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基于BP神经网络的电动汽车动力电池产热估计

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化工进展 2024年第1期43卷 400-406页

作者：王敬翰吕杰赵丁林文野宋文吉冯自平中国科学技术大学能源科学与技术学院安徽合肥230027 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

电池的产热情况是电池热管理的重要指标之一,准确估计电池产热功率对构建高效运行的电池热管理系统以确保电动汽车安全行驶至关重要。然而,目前大多采用基于模型的方法进行电池产热估计,但此方法存在耗费时间长和仅应用于某种特定电池... 详细信息

电池的产热情况是电池热管理的重要指标之一,准确估计电池产热功率对构建高效运行的电池热管理系统以确保电动汽车安全行驶至关重要。然而,目前大多采用基于模型的方法进行电池产热估计,但此方法存在耗费时间长和仅应用于某种特定电池状况产热估计等缺点,无法解决电动汽车电池实时产热估计的问题。对此,本文提出了一种基于人工智能算法的精准电池产热功率估计方法,即基于BP(back propagation,BP)神经网络的电动汽车动力电池产热估计模型。该模型利用贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)对BP神经网络进行超参数选取,采用Adam(adaptive momentum estimation,Adam)优化算法加快收敛速度,提高了模型的准确度和稳定性。研究对比了不同放电倍率和不同环境温度下恒流放电实验的电池产热功率,结果表明模型的估计平均误差为5.01%,最大误差仅为5.53W,R2拟合指标最高可达99.98%,证明了所提出的电池产热估计模型取得了较高的估计精度和较强的鲁棒性,为电动汽车电池实时产热估计提供了一个范式结构。

关键词：电动汽车动力电池 BP神经网络产热估计优化算法

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大温升蒸汽压缩式热泵系统优化研究进展

化工进展 2024年第3期43卷 1178-1198页

作者：吴锋明李帅旗何世辉宋文吉冯自平中国科学技术大学能源科学与技术学院安徽合肥230027 中国科学院广州能源研究所广东广州510640

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升... 详细信息

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升系统可行的优化手段。分析表明:当前大温升系统实践工程的常用制冷剂仍以R134a、R245fa等高GWP制冷剂为主;而在大温升制冷剂筛选方面,自然纯制冷剂中二氧化碳(R744)适用温度范围广泛,性能表现优异;水(R718)是大温升系统突破超高温(150℃)限制的潜力制冷剂之一;有机纯制冷剂发展迅速,R1234ze(Z)、R1336mzz(Z)等具有极低的GWP与优异的热力学性质;制备R32基、HFOs基、CO_(2)基混合制冷剂低GWP的混合制冷剂是当前具有前景的思路;在组件优化方面,压缩机变频技术等成熟技术为大温升系统组件优化提供了现行方案;磁悬浮轴承技术工业产品走向成熟,可有效降低大温升系统摩擦损失;线结构换热器技术等新兴技术为大温升系统提供了新的组件优化思路;在循环优化方面,补气/补液增焓与多级压缩等成熟技术为大温升系统循环优化提供了现行方案;喷射技术与涡流管技术等研究成果对大温升系统具有优化效果,但受到工程实践经验缺少、机理研究不明等方面限制;结合示范验证部分,补气增焓技术是目前适用范围最宽泛、工业运用最成熟的大温升系统优化技术,一定条件下可提高大温升系统性能系数20%以上;串联多级压缩技术与复叠式压缩技术是提高系统温升范围、保障低温供暖的有力手段。

关键词：热泵大温升蒸汽压缩优化系统工程

湖泊流域生态系统演化对人类世研究的重要意义

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湖泊科学 2024年第2期36卷 333-338页

作者：王荣张科刘建宝董旭辉羊向东中国科学院南京地理与湖泊研究所南京210008 中国科学院大学北京101408 中国科学院青藏高原研究所北京100101 广州大学地理科学与遥感学院广州510006

人类世可能成为一个全新的地质时期,以描述人类活动对地球环境造成极为深远的影响,目前已被广泛讨论。湖泊及流域生态系统作为与人类社会最密切的地球单元之一,受到人类活动显著影响,相关研究成果能为理解人类世做出贡献。本文从湖泊流... 详细信息

