储能科学与技术

飞轮储能系统轴系本机动平衡实验研究

张超平, 戴兴建, 孟祥泳, 李胜忠, 范军

2013 (3): 181-184. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.001

摘要 ( 587 )

PDF(680KB) ( 636 )

采用SB-7700型动平衡仪对400 kW/10 MJ飞轮储能系统轴系进行了本机动平衡,依据动平衡结果,提出了增加平衡工艺飞轮的修改设计.采用两平面方法进行本机动平衡后,飞轮储能机组达到额定3600 r/min的高速稳定运行.振动测试表明,充电,放电状态振动特性有所差别,放电功率对共振区振动幅频特性有显著影响,这反映了永磁电机电磁力对同步振动的作用.

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超导磁悬浮复合材料储能飞轮转子优化设计

汤继强, 张永斌, 刘刚

2013 (3): 185-188. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.002

摘要 ( 570 )

PDF(386KB) ( 526 )

为了提高储能飞轮的储能密度,设计了一种金属轮毂和3个复合材料圆环过盈装配的磁悬浮外转子飞轮;采用平面应力方法建立了转子的应力模型,以复合材料圆环的厚度和环间过盈量为优化变量,以储能量为优化目标,在强度约束条件下,通过序列二次规划法对转子进行优化设计,将转子的极限转速从50000 r/min提高到57797 r/min,储能密度由40 W∙h/kg升高到53.8 W∙h/kg,储能量升高34.5%.该研究方法和结果可以为复合材料储能飞轮的设计,制造和优化提供依据.

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低熔点合金传热储热材料的研究与应用

李元元, 程晓敏

2013 (3): 189-198. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.003

摘要 ( 840 )

PDF(485KB) ( 957 )

低熔点合金具有导热系数高,储能密度大,使用温度范围广,性能稳定等特点,是一种潜在的宽温域传热工质和中低温相变储热材料.结合低熔点合金的相变温度,相变潜热,热导率及相变稳定性等热物理性能,综述了低熔点合金相变储热材料的研究进展;介绍了液态低熔点合金传热材料的蒸汽压,表面张力,黏度及比热容等性能,以及低熔点合金在高温下与容器材料的相容性;对低熔点合金传热储热材料的下一步研究进行了展望.

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硅藻土基复合相变储热材料研究现状

冷光辉, 秦月, 叶锋, 于翔, 丁玉龙

2013 (3): 199-207. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.004

摘要 ( 735 )

PDF(1195KB) ( 1065 )

硅藻土是一种含量丰富的非金属矿,具有较高的孔隙率,良好的表面结构和热物理性能,因而可作为复合储热材料的载体.本文综述了复合储热材料的种类和制备工艺,并介绍了硅藻土的结构,性能和以硅藻土为载体的复合相变储热材料的研究及应用现状.

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飞轮阵列储能系统的研究

唐西胜, 刘文军, 周龙, 齐智平

2013 (3): 208-221. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.005

摘要 ( 759 )

PDF(2285KB) ( 1235 )

飞轮储能系统将能量储存在高速旋转的飞轮转子中,具有高功率密度,无环境污染,使用寿命长,运行温度范围广,充放电次数无限制等优点,已获得了广泛的应用.将多台模块化的飞轮储能单元并联起来组成飞轮阵列储能系统,是获得大容量,高功率储能的解决方案.文章首先论述了飞轮阵列储能系统的国内外发展现状与要解决的关键问题, 然后详细给出了飞轮阵列储能系统的设计方法,并联拓扑结构与控制策略.随着飞轮储能单元并联技术的逐渐成熟,飞轮阵列储能系统应用领域将逐步扩展到电力系统调频,间歇式可再生能源发电等领域,并将在提高电网对可再生能源的接纳能力等方面发挥重要作用.

