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全可再生能源多能互补系统优化配置与运行探索

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太阳能学报 2024年第5期45卷 351-359页

作者：黄文龙葛文超任洪波朱跃钊陈海军南京工业大学机械与动力工程学院南京211816 上海电力大学能源与机械工程学院上海200090

在机组100%为全可再生能源的多能互补系统的基础上,通过部分市网供电及“隔墙售电”消纳改进其容量配置和调度优化模型并通过LINGO求解,考察市网供电和“隔墙售电”对系统经济性和碳排放参数的影响。结果表明:随着隔墙售电的电价增长,... 详细信息

在机组100%为全可再生能源的多能互补系统的基础上,通过部分市网供电及“隔墙售电”消纳改进其容量配置和调度优化模型并通过LINGO求解,考察市网供电和“隔墙售电”对系统经济性和碳排放参数的影响。结果表明:随着隔墙售电的电价增长,系统的运行费用及蓄电池的容量随之下降,在售电电价增至0.33元/kWh后蓄电池单元容量趋于稳定;在售电电价达到0.37元/kWh后系统不再因电价的上升而引起系统运行策略的改变;园区多能互补系统相比不参与“隔墙售电”的传统系统,系统年总费用降低25.9%,年运行成本降低37.8%,碳排放强度由76.9 kgCO_(2)/(m^(2)·a)降至52.3 kgCO_(2)/(m^(2)·a)。

关键词：优化设计生物质能多能互补碳排放强度多能源耦合

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新型水上油膜厚度测量系统研制

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2018-2023页

作者：黄未孙昊刘致元王坤苏明旭杨荟楠上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

浮油污染对生态环境造成了严重的影响,各国投入大量资金和人力用于水上浮油的研究。其中,水上油膜厚度的高精度测量对于浮油预防与处理至关重要。以柴油为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱仪获取了不同温度下(293/298/303/308/313/318 K... 详细信息

浮油污染对生态环境造成了严重的影响,各国投入大量资金和人力用于水上浮油的研究。其中,水上油膜厚度的高精度测量对于浮油预防与处理至关重要。以柴油为研究对象,利用傅里叶变换红外光谱仪获取了不同温度下(293/298/303/308/313/318 K)柴油和常温下(298 K)水的吸收光谱,发现柴油和水在近红外区域(6000.0~11000.0 cm^(-1))存在明显吸收,且柴油的吸收光谱不随温度发生偏移。选取了柴油吸收系数最大的波数位置ν_(1)(8381.6 cm^(-1))用于建立单波长水上油膜厚度反演模型。选取了ν_(1)和吸收系数趋于零的波数位置ν_(2)(8918.7 cm^(-1))用于建立双波长水上油膜厚度反演模型。此外,水在这两个波数位置的吸收系数极小,对测量结果几乎没有影响。利用已知油膜厚度(0~1000μm)的标准具对两种反演模型的测量精度进行验证,发现两种模型获得的膜厚值与已知值的平均相对偏差分别为36.4%和2.5%,最大相对偏差分别为44.7%和3.7%,最大标准差分别为7.0和5.6μm。可见,双波长水上油膜厚度反演模型明显优于单波长水上油膜厚度反演模型。在此基础上,研制了一套基于双波长吸收光谱法的新型水上油膜厚度测量系统,该系统的时间分辨率为0.03 s。最后,利用该系统研究水面上逐滴滴入一定体积(1 mL)柴油后的水上油膜厚度变化,并结合超声脉冲反射法进行同步测量对比分析。每滴入一次柴油利用两种方法各重复测量10次,总共测量了20组油膜厚度数据(16~35 mL),将两种方法测量结果的平均值进行对比。结果表明,两种方法测得的油膜厚度平均相对偏差为2.5%,最大相对偏差为3.7%。其中,双波长吸收光谱法10次重复测量获得的油膜厚度的最大标准差为6.4μm。综上所述,所研制的系统可以实现高精度测量水上油膜厚度,具有无干扰、响应快、结构紧凑等优势,且可应用于不同类型的浮油测量,有望为溢油的监控、预防和处理提供新思路和科学指导。