人类世可能成为一个全新的地质时期,以描述人类活动对地球环境造成极为深远的影响,目前已被广泛讨论。湖泊及流域生态系统作为与人类社会最密切的地球单元之一,受到人类活动显著影响,相关研究成果能为理解人类世做出贡献。本文从湖泊流域生态系统和人类世本身特征为切入点,讨论了湖泊及流域生态系统演化对人类世研究的重要意义。我们认为,湖泊具有相对独立的整体,清晰的内部作用关系、完备的理论支持和时空数据支撑,能够为人类世地球各圈层交互作用提供研究框架。湖泊流域生态系统演化的稳态转换与地球环境进入新的地质时期具有诸多相似之处,相关研究成果能够更好地界定人类世开始时间、总体特征以及演变过程和机制。本文指出人类世湖泊及流域生态系统演化研究依然面临诸多挑战,并提出了对未来相关研究的展望。

关键词：突变古湖沼人类活动多圈层地球圈层地球环境

基于ADMM的共享储能参与电网辅助服务的分布式优化模型

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电力自动化设备 2024年第2期44卷 1-8页

作者：彭大健肖浩裴玮孔力中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条... 详细信息

提出了一种共享储能参与主动配电网辅助服务市场的互动博弈优化模型和基于交替方向乘子法(ADMM)的分布式求解方法。设计了共享储能参与主动配电网辅助服务市场的框架与互动运行模式;考虑主动配电网的优化运行目标与共享储能设备的约束条件,建立了主动配电网与共享储能的互动博弈优化模型;基于ADMM,将系统全局互动博弈问题分解为分布式优化问题,并进行分布式优化求解。以改进IEEE 33节点系统为算例进行仿真,结果验证了所提互动博弈优化模型和分布式求解方法的合理性与有效性,表明所提方法能在保护共享储能和主动配电网隐私的情形下,兼顾主动配电网的经济性与安全性需求,实现主动配电网与共享储能用户的互利共赢。

关键词：共享储能主动配电网辅助服务互动博弈分布式优化交替方向乘子法

Zigzag PCHE内熔盐/S-CO_(2)流动与换热特性研究

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工程热物理学报 2024年第4期45卷 1083-1089页

作者：姚业成张媛媛纪峰王维龙陆建峰丁静中山大学材料科学与工程学院广州510006 中国科学院广州能源研究所广州510640

印刷电路热交换器(PCHE)是一种高效紧凑型换热器,是高温光热发电技术的理想换热部件。本文构建了Zigzag PCHE数理模型,研究了熔盐/超临界CO_(2)(S-CO_(2))在流道内流动和换热特性。采用SST k-ω湍流模型,分析了流道结构和流体流速对熔盐... 详细信息

印刷电路热交换器(PCHE)是一种高效紧凑型换热器,是高温光热发电技术的理想换热部件。本文构建了Zigzag PCHE数理模型,研究了熔盐/超临界CO_(2)(S-CO_(2))在流道内流动和换热特性。采用SST k-ω湍流模型,分析了流道结构和流体流速对熔盐与S-CO_(2)对流换热特性的影响。结果表明,在流道结构的作用下,流动和换热特性呈周期性变化。传热阻力主要在气体侧,总换热系数随着S-CO_(2)入口流量的增大而提高,压降也随之增大。并基于Zigzag型结构进行了通道优化,压降降低了约50%,提高了换热器性能。

关键词：熔盐超临界二氧化碳流体 Zigzag PCHE 对流换热特性

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全潜液囊式波浪能俘获系统特性研究

太阳能学报 2024年第1期45卷 395-401页

作者：韦建锋盛松伟陈敏张亚群王坤林王振鹏中国科学技术大学工程科学学院合肥230026 中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院南海生态环境工程创新研究院广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640

针对海洋监测潜标系统的供电需求,研发设计一种元器件少、结构简单、适用于潜标的水下波浪能俘获系统。相对于使用液压系统的波浪能发电装置,此系统具有工质环保的特点。该系统由液囊、主体、基础和能量传输4部分组成,工质采用水。在实... 详细信息

针对海洋监测潜标系统的供电需求,研发设计一种元器件少、结构简单、适用于潜标的水下波浪能俘获系统。相对于使用液压系统的波浪能发电装置,此系统具有工质环保的特点。该系统由液囊、主体、基础和能量传输4部分组成,工质采用水。在实验室造波水槽中对该系统的特性进行模型试验研究,发现该系统适合在长周期和大波高的波浪下工作,试验中功率最大工况为波高0.20 m,周期3.4 s,功率可达5.2 W,效率最大工况为波高0.08 m,周期3.1 s,效率可达25%,且系统的功率和效率会随液囊在水下深度的增大而快速下降。