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超级电容器在光伏并网系统功率控制中的应用

姜喆, 尹忠东

2013 (3): 222-226. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.006

摘要 ( 483 )

PDF(459KB) ( 665 )

并网光伏发电系统输出功率的波动性和随机性给并网后系统稳定性,光伏发电消纳以及光伏电站电能质量等方面带来了负面影响,制约了光伏发电的发展.针对这一问题,将超级电容器作为功率调节装置,控制光伏并网系统按指定值平滑,准确地输出功率,使光伏发电具有可调度性.在分析了超级电容特性,系统构成和双向DC/DC变换器状态空间平均小信号模型的基础上,提出功率,电流双闭环反馈滞环电流控制策略,控制超级电容器吸收或补充输出功率的波动成分.在PSCAD/EMTDC 电力系统仿真软件中构建仿真模型,对提出的系统和控制策略进行了仿真分析,良好的仿真结果验证了方法的可行性.

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全钒液流电池用PTFE-碳纳米管电极的性能

李丹丹, 褚有群, 李雯雯, 马淳安

2013 (3): 227-232. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.007

摘要 ( 486 )

PDF(1349KB) ( 483 )

以聚四氟乙烯(PTFE)为黏结剂制备了不同组分的石墨粉(GP)和多壁碳纳米管(MWCNT)复合电极,采用恒电位阶跃,循环伏安,电化学阻抗谱及恒电流充放电等方法系统考察了GP-MWCNT复合电极在全钒液流电池(VRFB)体系中的电化学性能.实验结果表明:复合电极中MWCNT含量的增加有利于VRFB正,负极反应的进行,纯MWCNT电极表现出最优的电化学性能;以纯MWCNT电极为正,负极构建的VRFB电池在30 mA/cm²的恒电流充放电条件下表现出了良好的稳定性和电化学性能,电流效率,电压效率和能量效率分别为96%,87%和84%.

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锂电池百篇论文点评(2013.2.1--2013.3.31)

唐代春, 董金平, 孙洋, 林明翔, 徐凯琪, 闫勇, 陈彬, 王昊, 黄学杰

2013 (3): 237-249. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.009

摘要 ( 780 )

PDF(521KB) ( 1415 )

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2013年2月1日至2013年3月31日上线的锂电池研究论文,共有924篇,选择其中100篇加以评论.层状氧化物,高压尖晶石和聚阴离子正极材料继续受到关注.高容量的Si基负极材料一直是研究的热点,然而其体积膨胀,长循环效率低的缺点尚未被克服.本期有多篇电解液添加剂的研究论文给出了较好的结果.具有高能量密度的Li-O₂和Li-S电池仍是研究热点.除了这些以材料为主的研究之外,有多篇涉及电池预期寿命估计和电池失效机理分析的论文,还有一个特点是SEI形成机理和电池内部应力分析的理论计算论文开始多起来.

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锂电池基础科学问题(III)----相图与相变

高健, 吕迎春, 李泓

2013 (3): 250-266. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.010

摘要 ( 1687 )

相变是电池材料基础研究中的重要问题.对材料相变的准确认识,有利于合成制备过程中获得晶体结构与组成符合设计要求的目标材料.了解电解质中的相变可以知道其使用的安全稳定条件,利用其相变性质发展新的电解质材料.相的组分与相变趋势可以由相图简明直观地展示出来.本文小结了与锂离子电池相关的相变与相图研究.

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电化学基础(Ⅳ)----电极过程动力学

马洪运, 贾志军, 吴旭冉, 廖斯达, 王保国

2013 (3): 267-271. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.011

摘要 ( 1177 )

PDF(3713KB) ( 1494 )

电极过程动力学对电化学过程起着支配作用,研究成果广泛用于化学工业,能源领域,材料科学和环境保护等领域.电极过程主要由扩散传质,传荷过程以及表面吸附/脱附步骤构成.电活性物质从溶液主体到电极表面的传质过程包括对流,扩散和电迁移三种基本形式.电流-电势关系是表征电极反应动力学的基本途径,并在特定的电极条件下,可以推导得出Tafel半对数极化曲线公式和Butler-Volmer电极动力学公式.广义的表面转化过程包含了前置的表面转化步骤和后置的表面转化步骤.此外,利用流体力学计算能够反映电极表面流体流动对旋转圆盘电极过程的传质影响.通过对上述基本概念的总结与归纳,能够加深对电化学核心内容的把握,有利于研究开发新型应用电化学技术.

