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锂内盐两性离子聚合物电解质的制备与电化学性能研究

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高分子学报 2024年第3期55卷 296-308页

作者：刘书畅吴海莹张灵志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究开发与应用重点实验室、中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学技术大学合肥230026

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝... 详细信息

与有机电解液相比,聚合物电解质可以有效提高电池的安全性和能量密度,但离子电导率低、电化学窗口较窄和对锂金属不稳定等问题限制了其实际应用.本文工作通过自由基共聚制备了一种复合锂内盐两性离子聚合物(P(AMPSLi-IL)).通过静电纺丝技术将不同质量比的P(AMPSLi-IL)和聚乙烯醇(PVA)制备为一系列的纳米纤维膜(PVA-P(AMPSLi-IL)),其热分解温度为280℃,其中PVA9-P(AMPSLi-IL)1的拉伸强度最大为13.8 MPa.将双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)溶于碳酸乙烯酯(EC)中,配制1 mol·L^(-1)的溶液作为基础电解液.纤维膜在基础电解液中,以二缩三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)作为交联剂原位凝胶化得到电解质膜.优化后的PVA9-P(AMPSLi-IL)_(1)基电解质室温离子电导率高达2.87×10^(-3) S·cm^(-1),锂离子迁移数高达0.85.而且该电解质的氧化电位为4.34 V(versus Li/Li^(+)),优于基础电解液的3.92 V(versus Li/Li^(+)).在锂锂对称电池中该电解质能保持超过1800 h的稳定循环,展示了对锂金属极佳的界面稳定性.将该电解质应用于磷酸铁锂半电池,0.5 C下其初始放电比容量为145.7 mAh·g^(-1),200圈后的容量保持率达79.0%.

关键词：锂金属电池聚合物电解质两性离子聚合物聚乙烯醇

多能互补发电系统电/热/氢储能容量协调优化配置

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中国电机工程学报 2024年第13期44卷 5158-5168,I0012页

作者：李湃黄越辉张金平韩培东可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

针对无常规电源支撑的风-光-热-储-氢多能互补发电行经济性和利用率具有重要意义。该文提出一种基于全年8760 h系统,协调优化配置电/热/氢各类储能容量,对提高系统运时序生产模拟的多能互补发电系统电/热/氢储能容量协调优化配置方法,... 详细信息

针对无常规电源支撑的风-光-热-储-氢多能互补发电行经济性和利用率具有重要意义。该文提出一种基于全年8760 h系统,协调优化配置电/热/氢各类储能容量,对提高系统运时序生产模拟的多能互补发电系统电/热/氢储能容量协调优化配置方法,建立以系统等年值收益最大为目标,考虑系统电/热/氢能量流平衡作用、新能源利用率、外送通道容量、各类电源和储能系统运行约束的电/热/氢储能容量优化配置模型,并提出新能源弃电状态与电/热/氢储能装置的耦合运行策略;以风/光全年8760 h理论出力序列为输入,通过求解模型得到兼顾系统经济、安全和清洁性的电/热/氢储能最优配置容量。算例基于我国西北某多能互补发电系统进行仿真测试,验证所提出的全年8760 h时序生产模拟方法的有效性,量化分析系统成本和电价、储能运行策略等因素对容量配置结果的影响。

关键词：多能互补发电系统储能电池光热发电储氢容量协调配置时序生产模拟

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不规则波作用下岸基式振荡水柱波能装置的水动力性能研究

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海洋学报 2024年第1期46卷 101-110页

作者：傅磊宁德志王荣泉 Robert Mayon 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学大连市海洋可再生能源重点实验室辽宁大连116024

为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在... 详细信息

为了研究真实海域中振荡水柱(OWC)波能转换装置的水动力性能,本文基于势流理论和高阶边界元方法,建立了不规则波与岸基式OWC波能装置相互作用的二维非线性数值模型,不规则波基于JONSWAP谱生成。为了考虑由于水体黏性引起的能量耗散,在气室内水面边界条件中引入人工黏性阻尼。并在大连理工大学波流水槽中开展了物理模型试验,对数值模型的有效性进行了验证。研究发现,在不规则波作用下,OWC波能装置的水动力效率相较于规则波作用下有所降低,特别是在低频波区域效率差值最大。与规则波相比,不规则波浪作用下装置峰值效率对应的频率变大。气室内的相对水面高程随着有效波高的增加而降低,而气室内相对气压则随有效波高的增加而增大。OWC波能装置的水动力效率受有效波高的影响较小,其峰值效率对应的频率不受波浪非线性的影响。本文可以为OWC波能装置的设计提供参考。

