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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

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

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

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

考虑电锅炉辅助供热碳捕集机组的电热系统低碳调度

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电网技术 2024年第5期48卷 1907-1917,I0027页

作者：黄一粒周明黄越辉荣俊杰李湃新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 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

我国北方地区的热电联产机组(combined heat and power,CHP)装机容量较大,在供暖期受“以热定电”约束产生大量碳排放。在CHP机组中加入碳捕集设备(carbon capture and storage,CCS)能减少其碳排放,但加剧了CHP机组的电、热耦合,因此,... 详细信息

我国北方地区的热电联产机组(combined heat and power,CHP)装机容量较大,在供暖期受“以热定电”约束产生大量碳排放。在CHP机组中加入碳捕集设备(carbon capture and storage,CCS)能减少其碳排放,但加剧了CHP机组的电、热耦合,因此,该文引入电锅炉及储热装置,为CCS辅助供热,针对含电锅炉辅助供热的CHP-CCS机组的电热系统低碳调度开展研究。首先研究具有储热CHP-CCS机组的运行特性模型,然后建立考虑碳交易成本的含CHP-CCS机组的电热系统低碳调度模型,其中采用模糊机会约束描述风电及负荷的不确定性。最后以改进的IEEE 30节点系统和西北地区某实际系统为算例,分析不同热源容量及置信水平对电热系统运行经济性、碳排放及弃风的作用,给出了电热系统日优化调度方案。

关键词：电热系统碳捕集电锅炉储热装置低碳调度

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

介质阻挡放电部分氧化典型焦油组分混合物的转化特性

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化工进展 2024年

作者：杨岚梅徐彬刘华财杨文申阴秀丽吴创之沈阳化工大学机械与动力工程学院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究开发与应用重点实验室

以典型焦油组分甲苯与苯的混合物为模型化合物，于介质阻挡放电反应器上开展等离子体部分氧化焦油研究。考察O2添加量、放电功率、焦油混合物组成对甲苯与苯转化特性的影响。结果表明，介质阻挡放电部分氧化可高效转化甲苯与苯的混合物... 详细信息

以典型焦油组分甲苯与苯的混合物为模型化合物，于介质阻挡放电反应器上开展等离子体部分氧化焦油研究。考察O2添加量、放电功率、焦油混合物组成对甲苯与苯转化特性的影响。结果表明，介质阻挡放电部分氧化可高效转化甲苯与苯的混合物，300°C下可取得最高100.0%的甲苯转化率和98.2%的苯转化率，相应的总能量效率达34.2g/kWh，产物中CO与CO2选择性之和可达74.8%。提高O2添加量与放电功率可提高甲苯与苯混合物的转化率，并促进气相产物生成。焦油混合物中甲苯与苯比例的变化对气相产物生成和甲苯脱除影响不大，但苯脱除率随其中苯比例的降低而下降。苯基和苄基自由基是甲苯和苯转化过程中的重要中间产物，可与分子碎片反应生成液相产物，并与含氧活性物质反应生成气相产物。

关键词：焦油部分氧化介质阻挡放电低温等离子体

基于点吸收式波能装置风浪联合获能系统动力特性研究

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太阳能学报 2024年第6期45卷 29-36页

作者：于明琦曹飞飞魏志文史宏达姜娟田会元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 上海勘测设计研究院有限公司上海200335

基于风和波浪的伴生关系及波浪能与风能同时获取的可行性,提出一种基于半潜式风力机与点吸收式波能装置的新型风浪联合获能系统。建立考虑等效(PTO)的全过程风-浪-多体耦合时域分析模型,并研究波能装置设计参数对波浪能输出功率的影响规... 详细信息

基于风和波浪的伴生关系及波浪能与风能同时获取的可行性,提出一种基于半潜式风力机与点吸收式波能装置的新型风浪联合获能系统。建立考虑等效(PTO)的全过程风-浪-多体耦合时域分析模型,并研究波能装置设计参数对波浪能输出功率的影响规律,重点研究风浪联合运行海况下新型风浪联合获能系统的结构动力响应特征与获能特性。结果表明,波能装置的安装对平台纵荡运动和系泊系统产生不利影响,对风力涡轮机的影响较小,此外垂荡和纵摇响应均随波能装置的加入得到抑制,纵摇角平均值减小25%,垂荡位移标准差减小42%,与漂浮式风力机相比,联合获能系统的平均输出功率增加17%。

关键词：波浪能转换海上风电时域分析动力响应获能特性联合获能系统