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2024年, 第13卷, 第6期　刊出日期：2024-06-28 上一期   



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本期栏目： 储能材料与器件　 储能系统与工程　 储能测试与评价　 储能技术经济性分析　 储能专利　 储能教育　

本期中英文目录 2024 (6):  0.  摘要 ( 57 )   PDF(2493KB) ( 36 )   相关文章 | 计量指标

储能材料与器件

锂离子电池用PET-Cu复合集流体拉伸性能研究 肖峰, 程福来, 罗雪梅, 张广平, 张滨 2024 (6):  1755-1766.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0056 摘要 ( 253 )   HTML ( 81 )   PDF(5481KB) ( 77 )   随着锂离子电池技术的不断发展，复合集流体因其具有显著提升电池能量密度和安全性高等优势而引起了产业界的广泛关注。而复合集流体的力学性能可靠性是保证其安全服役的前提，为此，本文针对商业用聚对苯二甲酸乙二醇酯-铜(PET-Cu)复合集流体的拉伸性能开展了系统性的研究。利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射等技术手段对复合集流体材料的表面形貌、微观结构及拉伸断裂行为进行了表征与分析。借助有限元模拟分析了不同几何形状试样在拉伸过程中的应力分布状态；通过数字图像相关技术辅助的拉伸实验研究了取样方向、应变速率及试样几何尺寸对PET-Cu复合集流体拉伸性能的影响规律，并对其应变测量进行了校正。结果表明，采用狗骨状试样并进行应变校正可以更准确地评估复合集流体的拉伸性能；PET-Cu复合集流体的拉伸性能表现出试样取样方向相关性和应变速率敏感性。此外，PET-Cu复合集流体的断裂伸长率表现出明显的试样几何尺寸效应，通过引入几何尺寸系数K可以对不同尺寸的试样拉伸性能进行合理的预测。本研究为聚合物复合集流体实际应用提供了理论依据与可靠性的论证，也为相关试验标准的建立提供了参考，有望推动高性能锂离子电池的开发。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

镁掺杂改性LiMn0.5Fe0.5PO4/C正极材料与性能研究 李晨威, 徐世国, 余海峰, 于松民, 江浩 2024 (6):  1767-1774.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0942 摘要 ( 276 )   HTML ( 34 )   PDF(6770KB) ( 65 )   低成本磷酸锰铁锂正极材料相比于磷酸铁锂能量密度提升15%，近年来受到广泛关注，但是差的电子/离子电导率导致其功率性能不佳，难以满足实际应用的需求。本工作设计了一种具有多级结构的镁离子掺杂磷酸锰铁锂正极材料，该材料由纳米级一次颗粒自组装的二次球组成，且每个一次颗粒表面都具有均匀的碳包覆层。掺杂在晶格内的镁离子通过增加八面体LiO6间隙提升锂离子扩散速率，表面的碳层能够在二次颗粒内构建完整的导电网络，提升电子电导率。此外，纳微多级结构不仅缩短锂离子迁移路径，还可以避免长循环过程中纳米粒子的团聚。因此，所制备的磷酸锰铁锂材料在0.1C和5C电流密度下分别具有151.8 mAh/g和113 mAh/g的高比容量，1C电流密度下循环1000次后比容量保持率高达96.2%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高倍率钠离子电池炭包覆纳米铋负极材料 李丹, 马铁, 刘汉浩, 郭丽 2024 (6):  1775-1785.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0002 摘要 ( 142 )   HTML ( 31 )   PDF(6391KB) ( 30 )   铋作为新型钠离子电池负极材料，因其出色的离子动力学特性和长循环寿命而备受瞩目。铋基材料在能量密度和充放电效率方面展现出巨大潜力，但在应用中也面临体积膨胀和固态电解质层稳定性方面的挑战，需要通过纳米结构设计、界面工程以及碳包覆等方法来改善其导电性和结构稳定性。在这项工作中，以金属铋有机骨架材料为前体，通过一步炭化法得到了炭包覆铋纳米复合材料。铋颗粒通过C—O—Bi界面交互作用牢固锚定在石墨烯表面，在高电流密度下展现出优异的容量保持能力和稳定的循环性能。结果显示，由赝电容控制的钠离子存储过程有助于构建稳定的固态电解质界面膜并加速离子扩散，从而提高电池的循环稳定性和充放电效率。而铋与石墨烯界面较强的化学键结合有助于维持金属颗粒的结构稳定，缓冲体积膨胀，并加速二者之间的电子扩散，提高材料的电化学活性。这些发现不仅提供了改善电池负极材料的高效方法，还为理解和优化负极材料提供了新视角，对于设计和开发高性能钠离子电池负极材料具有重要的参考意义。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

