835. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0400

摘要 ( 332 )

HTML ( 42 )

PDF(5051KB) ( 388 )

热化学储热具有储热密度高，可实现跨季节储热的优点。在中高温储热领域，氧化钙/氢氧化钙储热系统目前仍存在储热材料易结块、难以流态化等问题。本文通过在氢氧化钙颗粒外包覆一层烧结的碳化硅陶瓷壳的方法，制备了一种可用于氧化钙/氢氧化钙储热系统的具有核壳结构的储热颗粒。研究表明，该核壳结构颗粒壳体和芯体的内部孔隙呈现出不同的孔径分布，壳体的孔径大于内部芯体的孔径，因此壳体的包裹对于内部氢氧化钙的储放热反应进程影响较小，相对于纯氢氧化钙，核壳结构颗粒在反应速率和力学性能方面也有所提升。表征结果显示，颗粒的壳体化学性质较为稳定，不会与氢氧化钙发生反应导致储热密度的降低。此外，该核壳结构颗粒具有较好的循环稳定性，在空气氛围下，对所制备颗粒进行了25次储放热循环，发现该颗粒储热密度的下降在20%以内且未发生开裂和破碎。颗粒储热密度的下降是由于氢氧化钙与空气中的二氧化碳反应生成了碳酸钙，经过高温煅烧除去碳酸钙后，颗粒的储热密度可恢复至初始储热密度的96.7%。综上，本工作制备储热颗粒对热化学储热技术的实际应用具有重要意义。

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硬脂酸和硬脂酸/MXene复合相变材料的结晶动力学

杨博超, 吕洁, 甄紫薇, 王建君, 沈玉霞, 张宇, 王毅

2022 (12): 3836-3844. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0414

摘要 ( 280 )

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PDF(4648KB) ( 232 )

限域空间内物质呈现出异于开放空间的物理化学性质和结晶行为。为探索限域效应对受限相变物质结晶行为的影响，以硬脂酸为相变储热介质、MXene为限域载体，采用水热法制备了硬脂酸/MXene复合相变材料。借助差示扫描量热仪和偏光显微镜分析了硬脂酸及其复合相变材料的结晶行为，通过Avrami、Jeziorny、Mo和Kissinger模型研究了结晶动力学，探讨了二维限域载体MXene对受限硬脂酸结晶行为的影响。结果表明：等温结晶过程中，硬脂酸和硬脂酸/MXene表现出相反的温度依赖性结晶行为，硬脂酸在低温下的结晶速率较大，而硬脂酸/MXene则在较高温下表现出小的半结晶时间和快的结晶速率。非等温结晶过程中，MXene对硬脂酸的结晶行为存在异相促进成核和限域效应抑制晶体生长的双重作用。在较低的冷却速率下，MXene的异相成核作用明显，而在较高的冷却速率下，限域效应则成为主导因素。限域载体的引入增加了硬脂酸的结晶能垒，硬脂酸和硬脂酸/MXene非等温结晶过程的活化能分别为174 kJ/mol和208 kJ/mol。本文探索了受限空间内相变物质的结晶动力学，为复合相变材料的设计及性能优化提供了理论依据。

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相变储冷凝胶的制备与应用

李亚溪, 谭振炜, 李传常

2022 (12): 3845-3854. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0321

摘要 ( 185 )

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PDF(6880KB) ( 109 )

以Na₂HPO₄·12H₂O(disodium hydrogen phosphate dodecahydrate， DHPD)和Na₂CO₃·10H₂O（sodium carbonate decahydrate， SCD)在质量比6∶4的条件下熔融共混形成共晶水合盐(eutectic hydrated salt， EHS)，利用十水焦磷酸钠、硫酸铵和尿素分别降低其过冷度和相变温度，最后加入四种不同目数(30～60目、60～100目、120～180目和200～400目)的高吸水性树脂(superabsorbent polymer， SAP)来锚定上述体系在其三维网络空间结构中，获得了四种不同体系的相变储冷凝胶。其中，DSSNU-SAP_200～400相比于其他储冷凝胶具有最佳的相变性能。其相变温度为2.7 ℃，相变潜热为137.7 J/g，过冷度为1.9 ℃，导热系数为0.435 W/(m·K)。本文对其微观形态、晶体组成以及接触角进行了表征，充分验证了体系内各组分之间的化学兼容性，阐述了硫酸铵、尿素和SAP对EHS性能的调控机理。应用实验结果表明，以DSSNU-SAP_200～400为核心研制的储冷模块能够使葡萄在49 h内保持超高新鲜度，充分证明了其在冷链运输中的应用潜力。本研究有助于推动水合盐在储冷领域的应用，为相变储冷凝胶技术的研发提供理论基础和实验依据。