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储热技术基础(Ⅲ)----等效换热因子及其在储热过程优化中的应用

李永亮, 金翼, 黄云, 叶锋, 丁玉龙

2013 (3): 272-275. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.012

摘要 ( 591 )

PDF(3301KB) ( 541 )

基于热力学第二定律和夹点理论,提出评价换热过程性能的参数----等效换热因子,指出该参数不同于热力学状态参数.通过储热过程优化实例说明,由于考虑实际换热过程,该因子可更有效地评价换热性能.

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飞轮储能系统及其工程应用

李翀, 王诗阳, 赵金龙

2013 (3): 276-280. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.013

摘要 ( 776 )

PDF(1045KB) ( 1253 )

飞轮储能系统是一种具有广阔应用前景的机械储能装置.本文介绍了飞轮储能系统的原理和基本结构,并阐述了飞轮储能系统在相应工程领域的应用情况.

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全钒液流电池技术最新研究进展

张华民, 王晓丽

2013 (3): 281-288. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.014

摘要 ( 1718 )

PDF(4969KB) ( 3167 )

全钒液流电池因其安全可靠,使用寿命长,环境友好,电池均匀性好,可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的重要设备.本文详细分析了全钒液流电池的产业化挑战,从而提出主要技术发展方向.另外,重点对中国科学院大连化学物理研究所和大连融科储能技术发展有限公司合作团队在电堆,电池系统和应用示范方面的最新进展进行了总结.

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光伏建筑一体化技术专利申请状况分析

李浩, 王志云, 王淼, 常娜, 刘海燕, 林雯清

2013 (3): 289-293. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.015

摘要 ( 492 )

PDF(922KB) ( 569 )

以中国专利检索数据库(CPRS)中公开的太阳能建筑相关专利文献为基础,对光伏建筑一体化(BIPV)产业的专利技术分布状况,专利申请量,国内申请人及产业链进行了分析.太阳能建筑技术在最近几年发展尤为迅速,企业主导着该技术的发展方向;江苏,上海,浙江等中东部地区的光伏产业链较为完整;光伏产业的专利申请分布还反映了我国光伏行业"重制造,轻应用"的发展模式.

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电池储能系统在跟踪风电计划出力中的需求分析

靳文涛, 李蓓, 谢志佳

2013 (3): 294-299. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.016

摘要 ( 731 )

PDF(4531KB) ( 660 )

电池储能系统(battery energy storage system,BESS)在风储联合应用中具有多种功能,利用电池储能系统提高风电并网调度运行能力是当前研究的热点之一.文章基于我国北方某风电场历史运行数据与预测数据,依据预测误差评价指标和风电场预报考核指标的综合评价方法对风电场预测数据进行分析研究,归纳了预测误差的概率分布特征;提出利用电池储能系统提高风电跟踪计划出力能力,统计并量化出电池储能系统用于跟踪计划出力场合的作用范围;通过仿真验证电池储能系统在风储联合系统中提高风电跟踪计划出力控制策略的有效性和可行性.