改性氧化铜/正十八烷复合相变材料制备及性能表征研究 赵晨阳, 于晓琨, 陶于兵 2024 (6):  1786-1793.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0022 摘要 ( 105 )   HTML ( 15 )   PDF(3797KB) ( 19 )   为了提高复合相变材料的稳定性及热物性，采用油酸钠(SOA)对氧化铜纳米颗粒(CuO)进行改性处理，获得了改性纳米颗粒M-CuO，并制备了不同M-CuO含量的正十八烷复合相变材料(CPCM)。实验结果表明，当添加3.0%的M-CuO纳米颗粒时，复合相变材料的导热系数比正十八烷提高282.9%。而M-CuO的质量分数为2.0%时，熔化焓最多降低6.3%。为进一步提高纳米颗粒的分散稳定性，向复合相变材料中添加油酸钠作为表面活性剂。研究发现与无表面活性剂相比，复合相变材料导热系数进一步提高10.4%。最后，采用分子动力学方法建立了M-CuO/正十八烷复合相变材料模型，计算结果表明在不同纳米颗粒间距下(20 Å、30 Å和40 Å)，相比于添加CuO纳米颗粒，添加M-CuO纳米颗粒的复合相变材料导热系数分别提高了8.6%、10.4%和11.2%，且M-CuO纳米颗粒之间的相互作用能分别降低了22.9 kcal/mol、16.3 kcal/mol和20.0 kcal/mol，对CuO纳米颗粒进行改性处理能有效降低其相互作用能，增强其稳定性。本研究为纳米复合相变材料的性能强化和优化提出了重要的理论指导，并揭示了微观机制。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂离子电池高安全复合隔膜的挑战和未来展望 钟国彬, 姚鑫, 刘永超, 侯倩, 项宏发 2024 (6):  1794-1806.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0961 摘要 ( 262 )   HTML ( 34 )   PDF(14818KB) ( 79 )   隔膜作为锂电池的重要结构组成部分，起阻隔正负极接触、吸收并固定电解液、传递离子等关键作用。锂电池用商用隔膜面临高温热收缩等问题，影响电池的持久安全性。本文首先简要介绍了锂离子电池隔膜在孔隙结构、电解液润湿性、结构/热/化学/电化学稳定性以及隔膜-电解液相互作用等方面的要求，并通过对近期相关文献的探讨，重点综述了耐高温聚合物隔膜的研究进展；重点分析了高耐热聚合物基隔膜、阻燃添加剂涂敷隔膜和聚合物基底复合等策略对于阻燃多功能复合隔膜的改善机制；对于复合隔膜的锂枝晶抑制策略，主要介绍了物理阻隔锂枝晶生长、均匀化锂沉积和调控锂离子迁移通量三种方法。综合分析表明，通过减薄聚烯烃隔膜同时引入高性能薄涂层、掺杂固态电解质、开发高耐热聚合物基底隔膜等策略，有望在实现高安全性的同时获得高离子电导率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钠离子电池软碳基负极的研究进展 所聪, 王阳峰, 朱紫宸, 杨雁 2024 (6):  1807-1823.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0033 摘要 ( 209 )   HTML ( 21 )   PDF(15533KB) ( 48 )   钠离子电池(SIBs)较商用锂电池而言，具有成本低、资源丰富、倍率性能及低温性能好、安全性高的特点，引起研究界的广泛关注。软碳相比硬碳材料，含碳量更高、成本更低，更具备商业化潜能，但软碳材料存在高温碳化后易石墨化，层间距缩小，不利于钠离子储存的问题。本文综述了近年来软碳材料在钠离子电池负极上的应用进展。首先总结了软碳材料的基本结构以及储钠机理，在此基础上，着重从多孔结构调变、杂原子掺杂、软硬碳复合、交联结构构建4个方面总结了软碳材料结构的优化策略，其中多孔结构调变中介绍了模板碳化法、前驱体结构形成法、物理/化学活化法等方式；杂原子掺杂中介绍了氮、磷、硫原子以及多原子掺杂的改性效果及方法；软硬碳复合中介绍了直接碳化法、热分解法以及NH3处理法等多种复合方法；交联结构构建又分为氧化处理和引入化学交联剂两种方式，并总结了软碳材料最新改性研究进展。最后，对每种结构优化策略进行了利弊分析，并对其未来发展方向进行展望，以期为开发更高效的软碳负极材料提供理论支持。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂/钠-氯二次电池的最新进展——从材料构建到性能评估 杨建航, 冯文婷, 韩俊伟, 魏欣茹, 马晨宇, 毛常明, 智林杰, 孔德斌 2024 (6):  1824-1834.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0085 摘要 ( 113 )   HTML ( 7 )   PDF(6042KB) ( 35 )   传统锂离子电池的能量密度已难以满足日益增长的更高能量密度的需求。开发新型高能量密度二次电池是最为有效的一个策略。近期，基于商用一次锂-亚硫酰氯锂电池衍生而来的锂/钠-氯二次电池因其高能量密度而备受关注，成为替代传统锂离子电池的有力竞争者。本文围绕锂/钠-氯二次电池的最新研究进展，综述了正极载体、负极及电解液等关键组分构建研究及其对电化学性能的影响。在正极载体方面，系统阐述了碳材料、共轭框架聚合物等载体设计对锂/钠-氯二次电池首次放电容量、可逆容量、倍率性能和温度的影响；在电解液方面，详细分析了针对反应机理、中间相产物和电解液腐蚀问题的解决策略；并简要介绍了适用于锂/钠-氯二次电池的新型合金负极。基于正极载体的理性设计与电解液系统优化，锂/钠-氯二次电池在新型二次电池领域已初现峥嵘，循环寿命可达500圈，尤其是在极端服役环境中表现优异(可在-80 ℃工作，电流密度最大可达16 A/g)。然而，氯物种转化动力学速率慢、活性氯物种利用率低以及氯物种对负极等的腐蚀难题仍然是限制其性能进一步提升的瓶颈，也是未来亟待解决的挑战所在。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钠离子电池氧化石墨基负极研究进展 冯仁超, 董宇, 朱新宇, 刘偲, 陈胜, 李达, 郭若禹, 王斌, 王炯辉, 李宁, 苏岳锋, 吴锋 2024 (6):  1835-1848.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0919 摘要 ( 226 )   HTML ( 15 )   PDF(6418KB) ( 31 )   负极材料作为钠离子电池的关键组成部分，对电池的循环稳定性以及能量密度至关重要。由于Na+半径较大，不易嵌入石墨层间，在锂离子电池领域中取得极大成功的石墨负极材料，无论在醚基或酯基电解液中均表现出低储钠容量。将石墨进行氧化处理，扩大了石墨层间距，增加储钠位点，所得氧化石墨材料储钠容量大幅度提高。以氧化石墨的制备为基础，一系列的氧化石墨基负极材料引起了广泛关注。本文通过对近期相关文献的探讨，综述了氧化石墨基负极材料特别是还原氧化石墨烯材料作为钠离子电池负极材料的研究进展，着重介绍了氧化石墨烯的制备过程、氧化石墨烯的还原途径对储钠性能的影响、还原氧化石墨烯的储钠机理、还原氧化石墨烯的官能团数量、种类对钠离子传质过程的影响；综述了杂原子掺杂还原氧化石墨烯钠离子电池负极材料的研究进展，着重介绍了N、S、B三种元素掺杂还原氧化石墨烯的物理化学性能以及电化学性能表现。综合分析表明，通过制备还原氧化石墨烯以及杂原子掺杂等策略，有望实现氧化石墨基负极材料在钠离子电池中的实际应用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