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新型平底型相变蓄热器蓄热性能的数值模拟

薛洁, 张军, 杜昭, 胡汝坤, 杨肖虎

2022 (12): 3855-3861. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0366

摘要 ( 152 )

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PDF(3362KB) ( 85 )

为了解决相变材料低热导率所引起的换热效果差的问题，向相变材料中添加高导热的金属泡沫材料以加速固液相变过程、提升整体蓄热效率。然而，浮升力导致高温流体堆积在蓄热单元顶部，蓄热单元底部的相变材料较难熔化。为了改善底部难熔的现象，本工作在控制相变材料容积不变的前提下，以一定的比例切除蓄热单元底部，形成新型平底型相变蓄热器。通过数值模拟的方法，对蓄热单元熔化过程中的熔化率、蓄热量、熔化相界面、速度分布和温度分布进行分析。结果表明，新型平底型相变蓄热器能够有效减少底部难熔区域，从而提高蓄热器整体的蓄热效率。其中底部横切比为0.7时，完全熔化时间最短，比圆管缩短了18.12%。通过模拟结果的对比分析可以发现，去除底部相变材料减小了热源到蓄热器底部(难熔区)的距离，增强了熔化末期底部难熔区域的换热。在熔化末期，横切比为0.7的蓄热单元，在相界面处的流速比圆管的提高了2.10倍。说明底部横切强化了熔化末期蓄热单元底部的传热，减小了蓄热单元底部的低温区域，从而推动了整体的熔化进程。

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锂电池储能电站一次调频设计优化及验证

王立娜, 谭丽平, 徐志强, 谭鑫, 吴昌龙, 叶晖, 李爱魁

2022 (12): 3862-3871. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0410

摘要 ( 340 )

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PDF(6497KB) ( 301 )

一次调频是储能电站支撑新型电力系统稳定运行的关键技术。本工作研究了锂离子储能电站一次调频集成设计，包括响应时间和过载能力两方面的分析及优化，主要通过信息采集与传递、策略算法运算周期两方面缩短响应时间，通过储能变流器内部功率器件开关频率控制方案提升其过载能力，并通过20 MW/10 MWh锂电池储能电站实现了上述指标优化验证。结果表明，锂离子储能电站应用于一次调频工况时，变流器响应时间为60～80 ms，变流器过载能力30 s内均能达到150%，提高了储能电站功率性价比。该储能电站在孤网中的一次调频试验中可有效平滑频率波动，减少发电机组的动作频次，可为后续功率型储能电站设计提供思路。

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锂离子电池储能系统多时间尺度均衡方法

丁凯, 钱一民, 陈乔, 郑剑, 王易

2022 (12): 3872-3882. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0418

摘要 ( 316 )

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PDF(3134KB) ( 189 )

锂离子电池可作为后备电源为电力系统的一次设备、二次设备及通信管理等提供不同等级的交直流电，保证核心设备紧急时刻仍然能够正常工作。先串后并的并联型储能系统不仅因并联模组的互为备用具有更高的可靠性，也能够避免传统串联型后备电源的木桶效应问题。然而，并联型方案会因模组之间的不一致，使得各模组寿命呈现差异性；串联电池组组内电压分布差异，也会导致电池单体过充或者过放。为此提出了一种针对并联型锂离子电池储能系统的多时间尺度均衡方法。首先，对电池模组组内单体以荷电状态(state of charge，SOC)为指标进行旁路均衡，使电池组在单次充放电循环的短时间尺度达到组内均衡；然后，通过并联电池模组组间的寿命均衡，使系统在寿命衰减的长时间尺度达到平衡。所提均衡方法能够提高并联型储能系统使用过程中模组间的一致性，增强并联模组互为备用的可靠性，降低运维成本，提高锂离子电池的使用效率。为了验证该均衡方法，在电池加速老化实验的基础上，搭建仿真模型验证了所提方法在不同条件下的有效性。

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基于飞轮储能的牵引变电所能量回收和电能质量综合治理系统的设计

李彦吉, 陈鹰, 李祎杨

2022 (12): 3883-3894. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0158

摘要 ( 201 )

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PDF(3644KB) ( 148 )