关键词：振荡水柱波能转换装置不规则波高阶边界元波浪非线性

广东省周边海域风能和波浪能联合开发潜力分析

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太阳能学报 2024年第8期45卷 651-659页

作者：李妍妮史宏达曹飞飞中国海洋大学工程学院青岛266404 山东省海洋工程重点实验室青岛266100 青岛市海洋可再生能源重点实验室青岛266100

参考现有海上风电场位置选择广东省周边海域的5处联合开发场址,基于2001—2020年的风和波浪再分析数据,从资源储量和稳定性等角度对选址开展资源特征的详细分析,并评估不同额定功率的6种风力机和6种波浪能装置在选址处的发电性能。结果... 详细信息

参考现有海上风电场位置选择广东省周边海域的5处联合开发场址,基于2001—2020年的风和波浪再分析数据,从资源储量和稳定性等角度对选址开展资源特征的详细分析,并评估不同额定功率的6种风力机和6种波浪能装置在选址处的发电性能。结果表明,广东省周边海域的风能和波浪能均有明显的季节分布差异,在秋冬季节更为丰富且更为稳定;风能和波浪能具有较强的相关性;风力机额定功率越大平均发电功率越大,但容量因数随额定功率的增大呈现波动趋势;风力机的容量因数明显大于波浪能装置;综合考虑多种因素,W2E-215/9.0风力机和Wave Star波浪能装置更适合投放于所提5处场址。

关键词：风能波浪能资源评估风力机波浪能转换

新能源基地经LCC-HVDC送出系统振荡机理分析与抑制策略(二):阻抗特性与振荡机理分析

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中国电机工程学报 2024年第12期44卷 4245-4260,I0006页

作者：肖云涛李光辉王伟胜何国庆甄妮可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

该文基于系列文章1建立的电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)阻抗模型,开展新能源基地经LCC-HVDC送出系统阻抗特性和振荡机理分析。首先,研究LCC-HVDC送端交流端口阻抗... 详细信息

该文基于系列文章1建立的电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)阻抗模型,开展新能源基地经LCC-HVDC送出系统阻抗特性和振荡机理分析。首先,研究LCC-HVDC送端交流端口阻抗与阀本体交流阻抗、交流滤波器阻抗间的构成关系,分析直流线路、受端换流站、受端电网强度对送端换流站阀本体交流阻抗的主导影响;然后,研究送端换流站直流电流环对阀本体交流阻抗的重叠效应,分析送端换流站交流端口阻抗次/超同步频段负阻尼特性形成机理,并论述受端换流站和受端电网强度对送端交流端口阻抗特性的交互影响;接下来,建立新能源基地经LCC-HVDC送出系统等值模型,研究送端系统振荡边界条件,阐明LCC-HVDC对新能源并网点阻抗特性影响的变化规律,揭示直驱风机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)、双馈风机(doubly-fed induction generator,DFIG)、光伏(photovoltaic,PV)不同类型新能源基地经LCC-HVDC送出系统次/超同步振荡机理;最后,不同类型新能源基地经LCC-HVDC送出系统仿真结果验证了该文提出的次/超同步振荡机理的正确性和通用性。

关键词：新能源发电电网换相换流器型高压直流阻抗特性振荡机理

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风电网源波动对并网点等值阻抗估计影响及电网阻抗在线辨识

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电网技术 2024年第6期48卷 2376-2384,I0037页

作者：李春彦李少林王伟胜秦世耀李庆可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

风电等新能源发电并网性能对电网强度较为敏感,作为衡量新能源场站接入点电网强度的重要指标,风电场并网点电网侧的戴维南等值阻抗在线辨识对风电稳定运行风险评估及策略优化意义重大。首先介绍了戴维南等值阻抗估计原理,揭示了网源两... 详细信息

风电等新能源发电并网性能对电网强度较为敏感,作为衡量新能源场站接入点电网强度的重要指标,风电场并网点电网侧的戴维南等值阻抗在线辨识对风电稳定运行风险评估及策略优化意义重大。首先介绍了戴维南等值阻抗估计原理,揭示了网源两侧波动对等值阻抗辨识精度的影响与变化规律,明确了实现等值阻抗准确辨识及在线应用的波动数据筛选原则。在此基础上,设计了测量点电压相量和功率波动信息相融合的数据筛选指标,提出了网源数据波动特征筛选与等值阻抗线性关系描述相结合的电网阻抗的在线辨识方法,有效克服了复杂网源条件下等值阻抗辨识误差大的问题。最后通过仿真和现场实测数据证明了理论分析与所提方法的准确性与有效性。