杂原子掺杂电极用于全钒液流电池中的研究进展 徐冉, 王宝冬, 王绍亮, 张琦, 张磊, 冯子洋 2024 (6):  1849-1860.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0929 摘要 ( 120 )   HTML ( 20 )   PDF(7474KB) ( 20 )   液流电池因其本质安全、超长寿命等特性，是大规模储能的关键技术之一。电极材料作为全钒液流电池的核心部件，其与电解液的界面特性会对液流电池的性能产生重要影响。通过电极表面改性处理方法能够实现其在高电流密度下的电化学活性提升，而电极表面杂原子掺杂技术是目前的研究热点。本文归纳了以石墨毡为基体的杂原子掺杂机理及其研究进展，着重介绍了碳骨架的原位掺杂和电极表面的杂原子催化剂两种掺杂策略，并总结了两种掺杂策略的掺杂类型和性能差异。其中，依据杂原子的电负性和原子尺寸，阐述了电极材料原位掺杂的机理，讨论了杂原子对碳纤维电子结构的影响方式；根据碳基材料催化剂的种类，介绍了多孔炭材料、碳纳米管和石墨烯三种碳基催化剂的杂原子掺杂对电极材料电化学性能的影响规律。综合分析表明，通过电极表面的原子掺杂不仅可以增加电极反应的活性位点，促进活性离子的迁移，还可以改善其亲水性，增大电极与电解液接触的有效面积。基于此，提出了采用调控电极表面电荷分布、官能团种类、构建缺陷位点等方法有效增强电极材料的稳定性和电化学性能，并有望在实现高电流密度下电化学活性提高的同时获得较高的电导率。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

废旧锂离子电池有价金属资源化利用的转化过程和潜在环境影响 张玉超, 张凤姣, 娄伟, 昝飞翔, 王琳玲, 盛安旭, 吴晓辉, 陈静 2024 (6):  1861-1870.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0007 摘要 ( 94 )   HTML ( 16 )   PDF(2590KB) ( 18 )   随着新能源电动汽车市场的高速发展，产生了大量亟待处置的废旧锂离子电池。废旧锂离子电池正极材料中的有价金属含量丰富，具有巨大的回收价值，但回收过程中也会产生潜在的二次污染，对生态环境和作业工人产生危害。本文根据废旧锂离子电池的组成和结构，深入分析了正极材料有价金属在预处理、回收和再生三个环节中的转化历程和机制，讨论了杂质元素的干扰和响应对策。重点分析了预处理过程中电解质、有机黏结剂以及集流体铝箔对正极材料分离的影响，探讨了正极材料有价金属在回收和再生过程中的反应机制，包括传统的火法、湿法回收和新兴的再生工艺，从回收效率、能/物耗、环境影响等多个角度总结了工艺的特点。最后，对废旧锂离子电池正极材料资源化利用的发展方向和前景进行了展望。本文旨在为正极材料有价金属的高效资源化利用方法提供研究思路和选择依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

钠离子电池的储能机制与性能提升策略 刘青宜 2024 (6):  1871-1873.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.0528 摘要 ( 155 )   HTML ( 16 )   PDF(534KB) ( 49 )   钠离子电池因丰富的原材料储量、低廉可控的成本和生产线转换优势而在储能方面有广阔前景。钠离子电池通过电能和化学能的相互转化完成充放电，电池单体的材料性能和制备技术需符合储能发展要求。目前，开发高能量密度、低成本、高安全性为一体的储能系统是新型储能建设重点。本文从钠离子电池储能机制入手，分析钠离子电池的正极、负极、电解质、隔膜等部件的作用机理，整理前沿相关研究和应用进展，提出电池储能性能提升方法，旨在优化钠离子电池储能应用的技术路线，积累电化学储能领域的全新经验。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

合金材料在储能技术中的应用与发展 周理, 刘琰 2024 (6):  1874-1876.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0457 摘要 ( 63 )   HTML ( 11 )   PDF(618KB) ( 22 )   铝硅合金相变材料的密度和热导率高，稳定性强，在储能储热系统中有着极大的研究价值和应用潜力。本文针对铝硅合金材料在储能领域的应用发展进行综述，文章首先回顾了铝硅相变材料国内外研究实例，总结核心物理参数，以此为基础提出相变储热材料与换热技术的研发方向，包括容器材料稳定性、铝硅相变物理性以及相变蓄热器的结构优化，最后总结了铝硅合金的未来应用发展方向。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能系统与工程