电气化铁路属于具有鲜明特点的大宗工业用户，如牵引负荷波动剧烈、负序电流较大、再生制动能量回馈电网等等。负序电流会造成局部金属件温升增高，甚至会导致变压器烧毁，还会使用电设备寿命缩短，加速设备部件更换频率，增加设备维护的成本。再生制动能量回馈电网会加剧两个供电臂负荷不平衡程度，使负序电流的影响更加严重，同时回馈到电网的能量部分不能被牵引供电系统所利用、造成能源的浪费。本工作研究了基于飞轮储能的牵引变电所能量回收和电能质量综合治理系统，在每个供电臂上安装变压器，飞轮储能装置通过变流器、变压器与馈线连接。飞轮储能系统可以有效降低两部制电价中基本电费的收取；同时飞轮储能装置作为储能体具备存储和释放电能的双重功能，可有效吸收再利用机车制动时产生的再生电能，减少电度电费支出；飞轮储能系统还可治理以负序为主的电能质量问题，较传统的电能质量治理方式产生了经济效益，解决了电能质量治理没有经济效益的难题。

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重力 /飞轮综合储能电机变流并网系统设计及运行特性

赵永明, 邱清泉, 聂子攀, 罗晓悦, 肖立业

2022 (12): 3895-3905. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0386

摘要 ( 321 )

HTML ( 32 )

PDF(4657KB) ( 335 )

为平滑基于卷扬提升机的重力储能系统中多重物切换导致功率的间歇性和波动性，提出了以重力储能为主、飞轮储能为辅的综合物理储能系统设计和控制策略。首先对重力储能系统和飞轮储能系统的工作原理、控制方法以及电动/发电机和变流器等关键部件进行分析，构建了重力储能和飞轮储能电机并网系统模型；然后仿真两种储能系统在充电、待机和放电工况下，机侧和网侧的相电压、相电流等参数的变化；最后建立了综合物理储能系统的仿真模型，并开展了两种储能系统匹配运行特性的研究，设计了综合储能系统的能量管理和控制策略，并对其在不同运行工况下的运行特性进行仿真研究，验证了综合物理储能系统结构和控制策略的可行性。

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平抑风电功率波动的飞轮储能系统容量配置方法

许庆祥, 滕伟, 武鑫, 柳亦兵, 梁双印

2022 (12): 3906-3914. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0408

摘要 ( 340 )

HTML ( 36 )

PDF(3359KB) ( 191 )

为使风电场有功功率变化满足国家标准中有功功率变化限制的推荐值范围，采用飞轮储能系统平抑风电场有功功率输出。基于低通滤波方法，由飞轮储能系统响应风电场有功功率输出的高频成分，降低并网功率波动对电网一次调频的影响。通过建立不同截止频率和不同飞轮储能系统功率容量下的双层寻优模型，得到满足飞轮储能系统约束条件、风电并网有功功率变化要求和经济性指标的最优化飞轮储能系统容量。建立飞轮储能系统模型，仿真验证飞轮储能系统能够较好地响应功率指令，有效平抑风电功率波动。

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辅助抽水蓄能调频的飞轮控制策略

秦昊, 秦立军, 白雪辰, 李聪

2022 (12): 3915-3925. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0422

摘要 ( 237 )

HTML ( 41 )

PDF(5682KB) ( 181 )

随着可再生能源发电在电网的渗透率逐年上升，其固有的随机性和波动性给电网频率安全带来了挑战。为提升区域系统调频能力，本文提出了飞轮辅助抽水蓄能调频的混合储能方案。为保证飞轮健康有效率地运行，将改进灰色预测模型与模糊逻辑结合，并基于飞轮荷电状态和区域控制偏差的实时感知和评估，构成灰色模糊修正控制对飞轮和抽水蓄能进行能量分配的修正，实现飞轮储能与抽水蓄能的协调互补运行。在飞轮控制模块中，将飞轮荷电状态划分为不同的区间，并利用Sigmoid函数和Logistic回归函数构建了飞轮储能充放电约束和基于区域控制误差与飞轮荷电状态的自恢复模式，确定每个不同的荷电状态区间上飞轮储能系统的出力模式。在MATLAB/Simulink中构建两区域负荷频率模型，在阶跃负荷扰动与随机负荷扰动的情况下对所提方案策略进行仿真验证，仿真结果表明所提方案策略在提高系统调频能力、降低常规能源调频参与度、提高飞轮与抽蓄利用率和提高飞轮荷电状态维持效果等方面具有优势。

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考虑灵活性负荷异构性质的多类型储能优化配置

马志程, 周强, 张金平, 王定美, 高鹏飞

2022 (12): 3926-3936. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0395

摘要 ( 325 )

HTML ( 28 )

PDF(3587KB) ( 80 )