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光储联合发电系统控制策略

高志强, 孟良, 梁宾, 唐宝锋, 范辉, 孙中记

2013 (3): 300-306. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.017

摘要 ( 792 )

PDF(610KB) ( 1053 )

受光照,温度等自然条件影响,光伏电源输出有功功率具有较大的波动性.因此,本身既非恒压源又非恒流源的光伏电源并网运行时会产生一系列问题,如对电网冲击性大,需增加旋转备用容量,难以参与电网调度等.利用电池储能系统来控制有功功率输出,可以使平滑光伏电源功率波动成为可能.研究了光储联合发电系统的运行模式,提出了适用于光储联合发电系统的拓扑结构和控制策略,并对储能用功率转换系统(PCS)进行了分析和设计,最后基于某光伏电站的实际历史运行数据,对所提出的方案进行仿真研究,仿真结果验证了光储联合发电系统控制策略的有效性和可行性,为光储联合运行示范工程提供了一定的理论依据和有力借鉴.

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V2G还是VEG?未来电动汽车技术发展与商业模式探索

陈永翀, 王秋平

2013 (3): 307-311. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.018

摘要 ( 594 )

PDF(415KB) ( 951 )

基于目前电动汽车产业发展的困境认识,提出未来电动汽车技术发展与商业实现的VEG模式(Vehicle-Energy station-Grid).在VEG模式中,电动汽车充电方式由用户自己选择,可以在能量站快充,也可以在停车场或家庭车库进行慢充.能量站安装有低成本,长寿命的MW级储能电池,能够从电网充电储存电量后给电动汽车快速充电;同时,能量站能够与电网互动,用于电力调峰或调频.作者认为,开发低成本长寿命的新型储能电池和可以安全快速充电的新型动力电池是实现VEG模式的两大技术关键.只有这两大技术关键突破后,纯电动汽车产业发展的春天才能够真正到来.

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一种混合储能光伏并网系统设计

牛萌, 刘海军, 林培峰, 梁适春

2013 (3): 312-315. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.019

摘要 ( 416 )

PDF(367KB) ( 615 )

由于国内的储能技术起步较晚,分布式电源中应用单一储能介质很难满足系统运行要求.基于某公司的光伏储能并网系统示范项目,以具有快速响应特性的超级电容器和具有大容量储能特性的锂离子电池为混合储能系统,以储能控制器为控制核心统一协调控制,使电能以可控功率按需送入电网.该系统可有效提高储能系统的功率输出能力,优化储能系统的充放电过程,延长储能电池的使用寿命,具有良好的应用及推广价值.

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可再生能源发电及智能电网储能技术比较

吴贤章, 尚晓丽

2013 (3): 316-320. doi: 10.3969/j.issn.2095-4239.2013.03.020

摘要 ( 648 )

PDF(4063KB) ( 1492 )

储能技术是突破可再生能源大规模开发利用瓶颈的关键技术,是智能电网的必要组成部分.在储能市场商业化雏形阶段,系统性的比较分析各类储能技术的性能特点,为未来市场发展提供筛选技术路线的框架基础至关重要.本文阐述了储能技术在可再生能源发电和智能电网中的作用,对物理储能(抽水蓄能,压缩空气储能,飞轮储能),电化学储能(二次电池,液流电池),其它化学储能(氢能,合成天然气)等储能技术进行了系统的比较与分析,最后提出储能技术的发展趋势.

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使现有水电站成为吸纳风电的最有效载体

赵光天

2013 (3): 321-322.

摘要 ( 322 )

PDF(248KB) ( 440 )

风能发电不并网,所发电能利用变频电机带动抽水机全部为水电站抽水,发电并网由水电站完成,使现有水电站成为吸纳风电的载体.目前风电存在的问题:由于风能的间隙性和波动性所发的电为劣质电;风电并网要用复杂的技术和昂贵的设备,造成高成本,低效益;风力发电机的核心技术被国外公司垄断,导致风力发电机成本高居不下,使风电上网电价较高.水电站的现状:现有水电站功能单一;现有水电站年发电2000~3300 h,利用率较低.实现途径:风能发电不并网,全部电能用变频电机带动抽水机,将现有水电站下水库(缓冲库)中的水抽到上水库,实现风电储能,现有水电站发电机组发电并网.

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