新型喷射增效压缩空气储能系统性能 郭祚刚, 刘通, 徐敏, 徐申, 陈光明, 郝新月 2024 (6):  1877-1887.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0099 摘要 ( 86 )   HTML ( 6 )   PDF(1929KB) ( 19 )   针对压缩空气储能系统恒压运行会存在较大的压力损失，提出了一种新型喷射增效压缩空气储能系统，采用两级喷射器引射膨胀机做功后的乏气，回收部分压力能的同时增加膨胀机进气流量，从而提高系统的发电能力。建立新系统热力学模型，与相同运行参数下传统系统进行性能对比，并深入探究两级喷射器工作流体压力、引射流体压力以及中间压力对系统性能的影响规律。研究结果表明，当工作流体压力、引射流体压力以及中间压力升高时，系统全周期循环效率均呈近似抛物线变化趋势，进一步得到喷射器最佳工作参数；在最佳工况下，系统全周期循环效率为63.32%，与传统节流降压方式循环效率为62.41%相比，提升了0.91%。研究为喷射增效压缩空气储能系统减少节流损失、提高性能提供了理论依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于多场景多重不确定性的含混氢天然气的综合能源系统运行优化 熊阳阳, 于艾清, 王育飞, 薛花 2024 (6):  1888-1899.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0958 摘要 ( 74 )   HTML ( 6 )   PDF(1474KB) ( 12 )   合理利用氢能能够提高综合能源系统优化运行的灵活性，有效缓解源荷不确定性对系统运行的影响。将氢气混入天然气中作为燃料注入热电联产机组可以有效提高系统的经济性以及氢能利用率。为此，提出了基于多场景多重不确定性的含混氢天然气的综合能源系统运行优化模型。首先，建立以混氢天然气为燃料的综合能源系统拓扑。其次，综合考虑源荷不确定性以及场景概率不确定性，建立以系统运行成本最低为目标的三阶段鲁棒优化模型，根据列与约束生成算法拆分为主、子问题，运用数学方法将其变为单层优化进行求解。分析对比不同鲁棒模型的运行结果，表明提出的含混氢天然气的综合能源系统三阶段鲁棒优化模型可以提高系统经济性，有效缓解系统优化时因忽略场景实际发生概率与预测值的偏差而导致结果趋于极端的问题。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

铁轨重力储能系统关键影响因素及其与风电场的耦合研究 聂亚惠, 周学志, 郭丁彰, 徐玉杰, 陈海生 2024 (6):  1900-1910.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0962 摘要 ( 105 )   HTML ( 9 )   PDF(1888KB) ( 17 )   大规模储能技术对于可再生能源的发展及电网稳定运行具有重要意义。铁轨重力储能(rail gravity energy storage，RGES)技术可灵活调度载重机车进行储/释能，有效解决风电场大幅度功率波动问题，在长时大规模储能应用技术中前景广阔。本文开展了RGES系统关键影响因素及其与风电场耦合调度的研究，基于MATLAB软件搭建了RGES系统模型及其与风电场的耦合系统模型，研究了储/释能过程中关键参数对RGES系统的影响规律，并且以减少风电场的弃风率为目的，选取了四个季节的典型日，详细研究了耦合系统的运行特性及RGES系统的配置方案。结果表明，储/释能功率随载重质量增加而增大，随匀速阶段的上/下坡速度增加而增大；储/释能效率及系统效率随载重质量的变化极小，随上/下坡速度增大而减小；RGES系统与风电场耦合运行时，可根据功率需求灵活配置各时段的载重车辆数及上/下坡速度进行储/释能，并可在四个季节典型日的用电高峰期分别实现22 MW、16 MW、27 MW、29 MW的恒定功率并网，且风电利用率平均增长17.1%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

计及风电场的飞轮储能一次调频控制策略 金都, 刘广忱, 孙博文, 黄天园, 张建伟, 田桂珍, 荆丽丽 2024 (6):  1911-1920.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0039 摘要 ( 142 )   HTML ( 7 )   PDF(6489KB) ( 19 )   随着新能源渗透率的提高，电力系统频率稳定性问题愈加严重。本文提出一种改进飞轮储能辅助风电场一次调频的控制策略，分析风储系统的频率特性和容量配置，风电场采用虚拟惯性控制参与一次调频。由于风电场的输出功率根据自然风速随机变化，可能会导致飞轮长期运行至较高或较低转速的状态，在风速骤变时甚至会引起飞轮转速越限。采用虚拟下垂控制结合模糊规则防止飞轮转速越限，从而弥补风电场在一次调频中的功率缺额。通过仿真分析及实验验证阶跃扰动和连续扰动的工况下的频率特性，得出改进控制策略在阶跃扰动和连续负荷扰动2种工况下最大频率偏差更小、响应速度更快的结论。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

集装箱式储能电站两相冷板液冷系统的温控效果研究 张雅新, 张泉, 娄旭静, 周浩, 陈志文, 龙刚 2024 (6):  1921-1928.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0029 摘要 ( 185 )   HTML ( 20 )   PDF(5025KB) ( 34 )   长期处于高温与大温差将会损坏电池性能与使用寿命，而现有的电池储能冷却系统普遍存在冷却效率低、冷热气流组织紊乱以及漏液风险等问题。针对以上不足，本文研发了应用于大型集装箱储能的新型两相冷板液冷系统，并在湖南省湘潭市某储能电站对其温控效果进行现场实测。首先，分析了两相冷板在整个充、放电过程中对全舱与各电池箱的电池温度和温度一致性的控制效果，其次，揭示了充、放电过程结束后的静置期间电池温度变化规律。研究结果表明，两相冷板液冷系统在整个充、放电过程中能够有效降低电池的温升，并将全舱电池的最大温差从传统液冷系统的4.17 ℃降低至3 ℃以内，提高了电池温度的一致性；在同等充、放电条件下，充电时电池散发的热量高于放电时电池散发的热量；无冷却情况下，静置阶段储能电站内部电池会出现80 min及更长时间持续高温的现象。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