灵活性负荷与多类型储能协调优化是实现电力系统电力电量平衡的重要方法，随着大规模灵活性负荷广泛接入电网并参与需求侧响应，灵活性负荷的异构特性已难以适应电网规模化调控需求、无法充分挖掘其调节潜力。本工作提出了考虑灵活性异构负荷的多类型储能优化配置策略，通过聚类灵活性异构负荷建立泛化模型，匹配负荷特性与电网调控需求。首先，基于灵活性异构负荷用电曲线和调节潜力的差异化特性，将典型异构负荷聚类为可转移负荷、可削减负荷和可调节负荷，并建立相应的泛化模型；基于此，提出灵活性异构负荷与多类型储能协调优化策略，以计及发电侧、电网侧、储能侧和负荷侧成本的系统综合运行成本为优化目标，利用混合整数线性规划(mixed integer linear programming， MILP)实现多类型储能的最优配置；最后，通过算例对比分析验证了所提协调优化方案的可行性与有效性，相比于单独考虑灵活性负荷、储能参与系统调控，灵活性负荷与多类型储能协调优化不仅可以实现地区电网电力电量平衡，而且可以降低系统运行成本，提升电网经济效益。

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基于纳什谈判的多能VPP群协同优化运行策略

解玄弘, 谢敬东

2022 (12): 3937-3949. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0404

摘要 ( 191 )

HTML ( 33 )

PDF(4342KB) ( 170 )

随着新能源规模的不断扩大以及各种资本进入电力市场，未来电网运行将呈现出多虚拟电厂(virtual power plant，VPP)相互合作并竞争的博弈格局。为解决电网优化运行和市场主体利益分配问题，本工作提出了基于纳什谈判的多能VPP间协同优化运行模型。首先，针对包含燃气轮机、热泵、多种储能装置、电热冷负荷等的多能VPP，构建基于纳什谈判理论的多能VPP群优化运行模型；其次，为解决复杂非凸非线性优化的求解问题，依据均值不等式将模型转化为多能VPP效益最大化和多能VPP间电能支付值两个子问题；再次，考虑到各VPP间信息隐私安全，采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers，ADMM)对上述两个子问题进行分布式求解。本工作选取了三个多能VPP进行算例分析，结果表明本工作提出的优化方法可以实现在兼顾公平性的前提下提升各VPP的收益和整体收益。

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宽温度范围内方形三元锂电池倍率放电性能

张宇杰, 汪兴兴, 朱昱, 倪红军, 邓业林

2022 (12): 3950-3956. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0541

摘要 ( 291 )

HTML ( 56 )

PDF(2385KB) ( 326 )

电动汽车发展前景可观，锂离子动力电池作为其核心部件，在不同工况应用场景中发挥着至关重要的作用。针对方形三元锂电池在宽温度范围内的可用性与安全性，进行了充放电循环实验，研究了锂电池的电压、温度和容量变化规律。通过电压曲线的凹凸性对其开展了分段拟合分析，探索了锂电池处于不同工作状态时的电压平台期特性，结果表明：在10 ℃、25 ℃、40 ℃、55 ℃的环境温度下，以1 C电流倍率放电时电压从3.8 V降至3.1 V期间内；在-20 ℃、-5 ℃的环境温度下，电压分别从3.39 V降至3.05 V、3.68 V降至3.07 V期间内，电压平台期阶段电池端电压变化平缓，表面温升未至峰值，放电容量占比90%左右，电池工作性能较优。而在环境温度降至-35 ℃时电压平台期放电容量仅占总放电容量的66.08%，低温对能量损耗的影响尤其显著。研究结果可为锂离子动力电池在电动汽车能量储存系统中的建模和控制策略设计提供参考依据。

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基于电化学-热耦合模型的电池低温脉冲加热

张冬冬, 文华, 欧阳宏伟

2022 (12): 3957-3964. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0342

摘要 ( 379 )

HTML ( 42 )

PDF(3153KB) ( 360 )

低温环境下，锂离子电池性能下降，充放电困难，严重影响了电动汽车的使用。采用脉冲加热方法是一种解决该问题的有效策略。本工作采用三元锂离子电池，通过对比放电电压曲线和温升曲线的实验值和模拟值建立电化学热耦合模型，仿真分析脉冲加热下锂离子电池的电化学和热特性，研究不同脉冲振幅和环境温度下的产热分布。结果表明，在环境温度为-8 ℃时，4 C脉冲加热电池的温升是2 C脉冲加热的2.25倍。欧姆热和极化热决定着总产热量的大小。环境温度越低，锂离子电池的极化越严重，但随着脉冲的进行，极化有所平缓。大脉冲电流和较低温度下的脉冲加热有更大的温升速率。脉冲加热后电池表面最高温度在几何中心偏下的位置，且最大温差不超过2 ℃，具有良好的温度均匀性。