关键词：风电并网点戴维南等值阻抗辨识

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山东半岛附近海域风、浪能资源联合评估

太阳能学报 2024年第9期45卷 603-610页

作者：曹飞飞覃小苏李妍妮史宏达袁宁中国海洋大学工程学院青岛266100 山东省海洋工程重点实验室青岛266100 青岛市海洋可再生能源重点实验室青岛266100

采用ERA5风场驱动第三代浅海海浪数值模式(SWAN),构建山东半岛附近海域波浪模型,得到30 a同步风浪数据,对海上风能和波浪能进行联合评估。评估分析海上风能和波浪能的能源潜力、稳定性及两种资源的相关性、互补性,可为未来风浪资源联合... 详细信息

采用ERA5风场驱动第三代浅海海浪数值模式(SWAN),构建山东半岛附近海域波浪模型,得到30 a同步风浪数据,对海上风能和波浪能进行联合评估。评估分析海上风能和波浪能的能源潜力、稳定性及两种资源的相关性、互补性,可为未来风浪资源联合开发提供依据。研究结果表明,该海域风能和波浪能资源丰富,有明显的季节变化特征,冬季资源最为丰富且稳定性较高。两种资源在近岸海域的互补性更强,在渤海西部和黄海北部的近岸海域相关性相对较低,具有更高的联合开发潜力。

关键词：海上风能波浪能相关性互补性联合评估 SWAN ERA5

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水平偏心摆波能装置运动获能特性研究

太阳能学报 2024年第1期45卷 382-388页

作者：曹飞飞赵致磊江小强史宏达中国海洋大学工程学院青岛266100 中国海洋大学山东省海洋工程重点实验室青岛266100 青岛市海洋可再生能源重点实验室青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室青岛266237

以水平偏心摆波能装置为对象,通过物理模型试验和数值模拟,对装置在单自由度和多自由度下的运动和获能规律进行研究。不同波周期下,摆体出现小幅振荡、旋转和振荡旋转三种运动状态。研究表明,装置在单自由度下出现对获能不利的“锁停”... 详细信息

以水平偏心摆波能装置为对象,通过物理模型试验和数值模拟,对装置在单自由度和多自由度下的运动和获能规律进行研究。不同波周期下,摆体出现小幅振荡、旋转和振荡旋转三种运动状态。研究表明,装置在单自由度下出现对获能不利的“锁停”现象,而多自由度的获能相对较好,平均功率随波浪周期出现两次峰值。第一次峰值对应波周期与能量输出(PTO)阻尼和摆臂长度正相关,峰值与PTO阻尼正相关;第二次峰值及对应波周期与外浮体轴比正相关。

关键词：波浪能转换浮体摆体轴比摆臂长度 PTO阻尼

高电流密度PEM水电解OER催化材料研究现状与分析

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新能源进展 2024年第2期12卷 133-140页

作者：王志达卢卓信史言郭常青谭弘毅申丽莎涂志明闫常峰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

因强酸性、高过电位以及强氧化环境等问题,商业化质子交换膜(PEM)水电解析氧(OER)阳极需采用高载量的贵金属材料,且目前尚无替代的非贵金属催化剂,导致成本居高不下。以高电流密度(HCD)提升功率密度是PEM水电解未来发展趋势,但随着电流... 详细信息

因强酸性、高过电位以及强氧化环境等问题,商业化质子交换膜(PEM)水电解析氧(OER)阳极需采用高载量的贵金属材料,且目前尚无替代的非贵金属催化剂,导致成本居高不下。以高电流密度(HCD)提升功率密度是PEM水电解未来发展趋势,但随着电流密度升高,水电解反应过电位也近似线性增长,需要催化材料更高的电导率和更快的物质运输,以降低电流和电解效率的损失。因此,开发高性能OER催化剂对推动PEM水电解制氢产业的发展意义重大。介绍了PEM水电解与可再生能源的契合性,从OER四电子反应机理出发,揭示OER催化剂研究意义;结合已有的研究报道,从形貌尺寸、表面结构、传电能力、电化学反应微环境等四方面,分析了高电流密度下OER催化材料的研究现状及其提高PEM水电解传输效率的原因;对高电流密度PEM水电解OER催化材料未来的发展趋势提出建议并进行了展望。

关键词：质子交换膜高电流密度析氧反应阳极催化材料结构设计