液态空气储能耦合综合能源系统热电联储联供优化配置研究 黄思远, 王晨, 梁婷, 姜竹, 李佳静, 折晓会, 张小松 2024 (6):  1929-1939.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0045 摘要 ( 100 )   HTML ( 6 )   PDF(3553KB) ( 12 )   液态空气储能(LAES)在多能耦合的综合能源系统中极具应用前景，合理的储能容量配置更有利于综合能源系统低碳经济运行，但目前研究未充分考虑LAES热电联储联供强相关的特性和优势。因此，本文提出了一种LAES耦合综合能源系统的热电联储联供优化配置方法，针对综合能源系统的基本架构，构建了各组成单元的热电联储/供调度约束模型，并以设备初始投资成本、设备运维成本、购能成本、弃风弃光成本等为目标函数，考虑了系统能量平衡约束、设备容量约束、设备出力约束、外网交互功率约束以及储能约束，建立了相应的优化配置模型，并基于混合整数线性规划方法进行模型求解。以某实际园区为例，设置了5种场景进行优化结果对比分析，结果表明：考虑LAES热电联储联供特性的综合能源系统能实时有效地满足系统用能需求，同时能实现更好的经济效益和环境效益，相较于传统分供系统，系统总经济成本下降37.1%，实现碳减排71.50%，并在消纳可再生能源和减少弃光弃风方面更具潜力。本研究可为LAES耦合系统热电联储联供优化模型的有效性提供理论依据，有助于推动LAES在综合能源系统中的商业化应用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

压气机叶顶间隙流动与控制研究进展 韩汶昕, 张雪辉, 许剑, 傅力宏, 蒋鑫, 郭文宾, 谢宇超, 陈海生 2024 (6):  1940-1962.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0057 摘要 ( 145 )   HTML ( 2 )   PDF(20986KB) ( 11 )   压缩空气储能被视为最具发展潜力的物理储能技术，作为其核心部件，压气机的性能表现在较大程度上决定着储能系统的经济性和效率。叶顶间隙流动因其复杂的三维流动特性，对压气机内部流场结构变化存在重要作用，是影响整机性能的关键因素。文章依照叶顶结构特点分类总结了带冠、无冠轴流压气机和开式/半开式、闭式离心压气机叶顶间隙流动产生的机理，根据压气机流动特性，进一步综述国内外压气机叶顶间隙流动的研究进展，形成以下结论：对于无冠轴流压气机，非定常叶顶间隙流动与失速、叶片噪声及振动问题密切相关，需扩充研究成果以优化叶顶设计；带冠轴流压气机缺乏实验和数据支撑，流动控制手段单一，可尝试跨领域应用控制技术；离心压气机叶顶间隙流动研究仍需探索变间隙特性和周向不均匀性对流动结构的影响，并提升应对流场变化的能力。未来研究可着重于高精度数值模拟方法的应用推广、跨领域控制技术的尝试和复合结构的探索。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于热泵型储电技术国内外研究综述 孙健, 陶建龙, 胡芸蓉, 蔡潇龙, 杨勇平 2024 (6):  1963-1976.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0938 摘要 ( 280 )   HTML ( 7 )   PDF(4345KB) ( 43 )   “双碳”目标下，包括太阳能和风能在内的可再生能源发电稳步增长。现有技术难以支撑消纳逐年增加的可再生能源亟需大规模储能装置保障电网的稳定运行的现状。热泵储电技术作为新兴储能技术手段，具有高效率、高储能密度、灵活的按需构建优点，相对于正在发展中的几种储能技术，热泵储电技术具有较好的研究价值和应用前景。本文首先介绍了热泵储电系统的工作原理，梳理归纳了当前热泵储电系统的主要分类包括基于布雷顿循环的(三种类型)储电系统以及基于朗肯循环的储电系统，对比总结了两种储电系统的技术特点，并对热泵储电系统核心部件的研究现状进行了综述。综合分析表明，迄今为止热泵储电技术的研究主要集中在储电系统本身的流程设计和热力学优化分析。近年来部分研究人员搭建了实际生产应用的热泵储电示范系统，加快热泵储电技术的产业化进程。热泵储电系统不仅在储电领域应用前景广阔，在余热回收以及冷热电联产领域同样具有一定的应用潜力，构建利用低品位余热及面向生产生活场景下的多能互补系统，能够使热泵储电技术成为能源系统中更高效的电、热、冷调节管理技术手段，有望快速推动我国能源系统向绿色低碳化转型。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

考虑低碳需求响应的用户侧储能模式分析与优化 肖凯 2024 (6):  1977-1979.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0490 摘要 ( 63 )   HTML ( 3 )   PDF(526KB) ( 13 )   在低碳减排政策背景下，储能模式优化成为电力系统的核心问题。从低碳发展视角来看，用户侧储能模式在新能源开发、电力系统供需平衡中发挥着重要作用。首先论述用户侧储能在峰谷价差套利、需量电费管理、需求响应等层面的商业价值，其次结合实例分析租赁模式、共享模式、虚拟电厂模式及社区储能模式的优缺点，最后提出了用户侧储能模式可向储能服务优化、电池共享、多点聚合等方向发展，为电力市场可持续发展提供参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化研究 王洪明, 程勃 2024 (6):  1980-1982.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0456 摘要 ( 81 )   HTML ( 5 )   PDF(518KB) ( 12 )   结合相变蓄热型空气源热泵与太阳能供暖，可在充分利用太阳能资源的同时，提升系统供热能力。为保障供热效率，提供高质量的能量资源，针对相变蓄热型空气源热泵系统与太阳能互补供暖系统的优化展开研究。根据相变蓄热型空气源热泵的热转化模式及热能转化效率，分析供热系统的热力作用效果，在此基础上，对太阳能供暖系统的供热性能进行深入研究。结合上述两者的应用优势，分别从优化相变材料配置、提升太阳能集热器效率、优化系统控制策略、改进热能传输与利用等多个方面着手，定义具体的供暖系统优化设计方案。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