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锂离子电池组的三维电化学-热耦合仿真分析

韦雪晴, 邓海鹏, 周宇, 王冰川

2022 (12): 3965-3977. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0411

摘要 ( 558 )

HTML ( 75 )

PDF(5081KB) ( 440 )

锂离子电池广泛用于新能源汽车等领域。为了便于设计高效的电池热管理方案，提高电池耐久性，建立了三维电化学-热耦合模型，该模型能够从时间与空间上反映电芯产热率与电池单体温度分布，用于预测极片不同部分的电特性与电池单体温度分布。3个单体并联的电池组热模型由3个单体尺寸的热模型组成，每一个热模型皆与极片尺寸的三维电化学模型耦合。实验数据验证了该三维电化学-热耦合模型的有效性。其中，电池单体端电压平均绝对误差不超过0.016 V，温度的平均绝对误差不超过0.36 ℃；电池组各表面的温度平均误差不超过0.40 ℃。深入分析表明：正极材料中的电流密度与放电深度和电化学反应区域有关。在放电的前中期，电化学反应区域主要在凸缘处，此时凸缘处电流密度最高；在放电后期，电化学反应区域主要在正极材料的底部，此时底部的电流密度大于凸缘处。此外，电池组的温度不是电池单体温度数值上的简单叠加，中间电池温度比两侧电池温度高，且在电池组边界条件一致时，两侧电池温度成对称分布。电池组之间存在空气不流通而引起的温度聚集效应。减少电池组间的空隙、在其中加入热导率大的材料作为传热介质能有效降低中间电池的温度。

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过充循环对锂离子电池容量衰减及安全性影响

许卓, 李希超, 贾隆舟, 陈兵, 戴作强, 郑莉莉

2022 (12): 3978-3986. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0405

摘要 ( 438 )

HTML ( 79 )

PDF(1783KB) ( 290 )

随着能源问题的出现，锂离子电池已成为人们关注的热点。本工作以18650型NCM811锂离子电池为研究对象，将电池过充至3个不同的截止电压(4.3 V、4.4 V、4.5 V)并循环一定的次数(180次)直到电池容量大幅度衰减，基于测试分析4.5 V过充循环电池的交流阻抗谱和容量增量曲线来定性和定量地研究电池容量衰减机理。研究发现活性锂离子的损失和活性材料的损失是电池容量衰减的主要原因，电池电导率的损失对电池容量衰减影响不大。通过绝热加速量热仪(adiabatic rate calorimeter，ARC)研究新电池，4.3 V、4.4 V和4.5 V过充循环电池在100% SOC下的热失控特征参数(自产热起始温度T₁、热失控触发温度T₂、热失控最高温度T₃)。发现在热失控发生过程中，电池达到相同的温度时，4个电池的温升速率大小分别是新电池<4.3 V过充循环电池<4.4 V过充循环电池<4.5 V过充循环电池。电池在经过过充循环之后热稳定性变差。过充循环后，电池的自产热起始温度降低、热失控触发温度降低。

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动力电池老化诱发热失控机理仿真

陈桂泉, 沙盈吟, 赵威风, 邓业林

2022 (12): 3987-3998. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0396

摘要 ( 316 )

HTML ( 49 )

PDF(2810KB) ( 439 )

近年来，新能源汽车热失控燃烧起火的事故屡见报道，既危及消费者的生命财产安全，又影响了大众对电动汽车的信任与接受度，给新能源汽车市场的推广普及造成严重阻碍。为了从根本上为热失控防治提供有效指导，本文首先依托电池的传热传质，建立了电化学-老化-热失控-热耦合模型。接着，利用有限元软件以三元锂软包电池为对象建立了仿真模型并进行了初步验证。最后，针对以循环次数为表征的电池老化致内短路热失控问题，本文在深入其机理研究的同时，建立仿真模型探究了不同老化程度对电池温升的影响，并设计了“到达副反应阈值温度的快慢”这一无量纲风险指数β，得出了热失控发生的临界风险指数，有助于日常使用过程中热失控的预测与防治。

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一种基于模态分解和机器学习的锂电池寿命预测方法

肖浩逸, 何晓霞, 梁佳佳, 李春丽

2022 (12): 3999-4009. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0341

摘要 ( 707 )

HTML ( 46 )

PDF(2881KB) ( 378 )

