科技人物

• 氢标领航 安储致远——专访中国工程院院士郑津洋

  李鹏;

  <正>2021年11月18日，中国工程院2021年当选院士名单揭晓，郑津洋是机械与运载工程学部11位当选院士之一。虽然笔者与郑院士此前并不相识，但对他有较为深刻的印象，主要是因为他在国内较早进行了氢能，特别是高压储氢相关技术的研究；此外，郑院士自2004年至今已在本刊的姊妹刊《太阳能学报》先后发表了12篇学术论文，是《太阳能学报》的资深作者之一。笔者在与中国可再生能源学会副理事长、氢能专委会主任蒋利军进行工作交流时得知，他与郑院士是相识多年的老朋友，于是在他的引荐下，

  2022年05期 No.337 7-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1231K]
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行业观察

• 大规模长时储能与全钒液流电池产业发展

  严川伟;

  中国已经明确了实现“双碳”目标的战略在于发展以可再生能源为主体的新型电力系统，而大规模储能是保障可再生能源利用的支撑条件，是该战略不可或缺的组成部分。全钒液流电池作为一种可靠的大规模长时储能技术，具有良好的本征安全性、技术适合性和经济性潜力，与已有的抽水蓄能、压缩空气储能等之间有着显著的互补性，具有不可替代性。历经数十年的发展，全钒液流电池技术已经达到成熟可靠的程度，具备了大规模产业化发展的条件。阐述了全钒液流电池的技术发展、产业链状态、钒资源及其市场特点等，对影响产业发展的因素进行了分析，对产业发展定位和关键工作方向提出了建议。

  2022年05期 No.337 14-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2097K]
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• 基于数据挖掘的电池储能电站运维技术综述

  田刚领;叶晖;张柳丽;崔美琨;李爱魁;

  运维技术是电池储能电站规模化推广应用的关键。针对电池储能电站运维成本高、工作量大且运维数据利用价值小等问题，综述了数据挖掘技术及其在电池储能电站运维中的应用。根据电池管理系统(BMS)的历史数据及在运数据，可对电池的健康状态进行预测；通过对电池柜密闭环境内的气体进行监测与分析，具有提前预警火灾风险的作用。基于电池储能电站特征量分析，通过大数据实现对电站内电气设备故障精准定位，制定科学检修计划，并在此基础上提高电池储能电站的智能化运维水平，为智能运维大数据平台建设提供基础。

  2022年05期 No.337 23-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2412K]
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• 大规模电解水制氢系统的发展现状

  许卫;李桂真;马长山;

  在“双碳”目标背景下，随着氢能产业发展中长期规划的发布，氢能上升到国家能源战略地位。利用风电及光伏发电电解水制氢，将间歇性可再生能源转化为氢能，可实现多种能源跨地域、跨时间优化配置。以利用可再生能源发电电解水制氢为例，介绍了目前大规模电解水制氢系统的组成及主要设备配置要求，为合理搭建绿氢生产系统、降低氢气生产成本提供参考。

  2022年05期 No.337 33-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2425K]
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• 小型化天然气制氢技术的研究进展与探索

  王子松;王业勤;张超祥;叶根银;

  随着国内氢能产业的发展，加氢站氢源的需求量不断增加，氢气储运的瓶颈促使对站内制氢技术的需求增加。天然气制氢技术作为世界上应用最广泛的技术之一，通过对天然气制氢技术的优化与创新，实现加氢站内小型化天然气制氢加氢的运行模式，解决当前加氢站的痛点。对近年来国内外研究团队针对小型化天然气制氢技术的研究进展进行了综述，阐述了天然气制氢的基本原理，提出了通过优化催化剂体系、改进传统天然气制氢的工艺流程、强化天然气制氢系统内部传热、优化自动控制系统的方法，结合流体力学模拟软件对天然气制氢系统的反应及热流进行模拟优化，成为实现加氢站内小型化天然气制氢技术突破的关键，为小型化天然气制氢及氢能产业发展提供可靠的技术支持。

  2022年05期 No.337 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2157K]
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学术研究

• 电化学储能系统中PCS的拓扑结构对比分析

  李建林;马凌怡;肖珩;曾伟;

  电化学储能系统中变流器(power conversion system,PCS)是实现储能电池与电网之间功率交换的重要单元，其性能关系到能量传输质量，合理的PCS设计对促进能源消纳具有重要意义。针对电化学储能系统中PCS拓扑结构的特点，将其分为两电平、三电平及多电平拓扑结构这三大类进行分析，对各种拓扑结构的优势及存在的问题进行了总结，并结合实际情况对PCS未来前景进行了展望，为储能装置在电力系统的工程应用提供方案参考。

  2022年05期 No.337 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 2671K]
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• 电化学储能电站并网指标体系研究

  阳小丹;颜博文;黄际元;吴东琳;胡斌奇;龚柳文;