飞轮储能系统的计算机处理技术研究 马海凤, 李文博, 蔡宗慧, 刘琳, 于彤 2024 (6):  1983-1985.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0454 摘要 ( 41 )   HTML ( 2 )   PDF(537KB) ( 11 )   目前能源消费与能源发展下的环保问题是我国能源研究的核心，飞轮储能功率较高且操作技术相对直接不会造成环境污染，是一种较为先进的储能技术。本文综述了飞轮储能系统的核心结构，包括飞轮转子结构以及飞轮轴承结构；同时历数了当前较为先进的针对飞轮储能电机控制的计算机处理控制技术，以期为后续研究提供一定思路。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能测试与评价

锂电池储能系统热失控气体生成及扩散规律研究 甄箫斐, 王贝贝, 张小虎, 孙一铭, 曹文炅, 董缇 2024 (6):  1986-1994.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0028 摘要 ( 155 )   HTML ( 21 )   PDF(6243KB) ( 64 )   锂离子电池在热失控过程中将产生大量可燃性气体，是导致储能系统燃爆的主要风险。为研究系统尺度锂电池热失控可燃气体的生成及扩散规律，本文首先通过实验测试了某磷酸铁锂电池在不同热失控触发条件下的产气组成。基于实验结果，建立了预制舱储能系统热失控过程产气及扩散仿真模型，并分析了不同位置电池单体触发热失控后的可燃气体扩散规律。结果显示，在释放的气体中，H2占比约30%，且不受空气组分影响，更适合作为电池热失控的警告气体；经模拟发现，在电芯防爆阀打开3 s内，H2主要集中于电池模块区域，随着风冷循环，向电池模块外部间区域位置进行扩散，在120 s内将扩散至整个储能电池舱；基于此，给出了针对该储能舱最优的气体传感器及风道布置方案。本文研究结果能够为储能系统可燃气体监测点布局与排放路径设计提供参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂电池热失控早期典型气体精准检测方法 刘宝泉, 曹小雨 2024 (6):  1995-2009.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0101 摘要 ( 158 )   HTML ( 23 )   PDF(5091KB) ( 49 )   锂电池储能是消纳新能源发电，达成国家“双碳”目标的重要途径，是地面储能及工商业储能的核心装备，锂电池热失控消防安全是储能大规模应用的前提保障。锂电池热失控早期典型气体检测是储能消防预警的主要手段，但是在混合气体场景下各气体传感器数据存在交叉干扰，导致检测失准而造成预警延迟或误报警，进而导致消防隐患。针对上述问题，围绕典型气体H2和CO的浓度精准检测，提出一种混合气体场景下传感器数据的解耦方法。通过建立各传感器在不同单一气体环境下的响应模型，建立不同气体对传感器的交叉耦合关系；进而推导混合气体场景下各传感器信号与气体组分与浓度的构成关系，建立方程组得出各气体的精确浓度数据，实现各传感器数据解耦。最后，搭建H2和CO混合气体场景，用于模拟不同化学体系、不同SOC的锂电池热失控早期气体环境，进行实验测试，结果显示在0~1000 mL/m3浓度范围内的检测误差小于50 mL/m3，检测精度最大提升了15%，验证了本文所提方法的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于核函数和超参数优化的退役锂电池健康状态估计 李臣, 张会林, 张建平 2024 (6):  2010-2021.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0918 摘要 ( 122 )   HTML ( 11 )   PDF(2312KB) ( 24 )   退役锂电池的健康状态(SOH)估计对于电池再利用和环境可持续性至关重要，考虑到电池退役前使用条件的不确定性，为进一步实现数据驱动方法对退役锂电池SOH的精确估计，本研究提出一种改进高斯过程回归(GPR)模型的SOH估计方法。首先，收集退役锂电池的循环充放电数据，在考虑温度影响的同时，使用容量增量分析(ICA)和电化学阻抗谱(EIS)等方法，获取统计健康特征来表征退役锂电池的老化特性，并使用Pearson相关系数对所选统计特征进行相关性分析，筛选出与SOH相关性高的健康特征，消除特征冗余性。然后，基于单一核函数学习老化特征能力有限和传统超参数寻优方法效率不足的特点，将线性核函数和对角平方指数核函数结合，以更好地适应电池SOH估计任务中的多样性，同时，使用鲸鱼算法(WOA)对估计模型的超参数进行优化，以确保最佳拟合效果，建立改进的GPR估计模型以提高估计的精确性。最后，采用NASA电池数据集中具有不同初始健康状况的四个不同电池，来验证所提出方法的有效性，结果表明，本文所提方法可以提供准确的SOH估计，其中平均绝对误差均小于1.75%且均方根误差均小于2.42%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于电化学-热耦合模型的动力电池逆向仿真建模与参数辨识 陶正德, 张志超, 郭昌梁 2024 (6):  2022-2029.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0953 摘要 ( 143 )   HTML ( 16 )   PDF(2825KB) ( 36 )   为了便于终端用户更容易获取到电芯内部相关的电化学参数数据，本文通过逆向拆解的方法结合电化学-热耦合模型，采用有限元仿真分析和电化学参数优化试验的方式，验证了所获取参数的精确性，并通过参数辨识的方式考虑了Bruggman系数，反应速率常数和固相扩散系数对动力电池充放电性能和温度的影响。研究结果表明：逆向拆解法可以精确地获取电池的动力学参数和热力学参数，对标锂电池的电压、温度误差范围在3%左右；Bruggman系数影响放电中后期的电压，增大数值增加极化，随着Bruggman系数的不断增大电池温度呈现减小趋势；反应速率常数影响全范围内的电压变化，温度随着反应速率常数的增大出现减小的状况，增大反应速率常数减小极化；固相扩散系数影响低SOC范围内的电压，增大数值减小极化。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于FDC氢燃料电池堆在线智能监测系统 刘偲艳, 钟根香, 葛庆 2024 (6):  2030-2038.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0037 摘要 ( 76 )   HTML ( 4 )   PDF(3006KB) ( 6 )   在氢燃料电池汽车中，Fuel Cell DC-DC变换器(FDC)在氢燃料电池堆(氢堆)和逆变器之间起着关键的接口作用，其输出直流母线电压的稳定是保证电机等负载正常工作的关键环节。为此本文提出一种新型滑模预测控制，首先改进FDC拓扑结构并建立基于滑模面的预测模型，然后设计基于滑模面价值函数提高FDC跟踪精度；在此基础上为实现氢堆在线智能监测，进一步采用变步长线性插值查表法对氢堆阻抗进行在线精确估算,首先通过数字控制使FDC自生成变频的微小正弦谐波，并根据FDC输入侧电压电流采样，估算氢堆多频段阻抗值；然后采用变步长分段线性插值查表法，对比阻抗估算值与设计标准值，评判氢堆当前状态，实现氢堆在线智能监测。最后进行仿真及实验验证，验证数据显示：①当实验参考电流设定为100 A，传统PI控制时系统电流超调及响应时间分别为20 A、15 ms，应用滑模预测控制时系统电流超调及响应时间分别为1.5 A、2.5 ms；②额定工况下，FDC对自生成谐波的跟踪精度能控制在2%以内；③采用变步长线性插值查表法能实现氢堆阻抗的精确估算，验证算法的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