锂离子电池剩余使用寿命(RUL)是电池健康管理的一个重要指标。本工作采用电池容量作为健康状况的指标，使用模态分解和机器学习算法，提出了一种CEEMDAN-RF-SED-LSTM方法去预测锂电池RUL。首先采用CEEMDAN分解电池容量数据，为了避免波动分量里的噪音对模型预测能力的影响，且又不完全抛弃波动分量里的特征信息，本工作提出使用随机森林(RF)算法得到每个波动分量的重要性排序和数值，以此作为每个分量对原始数据解释能力的权重。然后将权重值和不同波动分量构建的神经网络模型得到的预测结果进行加权重构，进而得到锂离子电池的RUL预测。文章对比了单一模型和组合模型预测精度，加入了RF的组合模型预测精度让五种神经网络的表现都有进一步的提升。最后，对表现较好的两种网络——LSTM和GRU引入了简单编码解码(SED)的机制，让其更好地学习到序列数据全局时间上的特征和远程的依赖关系。以NASA数据集作为研究对象进行该方法的性能测试。实验结果表明，CEEMDAN-RF-SED-LSTM模型对电池RUL预测表现效果好，预测结果相比单一模型具有更低的误差。

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基于主成分分析与WOA-Elman的锂离子电池SOH估计

李旭东, 张向文

2022 (12): 4010-4021. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0384

摘要 ( 267 )

HTML ( 27 )

PDF(4258KB) ( 168 )

准确估计锂离子电池健康状态(state of health，SOH)是保证电动汽车高效安全持久运行的关键。利用数据驱动方法可以提高SOH估计的精度，然而该方法的SOH估计精度高度依赖于所选择的特征与估计模型。特征之间的冗余性和估计模型泛化性不足都将影响电池SOH的准确估计。为了减小数据驱动特征之间的冗余度，增加模型的泛化性并提升SOH估计精度，提出了一种基于主成分分析与鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm，WOA)-Elman的SOH估计方法。首先，从充电曲线中提取并选择与锂离子电池老化高度相关的特征，利用主成分分析方法进行特征降维，减小特征之间的冗余度，然后，采用WOA方法优化Elman模型的初始权值与初始阈值，建立WOA-Elman模型，以B01号电池测试数据训练模型，利用B02与B03号电池进行验证，同时，对比常用的长短期记忆神经网络、支持向量回归和极限学习机以及未优化的Elman模型，结果显示，WOA-Elman估计模型的均方根误差为1.2113%。最后，分别采用3组电池实验测试数据交替作为训练集，对其余两组电池的SOH进行估计验证，估计结果的均方根偏差最大仅为0.1771%。因此，本工作的方法可以更准确地估计电池SOH，并且具有更好的泛化性能。

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全钒液流电池健康状态（SOH）特性

张爽, 许伽宁, 张蓉蓉, 刘宗浩, 王琛淇, 刘若男, 荣明林

2022 (12): 4022-4029. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0409

摘要 ( 395 )

HTML ( 44 )

PDF(4810KB) ( 284 )

电池系统健康状态(SOH)特性的准确掌握和评估对于提高电池储能系统的可调度特性和运行的经济性具有重要意义，是新型储能系统大规模应用非常重要的一个指标。本研究基于自主开发的全钒液流电池系统测试平台，模拟全钒液流电池系统实际运行工况开展了近2年的充放电实验。本文对全钒液流电池测试平台2年内的容量、能量效率，平均价态及电池内阻变化进行了总结和分析。实验数据表明，在本研究运行工况下全钒液流电池系统年度SOH降低幅度大约为4%，能量效率保持基本稳定。分析发现，平均价态变化使得放电末期浓差极化内阻快速增加是导致全钒液流电池系统容量衰减的主要原因，同时全钒液流电池系统SOH表现出与其他固态电池非常明显的差异性，即全钒液流电池的SOH是可100%恢复的。

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锂离子电池电解液痕量水污染的超声表象

谢宏, 黄锴, 杜进桥, 韩艳, 沈越

2022 (12): 4030-4037. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0599

摘要 ( 264 )

HTML ( 49 )

PDF(7353KB) ( 191 )

锂离子电池电解液痕量水污染是导致电池产气和快速失效的重要原因，而过去对痕量水污染电芯缺乏无损检测分析技术。本工作基于超声无损成像技术对微量产气副反应的敏感性，对不同水含量电解液商用NCM523/AG软包电池化成、静置、循环过程中的产气行为进行了超声透射扫描成像，并结合EIS/SEM和充放电特性对其老化和失效机制进行了分析。结果表明痕量水的存在会造成电解液的损耗，加速气体生成，增加界面阻抗和极化电压，造成库仑效率降低和可逆容量衰减，加快电池失效过程。本研究对电池生产过程质量控制以及使用过程的失效机理分析具有指导意义。