关键词：测量吸收光谱膜厚水上油膜

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相变微胶囊材料导热增强研究进展

精细化工 2024年第6期41卷 1195-1210页

作者：王程遥张魏张涛朱群志上海电力大学能源与机械工程学院上海200090

相变微胶囊是将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应... 详细信息

相变微胶囊是将相变材料包封在壳材中,有效解决了相变材料的泄漏等问题,是一种性能良好的相变储能材料,在热能储存领域具有广泛的应用。但壳材的存在削弱了内部相变材料与外部环境间的热传导,降低了相变微胶囊的热导率,制约了其实际应用范围。因此,对相变微胶囊进行改性是增强导热的有效途径。该文介绍了相变微胶囊的组成与结构,并从声子-声子与电子-声子相互作用的角度概述微观尺度下的导热机理;从芯材和壳材两方面对相变微胶囊导热增强改性进行了阐述,通过定量数据和导热机理对改性相变微胶囊的导热增强效果进行了分析;概括了改性相变微胶囊在纺织调温、浆料和建筑领域中的应用;最后,对相变微胶囊导热性能增强的研究前景和挑战以及实际应用方向进行了展望。

关键词：相变微胶囊相变储能材料改性热传导导热机理复合材料

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基于电池冷却用新型脉动热管性能的实验研究

化工学报 2024年第6期75卷 2222-2232页

作者：李新泽张双星杨洪海杜文静山东大学能源与动力工程学院山东济南250061 东华大学环境科学与工程学院上海201600

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR... 详细信息

提出一种电池冷却用C形脉动热管(pulsating heat pipe,PHP),具有较好的散热性和包裹特性。选择甲醇、丙酮、去离子水、乙醇和甲醇-丙酮混合物为PHP工质,实验研究了不同加热功率和充液率(filling rate,FR)工况下PHP的性能。结果表明,FR过高或过低均不利于C形PHP稳定运行,实际应用中需综合考虑热阻、传热极限等指标,选取合适的FR。实验研究范围内,C形PHP最佳FR在45%左右。综合考虑蒸发温度与热阻,甲醇-丙酮混合物C形PHP具备更好的性能,能够满足第二代Mirai电池冷却需求,可将其表面温度控制在84℃以下,允许的电池最大体积功率密度为6 kW/L。依据应用场合选择工质和布置方式后,PHP能保证受控对象的安全运行。相关结论为电池热控制系统设计提供了重要的参考和借鉴。

关键词：脉动热管传热热力学性质气液两相流相变

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低温条件下基于相变材料的锂离子电池保温特性分析

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化工进展 2024年第8期43卷 4333-4341页

作者：潘涵婷徐洪涛许多罗祝清上海理工大学能源与动力工程学院上海200093

低温环境会较大地限制锂离子电池的容量及输出功率。为维持低温条件下电池在适宜的温度范围内工作,本文利用GPU加速的基于焓法的多松弛时间格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)模拟研究了-20℃、-10℃和0℃的环境温度下,五次充-放电循环过程中不... 详细信息

低温环境会较大地限制锂离子电池的容量及输出功率。为维持低温条件下电池在适宜的温度范围内工作,本文利用GPU加速的基于焓法的多松弛时间格子玻尔兹曼方法(MRT-LBM)模拟研究了-20℃、-10℃和0℃的环境温度下,五次充-放电循环过程中不同相变温度的相变材料(PCM)对电池的保温效果。结果表明,当环境温度为0℃、相变温度为26~30℃范围内的PCM能使电池在第2次循环后处于20.0~45.0℃的最佳温度范围内工作,且令电池温差小于4.6℃。当环境温度为-10℃,使用相变温度为22~28℃的PCM使电池在30min后达到0℃,且整个过程电池温差小于4.3℃。此外,经历3次充放电循环后,电池平均温度在20.0~28.9℃区间内,相同相变温度下最高温度的波动幅度小于1.0℃。当环境温度为-20℃时,仅依靠PCM保温作用,电池组在运行140min后工作温度才能达到0℃,故需要结合其他预热系统使电池在短时间内达到适宜工作温度。

关键词：相变材料锂离子电池低温环境保温数值模拟

变步长仿真与改进熵权法联动的综合能源系统鲁棒性评估方法

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上海交通大学学报 2024年第1期58卷 59-68页

作者：范宏何杰田书欣上海电力大学电气工程学院上海200090

综合能源系统作为能源互联网的重要表现形式,在提高能源利用率的同时,由于耦合度过高,各系统之间响应速度差异过大,所以带来了更多风险.从系统安全的角度出发,准确找出系统中的薄弱环节,评估系统的鲁棒性至关重要.为此,在复杂网络环境下... 详细信息

综合能源系统作为能源互联网的重要表现形式,在提高能源利用率的同时,由于耦合度过高,各系统之间响应速度差异过大,所以带来了更多风险.从系统安全的角度出发,准确找出系统中的薄弱环节,评估系统的鲁棒性至关重要.为此,在复杂网络环境下,提出变步长仿真与改进熵权法联合的鲁棒性评估方法.介绍综合能源系统的结构并进一步解释系统耦合环节;提出包含网络破损度、联通因子在内的鲁棒性指标,采用根据不同系统响应时间差异的变步长仿真方法,针对仿真结果提出一种改进熵权法,构建更客观的评价方法;通过案例验证了该评价方法的优越性.