极限工况下储能电池包热适应性 孙琦, 彭豪, 孟庆国, 孔德凯, 冯睿 2024 (6):  2039-2043.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0956 摘要 ( 133 )   HTML ( 24 )   PDF(4907KB) ( 45 )   对液冷储能电池包进行室温环境下热仿真分析，与相同工况下电池包热测试结果进行对比分析，并结合实际工艺水平对热仿真参数进行调整以对标测试结果，保证测点的仿真值与实验值误差在1 ℃之内。利用相同热仿真参数对高温及低温的极限环境工况对电池包进行热仿真计算，其中高温工况电芯发热状态为放电末态，低温工况为电芯静置状态。计算结果表明高温工况下电芯平均温度为39.2 ℃，最高温度为41.2 ℃，低温工况下电芯平均温度为7.8 ℃，最低温度为3.7 ℃，表明该型液冷电池包产品在极限环境下均可以让电芯处在正常工作温度区间。运用本文所述热仿真方法可以较为全面地分析电池包在极限环境下电池包的热状态，在实验成本较高或条件无法满足的情况下评估储能系统热性能。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

镍钴锰三元锂离子电池不同电压下浮充失效机理及热安全研究 汤旭旭, 许铤, 储德韧 2024 (6):  2044-2053.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0009 摘要 ( 213 )   HTML ( 24 )   PDF(7213KB) ( 61 )   三元锂离子电池由于优异的电化学性能在储能领域得到广泛应用。本研究采用商用18650型镍钴锰酸锂/石墨体系电池作为实验对象，分别在4.2 V、4.4 V和4.6 V的电压下进行浮充实验。通过对新鲜电池及不同电压工况下浮充电池的容量测试、容量增量分析、阻抗测试以及拆解电池后电极材料的XRD、XPS和SEM表征，研究NCM电池浮充失效机理；通过新鲜电池及不同电压工况下浮充失效电池的ARC测试，研究浮充对NCM电池热安全性影响。实验结果表明，浮充电压越高，电池老化速度越快，4.6 V浮充下电池的平均容量衰减速率达1.166%/d。高电压浮充加剧了电池内部电解液与电极之间的界面反应，导致SEI膜增厚，阻抗增加；高电压浮充也导致了正极集流体的腐蚀，使得Al析出并沉积到负极，造成电池容量进一步衰减；浮充后电池自加热起始温度(Tonset)明显降低，电池热安全性降低。本工作基于NCM电池浮充过程分析、浮充失效材料表征及热失控实验研究，将为了解浮充对锂离子电池的性能和热安全性影响提供理论依据和技术指导。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于深度学习的锂电池故障分析及应用 时海欧 2024 (6):  2054-2056.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0455 摘要 ( 139 )   HTML ( 31 )   PDF(600KB) ( 54 )   锂电池储能在清洁能源使用、电动汽车、移动设备以及再生能源存储领域都有极其重要的作用。一旦出现故障很容易引起一系列问题，所以对其进行故障分析，了解其实时健康状态具有重要意义。本文对深度学习机制下的锂电池故障分析技术进行综述。在深入了解包括多层感知、循环神经网络等深度学习诊断理论的基础上，阐述了最新的锂电池故障诊断模型(LSTM)的评估框架及流程。通过实际应用可以判定基于深度学习的锂电池故障分析模型具有可循环性高、精确度好等优点，值得更深入的研究探讨。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能技术经济性分析