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我国SPE制氢技术产业化经济性分析

齐宇博, 高达, 郑贤铃

2022 (12): 4038-4047. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0361

摘要 ( 265 )

HTML ( 46 )

PDF(2290KB) ( 262 )

本文以可再生能源SPE电解制氢工程为研究对象，绿电制氢产能选择1000 Nm³/h，使用工程经济学的项目投融资分析理论，系统地研究了1000 Nm³/h绿电制氢厂的总投资、总成本费用、经营成本、售氢收益等，获得了累计净现值(NPV)、内部收益率(IRR)和静态投资回收期(P_t )等关键指标。结果表明，制氢厂总投资11176.94万元，占地面积10.47亩（1亩=666.67 m²），经营成本中年电量消耗占比达86.4%，是制氢厂运营期间的最大成本。本文计算条件下，制氢厂有关财务指标为NPV=21732.1万元≥0，P_t =8.8年，IRR=11.63%。同时，研究还发现设备购置费、加氢站枪口价格、绿电电价和政府补贴对制氢厂的经济性非常敏感，投资者要根据地方社会条件因地制宜实施差别化决策。研究还指出，制氢厂产能达到308 Nm³/h时，即生产能力利用率(EBP)为30.08%，开始达到盈亏平衡点，盈亏平衡点随着运营年份动态向上迁移，因此制氢厂要尽量满制，提高产能以获取更多经济收益。最后，研究还指出制氢厂寿期实施大修1次，投入按购置设备费20%择取，IRR为11.05%。政府补贴持续15年，IRR(寿期一次大修)为8.1%，NPV为7438.6 万元。

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“双碳”目标下氢能在我国合成氨行业的需求与减碳路径

熊亚林, 刘玮, 高鹏博, 董斌琦, 赵铭生

2022 (12): 4048-4058. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0364

摘要 ( 467 )

HTML ( 66 )

PDF(2952KB) ( 497 )

氨(NH₃)是现代社会中重要的化工产品之一，在农业和工业等领域均有重要的应用。当前我国合成氨过程中原料氢的生产以化石能源为主，为实现“双碳”目标，有效缓解高碳排放问题，电解水制氢等绿色合成氨技术与氨的清洁利用技术成为重要的突破口。本文对我国合成氨现状以及未来趋势进行研究，并基于长期能源替代规划系统(LEAP)模型，结合经济性驱动，以氢气价格和政策为主要驱动因素，考虑不同原料合成氨的替代，模拟我国合成氨行业2020—2060年的氢需求及碳排放趋势。结果表明，2060年，我国合成氨需求量将达1.2亿吨，氢气需求量达2128万吨，新增需求主要来源于船舶氨燃料、氨发电等新领域，超过合成氨的氢需求量的50%。我国合成氨行业由化石能源向可再生能源转换有着巨大的潜力，随着可再生能源制氢成本的降低，可再生能源制氢合成氨占比将会大幅度上升，超过97%。在碳排放方面，我国合成氨工业将在2030年达峰，峰值为2.2亿吨，2060年合成氨工业碳排放920万吨。为实现碳中和目标，我国应在可再生能源丰富的地区优先开展电解水制氢合成氨示范项目，加大力度开展电解制氢以及温和条件合成氨关键技术及应用，尽早实现低碳合成氨技术大规模应用，在氨应用方面，加大氨燃料发动机和掺氨发电的研究。

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我国可再生能源与盐穴氢储能技术耦合发电的分析与展望

周晗, 李正宇, 徐俊辉, 陈留平, 龚领会

2022 (12): 4059-4066. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0365

摘要 ( 366 )

HTML ( 39 )

PDF(2699KB) ( 334 )