  针对电化学储能电站在电网的主动支撑和经济运行的规范性评价指标体系尚不完善，导致电化学储能电站存在安全风险、功能减损和经济性较差的问题，构建了电化学储能电站的并网指标体系。通过进行电化学储能电站运行评价研究，对湖南地区的电化学储能电站开展调研，完成了不同场景下电站常见故障及敏感特征量分析，梳理了电站的核心指标，采用“5/5-9/1”标度法改进传统层次分析法，确定电站在多场景工况下的远程感知特征量及其权重系数，并提出了电网不同专业对电站的并网验收要求。该并网指标体系在湖南地区电化学储能电站的应用效果良好，有效指导了电化学储能电站的规范化规划设计及并网运行。

  2022年05期 No.337 58-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 2197K]
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• 风光储一体化综合能源系统柔性调度策略

  祝荣;陈俊清;宋伟;王永胜;任永峰;

  随着中国快速推进可再生能源的利用与新型电力系统的发展，解决综合能源系统(integrated energy system,IES)面临的负荷与可再生能源输出功率之间不平衡的问题成为首要任务，这需要在提高IES能源利用率的同时提升其运行的灵活性。基于此，构建了一种集可再生能源输出功率不确定性模型、柔性负荷模型和储能设备模型为一体的工业园区风光储一体化IES模型，首先利用蒙特卡洛模拟法与K-means聚类算法生成典型的可再生能源输出功率场景，然后以风光储一体化IES模型的运行成本最低为目标构建目标函数，最后利用商业求解器CPLEX对模型进行求解。仿真结果表明：风光储一体化IES模型能够有效提升IES的运行经济性及其可再生能源消纳能力，为实现各类能源的协同调度与统一规划提供了理论参考。

  2022年05期 No.337 67-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 2954K]
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• 基于电化学-热耦合模型的储能用锂离子电池的发热状况研究

  王楠;李振;郝添翼;李雅泊;周喜超;张凯;

  作为储能电站用储能电池，磷酸铁锂离子电池(下文简称为“锂离子电池”)的发热现象极易给储能电站造成运维安全隐患，分析锂离子电池在不同工况下的发热状况可有效减少其发热现象的产生。基于三维电化学-热耦合模型，提出了产热速率压缩降维方法，在保留电池表面温度不均衡特征的条件下进行了模型仿真研究。通过实验，研究了储能用锂离子电池在单次充放电循环过程中的表面温度值及温度分布变化，证明该模型能够准确反映储能用锂离子电池在充放电循环过程中的发热状况和温度变化趋势。研究结果可提高电化学储能电站的安全性，并为后续储能电池模组研究提供参考依据。

  2022年05期 No.337 77-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 2885K]
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技术应用

• 考虑退役动力电池衰减特性的集中式共享储能分级协调控制策略

  李笑竹;陈来军;杜锡力;梅生伟;

  在新型电力系统中，储能需应对多场景下的调节需求，为最大化利用储能电池的全生命周期价值，提出考虑退役动力电池衰减特性的集中式共享储能分级协调控制策略。首先，设计基于退役动力电池的共享储能运营模式，在考虑平抑电网净负荷波动与协调新能源场站输出功率计划等多场景模式后进行集中式共享储能调节需求建模。其次，基于集中式共享储能不同时段的需求差异对储能系统中各退役动力电池进行分级利用，提出退役动力电池的分级协调控制策略。通过算例仿真对所提策略进行验证，结果表明，该策略能够兼顾电网与新能源场站的多场景调节需求，同时优化集中式共享储能系统中不同退役动力电池的功率分配，以实现退役动力电池的资源最大化利用，提高集中式共享储能的经济性。

  2022年05期 No.337 87-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 4513K]
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• 退役动力电池早期过充电故障诊断方法

  徐佳宁;倪裕隆;姜金海;逯仁贵;宋凯;

  以电动汽车的退役动力电池为研究对象，利用容量增量分析(ICA)技术对过充电导致充电电压曲线形状异常变化所对应的电池性能衰退机理进行解析；并以此为基础，结合电池容量损失机理诊断模型，提出了利用恒流充电过程诊断退役动力电池早期过充电故障的方法。结果表明：早期过充电对电池内部活性锂损失的影响较小，负极贫锂活性材料损失是诊断早期过充电故障的重要理论依据；同时，利用容量损失量小于20%的退役动力电池验证了早期过充电故障诊断方法的有效性。

  2022年05期 No.337 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 2910K]
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• 大型碱性电解水制氢装备多对一的应用与实践

  杨成玉;马军;李广玉;赵晓亮;顾永鑫;

  近年来，随着氢能的进一步发展，制氢厂家的电解水制氢装备的大型化被逐渐提上议事日程，无论是纯水制氢方式的质子交换膜制氢装备，还是碱性制氢方式的碱性电解水制氢装备，所有的氢气用户都会关心单台制氢设备的最大产能，碱性电解水制氢装备的大型化、集约化更成为研究人员关注的焦点。碱性电解水制氢装备在大型化的同时做到多对一形式的集成化、模块化已势在必行。基于此，对制备绿氢的碱性电解水制氢技术进行了介绍与分析，深入探究了绿色制氢与大规模制氢的系统化解决方案，对碱性电解水制氢多对一方案的设备布置进行了详细分析，并介绍了相关实际应用和实践案例。在能源氢气需求日益增长的前提下，碱性电解槽采用多对一方式对应气液分离和纯化装置，用在1000 Nm~3/h这种大型碱性电解水制氢装备上是创举。碱性电解水制氢多对一方案可以更好地满足用户需求、节省占地空间及设备制造成本。大型能源企业在氢气需求量大的情况下，可直接采用多对一方案进行配套，能在一定程度上起到降本增效的效果。