储热系统优化对延庆冬奥村供暖经济性的影响 凡烈, 邢永杰, 刘芳, 熊亚选 2024 (6):  2057-2067.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0158 摘要 ( 62 )   HTML ( 6 )   PDF(4226KB) ( 6 )   为提高冬奥场馆赛后供暖系统运行的经济性，通过构建场馆供暖系统储热装置的物理数学模型，使用数值模拟方法对储热装置进行研究，将储热装置内储热介质温度分层的模拟结果数据与现场实测数据进行对比分析，验证了所建储热装置模型的准确性。基于当地峰谷电价体系，以电极锅炉运行费用最优化为目标，放热水泵汽蚀余量和电极锅炉总功率为约束条件，对储热装置结构和储热温度方案进行优化，研究储热装置布水器结构和储热介质温度对供暖系统节能、经济性的影响。结果表明，本文所设计散流器型布水器结构与延庆冬奥村储热装置布水器结构相比，在运行过程中，储热装置内温度分层更佳，装置内不同温度之间的储热介质掺混程度低，使储热装置出水温度更高，房间舒适性进一步提升，供暖热利用效率从优化前的82.02%升高至85.98%。冬至日至元旦期间储热介质最优储热温度为95 ℃，电极锅炉供热系统运行费用降低可高达14.13%。可见本研究具有工程应用价值，对奥运场馆赛后运维以及热水储热供暖系统运营改造具有指导意义。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于“电-氢-电”过程的规模化氢储能经济性分析 林旗力, 陈珍, 王晓虎, 戚宏勋, 王伟 2024 (6):  2068-2077.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0955 摘要 ( 136 )   HTML ( 11 )   PDF(1001KB) ( 51 )   在“碳达峰、碳中和”战略背景下，氢能的重要性不断提升。当前，基于“电-氢-电”过程的氢储能总体处于示范应用阶段，储能成本是其形成竞争力的关键，但是关于规模化氢储能平准化成本(LCOES)的针对性研究未见报道。本文首先建立氢储能LCOES模型，对25 MW规模的氢储能电站系统进行了定量分析，而后预测了未来场景下的LCOES水平。结果表明，氢储能系统LCOES为4.758元/kWh，初始投资中制氢系统占比最高(44.66%)，运行成本中制氢成本占比最高(42.99%)。电价对氢储能成本有一定影响，其每下降0.1元/kWh，LCOES降幅8.18%。虽然提升发电效率难度较大，但对氢储能的经济性非常关键，其每提升10%，LCOES平均降幅11.88%～12.50%。制氢系统和发电系统设备价格同时下降10%可带来LCOES 6.06%的降幅。储能时长对LCOES的影响较大，尤其是在时长较短时。当储能时长在4～8 h范围时，每增加1 h时长可使LCOES平均下降0.394元/kWh。未来随着水电解制氢和燃料电池设备价格的下降及效率的提升，氢储能有望成为长时、长周期储能领域具有竞争力的技术路线。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

多应用场景下储能最优配置经济性效益分析 张楚, 陈栋才, 陈湘萍, 蔡永翔 2024 (6):  2078-2088.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0055 摘要 ( 171 )   HTML ( 20 )   PDF(1640KB) ( 37 )   储能技术可被用作缓解大规模可再生能源并网压力的有效手段，可解决风能、太阳能等可再生能源发电不连续、不可控的难题。本文基于北盘江流域光伏电站的相关特点，研究了北盘江流域不同储能模式的优化配置，利用电化学储能与氢储能相结合的混合储能优化北盘江流域光伏运行，并以储能系统净现值成本最小为目标函数，以储能系统容量及充放电最大功率为约束，对不同类型储能装置的经济效益进行分析，并进行优化配置，基于HOMER Pro软件运行分析得出最优储能容量配置后，根据贵州省现行的价格标准，对其经济性分为发电侧、电网侧及融资租赁模式多应用场景进行分析，得出各应用模式下的经济效益及营收模式，为该地区光伏电站配置储能的实际应用提供了有价值的解决方案。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能专利

新型储能技术的中国专利布局分析 陈艺, 秦琪, 赵龙, 陈子坤, 王安宁 2024 (6):  2089-2098.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0006 摘要 ( 308 )   HTML ( 41 )   PDF(11691KB) ( 91 )   随着能源存储技术的创新，新型储能技术已成为构建创新电力系统的关键技术，并为实现碳达峰和碳中和目标提供了重要支撑。因此，为了解包括电化学储能、压缩空气储能、氢储能等在内的新型储能技术的发展趋势和研究现状，本文基于新型储能技术领域专利数据，全面探讨了国内新型储能技术的发展。主要围绕基于LDA主题模型的细分领域展开讨论，涵盖了专利年限、申请地域、申请人单位、合作关系等方面的分析，并深入探究了全球新型储能技术的现状与趋势。结果表明，新型储能技术发展及应用总体上呈快速增长趋势，且中国在新型储能技术领域占据全球的重要份额。在中国专利领域，锂离子电池和超级电容器占据主导地位，表现出强劲的发展势头。压缩空气储能、氢储能、液态金属电池、水系电池等各类储能技术蓬勃发展。中国新型储能技术专利的申请主要集中在经济发达的省份或直辖市，如广东、江苏、北京、浙江等地。各地的重点研究领域有所不同，但申请单位都主要以高校和新能源领域的私企为主。基于上述发现，提出了未来新型储能技术仍需主要研发单位引领边远地区协统发展，高校与企业建立更为紧密的合作关系，共同推动新型储能技术产学研一体化发展。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能教育

“1+N+X ”产教融合协同育人模式在储能专业人才培养中的探索与实践 李巾锭, 樊林浩, 张寿行, 李斯奇, 王惟宇, 杜青, 凌国维, 潘刚, 焦魁, 王成山 2024 (6):  2099-2106.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0046 摘要 ( 117 )   HTML ( 8 )   PDF(1550KB) ( 10 )   在实现“双碳”目标过程中，我国高度重视先进储能技术创新。在国家政策和产业需求的推动下，储能技术高速发展，导致储能领域规模化发展所需基础人才缺口严峻、高端专业人才严重短缺；教育部在2020年新建储能科学与工程专业，以满足储能领域“高精尖缺”人才培养需求。而储能科学与工程是一门由动力工程及工程热物理、化学工程与技术、电气工程、材料科学与工程、管理科学与工程等多学科渗透、融合形成的新学科，是典型的交叉学科，学科覆盖面广、知识结构复杂，因此其高端人才培养也面临严峻的挑战。面对以上难题，天津大学基于丰富的新工科教育改革经验，突破现有学科和专业束缚，依托国家储能技术产教融合创新平台实施储能专业人才培养的探索与实践，通过校企联合培养模式改革、共建校企联合实习实践基地、企业导师队伍建设等系列举措构建“1+N+X”产教融合协同育人模式，在天津大学储能专业研究生培养、本科生企业实习、项目制实践教学、高端培训等人才培养环节进行实践与探索，并取得良好效果，对储能领域高端人才培养具有推广价值。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标