本文结合我国目前可再生能源与氢能的发展趋势，对国内外当前地下盐穴储氢技术的发展现状进行了综述，指出江苏省拥有丰富的可再生能源与地下盐穴资源，其可再生资源与储能地址的重合性较好可作为发展该技术路线的理想选址。并对可再生能源与盐穴氢储能耦合发电技术的可行性与该技术路线全周期的发电成本进行了系统分析。这一技术路线通过可再生能源电解水制氢以化学能形式回收可再生能源，然后通过地下盐穴大规模储能，并在需要时利用燃料电池再发电将可再生能源重新利用。本文综合考虑和分析了制氢成本、储氢成本以及再发电成本，对该技术路线再发电的度电成本进行了初步分析。结果表明：当前该方式再发电的度电成本较高，为1.88元/kWh左右，其中电费成本和设备成本分别占总成本的61.1%和25.6%。若利用可再生能源发电的过盈电能进行电解水制氢且技术路线中的相关设备成本降低至当前的50%，则该技术路线的度电成本可降低至0.49元/kWh。想要进一步降低该技术路线的发电成本则还需要依赖于技术和制造水平的进步将燃料电池的发电效率进一步提高，若燃料电池效率提升至60%，则该技术路线的度电成本能够进一步降低至0.43元/kWh，基本与当前电价持平，具有实际应用价值。同时该技术路线的发展能够促进相关制造业的发展与技术进步，提高我国能源安全与在国际能源领域的竞争力，并助力我国尽快实现能源结构优化转型和“双碳”目标。随着未来电解槽和燃料电池等设备的技术水平与效率的提升，该技术路线将具有极高的应用前景。

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独立新型储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法

时智勇, 王彩霞, 胡静

2022 (12): 4067-4076. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0367

摘要 ( 350 )

HTML ( 45 )

PDF(1382KB) ( 252 )

新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，合理有效的价格机制是新型储能发展的关键。针对独立新型储能电站的价格机制开展研究，总结了国外典型国家的实践和经验，分析了我国储能电站价格机制的相关探索，储能电站管制定价模式与独立参与电力市场均难以支撑其大规模商业化应用。在各相关方责权利对等的基础上，提出了基于传递因子的储能电站价格形成机制及成本疏导优化方法，最后通过案例进行说明。结果显示，传递因子可有效分配储能容量收益和电力市场收益，保障了各利益相关方的效益平衡。

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独立储能电站在湖南的商业投资价值分析

封开, 林佳荔, 李绘, 连莲

2022 (12): 4077-4083. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0510

摘要 ( 262 )

HTML ( 44 )

PDF(1068KB) ( 228 )

笔者通过现场调研以及对各省出台的储能政策、辅助服务规则深入分析及独立储能电站运营模式实证研究，认为湖南省目前独立储能电站已经具备商业投资价值，即该区域的独立储能可以通过容量租赁收入以及辅助服务收入使得项目具备经济可行性，并具有稳定性及持续性：一是在容量租赁收入方面，基于目前湖南省的电网结构，湖南省需要大规模储能电站作为支撑性电源，当前已经出台强配储能政策，使得容量租赁具有政策强制性，同时，考虑到在一定的电力系统结构下220 kV变电站数量及其间隔侧数量有限的情况下，容量资源具有稀缺性，当前湖南省已规划储能仅能勉强满足存量项目及“十四五”期间原规划新增项目租赁需求，为长期需求规划的抽水蓄能电站需要在2030年前后才能投产，故可以判断短期容量租赁市场将呈现供不应求的态势，长期来看在抽水蓄能电站大规模投产前，容量租赁市场将维持供需基本平衡的情况；二是在辅助服务收入方面，目前湖南省储能参与辅助服务获利规则较为清晰，且采用充电模式计量对于储能电站较为有利，展望未来电力现货市场，储能电力现货交易收入将出现爆发式的增长。基于调研情况进行测算与评估，在当前收入水平下湖南省独立储能电站已经具备商业投资价值。

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储能科学与工程新工科本科培养模式探讨

巨星, 徐超, 沈国清, 杜小泽, 肖万里, 杨勇平

2022 (12): 4084-4091. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0401

摘要 ( 259 )

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储能技术是新型电力系统发展的枢纽和核心技术，为适应能源体系变革，教育部、发改委等积极推动储能相关人才培养体系的变革，推动建设“储能科学与工程”专业。储能科学与工程是具有典型产教融合特征的“新工科”专业，学科交叉体系复杂，与产业联系紧密。自2019年启动筹备以来，华北电力大学储能科学与工程专业和学科经过4年的建设，历经3届学生培养，在读本科生(包括2019、2020和2021届)340余名，初步探索了储能科学与工程的新工科培养模式。本文总结相关学科建设、专业建设、学生培养方面的经验和思考积累。重点针对储能科学与工程本科培养模式与课程体系的建设进行探讨，介绍学科和专业建设情况，储能方向定位和课程培养体系特点，并对导师制在培养过程中的作用进行分析。也针对储能科学与工程专业本科教育中的总体策略和培养实践进行全面总结，剖析了华北电力大学在储能科学与工程专业本科培养方面的主要思路和方法。上述内容可为相关专业的学科建设和人才培养提供有益参考。

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