  2022年05期 No.337 103-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 3097K]
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• 小型液氢储罐的结构设计及制造

  何远新;熊珍艳;王红星;袁蛟;吴慧敏;刘国柱;

  为满足某项目小体积液氢储存需求，研制了容积为4 m~3的小型液氢储罐。该液氢储罐罐体采用高真空多层绝热结构，内外容器间支撑结构采用了两端金属支撑结构并采用Ag400吸附剂控制夹层真空度。在液氢储罐主体材料方面，储罐内容器采用S31608不锈钢，储罐外壳采用S30408不锈钢，并采用“等离子弧与钨极氩弧”(即“PAW+GTAW”)复合焊接工艺、实时成像及悬臂式套装等制造工艺。装载液氮工况下的测试结果表明，设计的小型液氢储罐罐体夹层真空度为3.5×10~(-3)Pa，静态日蒸发率为0.82%。

  2022年05期 No.337 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 2188K]
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• 氢内燃机喷射系统与燃料电池氢喷系统的研究及应用

  姬广存;韦依寒;冯琦;张建明;

  当前，全球因利用柴油、汽油等传统能源而产生的温室气体排放量占总温室气体排放量的约86%。全球碳排放主要来自交通运输、能源发电与供热、制造业及建筑业等领域，这些领域均需要消耗大量能源。为了降低交通运输工具的碳排放量，对氢能在燃料电池和内燃机方面的应用进行了探讨。首先介绍了氢燃料电池系统中氢气循环系统的发展阶段；然后通过流体动力学(CFD)仿真模拟了120 kW大功率氢燃料电池系统中氢气循环系统的氢喷射器在不同进气口压力下的流量情况，分析了衔铁的运动升程对氢喷射器流量和喷射速度的影响，并对不同占空比下的氢喷射器耗氢量进行了仿真值与实测值的对比；最后对氢内燃机的优势与劣势进行了分析，并介绍了氢内燃机的氢喷射技术路线。研究结果表明，大流量的“高压氢喷射器+引射器”技术能够满足120 kW大功率氢燃料电池系统的开发，氢内燃机气道喷射及采用缸内高压直喷技术后的高压氢气直喷技术均能降低碳排放量，为陆路、水路、空路的交通运输工具提供了更清洁的能源。

  2022年05期 No.337 120-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 2929K]
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信息视角

• 阿伯丁大学科学家将参与世界首创二氧化碳转化为碳氢化合物项目

  葛晓敏;

  <正>阿伯丁大学的科学家们将着手开展一项耗资25万英镑的非热等离子体电催化储能研究项目，旨在通过等离子体电解槽将二氧化碳转化为碳氢化合物以作为能源使用。如果该项目成功，将成为世界首创；除了可以实现利用可再生能源发电将二氧化碳高效转化为碳氢化合物外，还可以彻底改变重工业脱碳的方法——这是能源转型的主要挑战之一。该项目由工程和物理科学研究委员会(EPSRC)资助，

  2022年05期 No.337 130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1518K]
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• 特约主编寄语

  李建林 ;梅生伟 ;蒋利军;

  <正>随着国家发展改革委、国家能源局颁布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(发改能源规[2021]1051号)，以新能源为主体的新型电力系统逐渐兴起。据国网能源研究院的预测，中国新型储能的装机容量在2060年可达到4.2亿kW左右，将成为电力系统转型的关键一环。其中，电化学储能和氢能技术逐渐成为电力系统高质量发展的重中之重。电化学储能系统研究和退役动力电池相关应用，以及氢能关键技术，也成为相关研究中的热点问题。电化学储能的产业链逐渐趋向成熟，

  2022年05期 No.337 5-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 935K]
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• 中国可再生能源学会光伏专业委员会

  <正>光伏专业委员会(简称“CPVS”)成立于1979年,是中国可再生能源学会设立的二级专业分支机构,由中国太阳能光伏发电及相关领域内具有较高学术成就或管理能力的专业人士担任委员,发展至今已历经十届,目前共有委员82名,会员682名,单位会员45家,覆盖光伏全产业链。光伏专委会致力于打造我国光伏领域技术合作和对外交流的平台,服务行业和会员是专委会工作的根本宗旨。在这42年的发展历程中,曾多次为光伏相关领域的发展建言献策,为政府部门制定政策法规提供支持,并为相关企业单位提供技术咨询和服务,成为政府、产业界和学界间联系的桥梁和纽带。

  2022年05期 No.337 131页 [查看摘要][在线阅读][下载 570K]
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