关键词：综合能源系统复杂网络鲁棒性熵权法评估方法

动态能源与地理信息融合的光储充电站电动汽车充电路径引导

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 72-80页

作者：杨有为徐春梅彭道刚邢蕾上海电力大学自动化工程学院上海200090

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动... 详细信息

电动汽车(EV)的出行、充电行为在对交通系统运行规律造成影响的同时,也使得能源网络负荷的时空分布发生改变。为此,考虑光储充一体化系统的特点,结合大规模EV、区域路网、配电网以及光储充电站的动态信息,构建了精细化的车-站-路-网动态融合模型;在此基础上,分别从用户、交通路网、电网3个角度构建包含行程时间、交通拥堵情况、电网稳定性的多目标优化函数。针对当前模型的高复杂度,运用分层规划和双向搜索思路对LPA*路径规划算法进行改进,从而实现动态环境下的充电路径引导。以某市一区域路网为例进行仿真,结果表明:与现有的策略相比,所提充电路径引导策略能很好地解决因EV充电带来的局部道路拥挤、区域光储能源消纳不均衡等问题。

关键词：电动汽车光储充电站地理信息系统能源网络充电路径引导分层规划

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扇贝阻尼密封动力特性实验研究

航空动力学报 2024年

作者：姚明龙张万福周庆辉顾乾磊李春上海理工大学能源与动力工程学院东南大学能源与环境学院

扇贝阻尼密封动力特性直接影响转子所受流体激振力作用下系统运行的稳定性。采用阻抗法实验识别扇贝阻尼密封动力特性系数，实验测试了不同进口压力(Pin=0.141 MPa、0.181 MPa)及转速（n=1800、2400和3000 r/min）下密封动力特性系数的... 详细信息

扇贝阻尼密封动力特性直接影响转子所受流体激振力作用下系统运行的稳定性。采用阻抗法实验识别扇贝阻尼密封动力特性系数，实验测试了不同进口压力(Pin=0.141 MPa、0.181 MPa)及转速（n=1800、2400和3000 r/min）下密封动力特性系数的变化规律，并与基于计算流体力学方法的数值计算结果对比分析。结果表明：数值计算和实验结果趋势吻合度较高，变转速工况中数值误差小于15%，变压力工况中误差小于50%。阻尼系数实验结果略高于数值结果，刚度系数则相反。直接刚度与转速、进口压力呈正相关，与涡动频率呈负相关；有效阻尼与进口压力、低频（f100 Hz）时有效阻尼趋于稳定，在进口压力为0.181 MPa工况下有效阻尼约为0.141 MPa下的1.6倍。相较于进口压力，扇贝阻尼密封动力特性受转速影响较小。

关键词：动力特性扇贝阻尼密封阻抗法计算流体力学有效阻尼

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电场条件下高盐溶液蒸发的分子动力学模拟

同济大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 437-445页

作者：吴志根吴少文颜子涵齐孝圣同济大学环境与科学工程学院上海200092 上海污染控制与生态安全研究院上海200092 上海理工大学能源与动力工程学院上海200092

已有研究表明,外加电场能显著改变纯水蒸发过程和蒸发速率。为了探究外加电场对高盐溶液微观结构和蒸发性质的影响,采用分子动力学模拟方法对纯水和LiCl、KCl和CaCl23种盐溶液在平行液面(x方向)和垂直液面方向(z方向)上布置外加电场来... 详细信息

已有研究表明,外加电场能显著改变纯水蒸发过程和蒸发速率。为了探究外加电场对高盐溶液微观结构和蒸发性质的影响,采用分子动力学模拟方法对纯水和LiCl、KCl和CaCl23种盐溶液在平行液面(x方向)和垂直液面方向(z方向)上布置外加电场来观察其蒸发过程。模拟计算分析了电场对蒸发速率、水分子取向、氢键以及水合离子的影响,并且观察比较了电场下不同离子在溶液中的运动。结果显示,与纯水相反,平行液面的电场能显著提高盐溶液中自由水分子的占比,当平行液面电场强度从0变为0.3 v·nm-1时,LiCl、KCl和CaCl2溶液中用于评价蒸发的自由水分子占比分别增加了48%,38%和56%,高盐溶液蒸发速率得到有效提高。

关键词：高盐溶液溶液蒸发分子动力学模拟气液界面电场