关键词：波浪能潜式囊式

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预混火焰在封闭狭缝内传播动力学研究

工程热物理学报 2024年第3期45卷 886-894页

作者：霍杰鹏苏航蒋利桥汪小憨中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室广州510640 上海空间推进研究所上海201112

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其... 详细信息

本文构建了一个封闭圆盘狭缝空间的一维平面火焰动力学模型,研究了存在壁面热损失条件下可燃混合物在封闭的圆盘狭缝定容装置内火焰的传播特性。模型预测结果与实验结果定性地吻合。模型表明显示,壁面散热降低火焰传播速度的机制在于其使高温已燃气体向低温未燃气体方向的膨胀能力减小,导致火焰前锋的当地流场速度降低,而且同时降低了火焰温度和燃烧反应速率。因此增大初始压力或掺氢气等低活化能的反应物能够有效降低壁面散热的不利影响。该计算模型能够丰富微小尺度封闭空间内火焰传播相关理论,并提供在微小封闭空间内提高火焰传播速度和燃烧效率的理论依据和调控手段。

关键词：层流火焰微尺度燃烧壁面散热火焰动力学

果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸

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农业工程学报 2024年第12期40卷 255-263页

作者：刘会亮伍迪王智甄峰李颖孔晓英邢涛孙永明中国科学院广州能源研究所广州510640 广东省新能源和可再生能源开发与利用重点实验室广州510640 中国科学院大学北京100049 中国科学技术大学合肥230026 中国科学院重庆绿色智能技术研究院重庆400714

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定... 详细信息

利用果蔬垃圾厌氧合成中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)等化学品是厌氧技术高值化的重要方向。中链脂肪酸合成通常需要以乳酸/乙醇(电子供体)和短链脂肪酸(电子受体)为碳源进行碳链延长反应。因此,利用有机废弃物连续、稳定地协同制备乳酸和短链脂肪酸是中链脂肪酸合成的关键步骤。该研究考察了果蔬垃圾重复批次发酵协同制备乳酸和短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)的可行性,研究了不同置换率和进料浓度对果蔬垃圾重复批次发酵产酸特性的影响。结果表明,调控重复批次发酵的置换率和进料浓度是提高生产率、改善乳酸/SCFAs比例的有效方法。综合考虑酸化产物的生产率、乳酸/SCFAs和碳源浓度,在70%置换率和8%进料总固体TS(total solid)浓度条件下获得的酸化产物相对更有利于MCFAs的合成。此时,酸化产物生产率达到(5.25±0.25)g/(L·d),乳酸/SCFAs的碳摩尔比例达到5±0.3,碳源浓度达到(985±29)mmol/L。微生物群落分析显示,乳酸菌,如Lactobacillus和Enterococcus作为优势菌可通过异型乳酸发酵协同制备乳酸和SCFAs。研究结果可为果蔬垃圾的高值化利用提供参考。

关键词：垃圾乳酸短链脂肪酸重复批次发酵中链脂肪酸微生物群落

生物质热解气中含氮化合物形成与控制的研究进展

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燃料化学学报（中英文） 2024年第6期52卷 905-920页

作者：王凤超朱虹宇阴秀丽徐彬李伟振刘华财中国科学院广州能源研究所、中国科学院可再生能源重点实验室、广东省新能源和可再生能源研发重点实验室广东广州510640

热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式,但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状,主要综述了典型生物质热失重行为,探讨了生物质热解气中含氮化合物... 详细信息

热解是利用生物质能的一种高效且经济的方式,但生物质热解气中的含氮化合物使热解气品质低且燃烧导致空气二次污染。本工作总结了生物质热解气中的含氮化合物研究现状,主要综述了典型生物质热失重行为,探讨了生物质热解气中含氮化合物的生成机理,分析了含氮化合物的分布状况和控制的研究进展。同时,指出了含氮化合物控制在实际应用中面临的困难挑战,进一步展望了含氮化合物控制工艺优化及经济性分析的重点研究方向,为生物质热解气净化提供理论依据和技术支持。

关键词：生物质热解含氮化合物生成机理脱除

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