期刊信息
双月刊，2014年12月创刊
主管单位：南方电网数字传媒科技有限公司
主办单位：中国能源建设集团
广东省电力设计研究院有限公司
编 辑：《南方能源建设》编辑部
出 版：
《南方能源观察》杂志社有限公司
名誉主任委员：杜祥琬 院士
主任委员：彭雪平 全国工程勘察设计大师
联合主编：杨勇平院士 范永春正高级工程师
副 主 编：张春文
编辑部主任：郑文棠
地 址：广州市黄埔区科学城天丰路1号
电 话：(020)32116683; 32115630
标准刊号：ISSN 2095-8676
CN 44-1715/TK
下载中心
Email alert
RSS专辑征稿围绕双碳领域学术前沿和热点问题，不定期刊出特约专栏、专题和专刊。
优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.****.*.**
摘要:
目的 旨在探索一种新型的漂浮式海上光伏系统，该系统不仅能够有效收集海上太阳能资源，还能实现智能化气候预警功能。 方法 研究通过结合海上光伏技术与智能化气象监测技术，构建一种可行的智能化海上光伏气候预警平台。首先，利用漂浮式海上光伏平台将太阳能转化为电能；其次，通过智能化监测系统实时监测海洋天气状况并发出预警，以提高光伏发电的可靠性。 结果 试验表明，该漂浮式海上光伏系统能够在不同海域及气象条件下有效收集太阳能，并利用智能化气象监测系统及时预警海洋气象变化。 结论 研究发现该平台具有广阔的应用前景和市场潜力，可为海洋可再生能源发展提供借鉴，并向相关研究与实践提供思路与方法。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024.4.01
摘要:
目的 为解决太阳能海水淡化器件成本高、制备工艺复杂的难题，本研究选择具有重量轻、成本低、合成及提纯工艺简单等优点的有机小分子光热材料作为太阳能吸收材料。 方法 利用一种有机共轭小分子Y6，与低成本的纤维素纸结合，制备了在350~1000 nm范围内宽光谱吸收的高光热转换性能的Janus结构水蒸发器。 结果 蒸发器的下表面具有高效的水粘附性，利于高速集水，而蒸发器的上表面具有拒水性，能够达到理想的自漂浮能力。并且每3.14 cm2的器件仅需0.5 mg光热材料就能实现超过70 ℃的温度，节约用料优势明显。 结论 在1.0 kW/m2太阳光辐照下，基于Y6的蒸发器的光热能量转换效率为64.4%，蒸发速率高达1.13 kg/(m2·h)，明显高于对照的纤维素纸蒸发器。经过太阳能蒸发脱盐后，得到的纯化水的离子浓度相比于初始的模拟海水显著降低4~6个数量级。该蒸发器与热电器件集成，在1.0 kW/m2太阳光照射下，蒸发速率达到1.02 kg/(m2·h)，同时还产生了55 mV的输出电压。研究结果表明，基于有机小分子Y6的太阳能蒸发器，在光热水净化和热电发电协同作用方面具有良好的应用前景。
当前状态:
, 最新更新时间:
摘要:
目的 在常规电阻撕裂模方程的基础上加入反常电子粘滞性，用圆柱位形的磁流体动力学，对由反常电子粘滞性引起的双撕裂模的非线性发展做了数值研究。 方法 通过对非线性发展阶段磁岛和磁力线的演化分析，详细研究了两个有理面间距分别为较大、中等、较小3种情况下，由反常电子粘滞性引起的双撕裂模非线性发展的不同阶段的磁场拓扑结构的变化以及相关动力学特征，探讨了非线性发展的驱动问题。 结果 研究表明，两个有理面的间距的大小，对双撕裂模非线性发展有很大影响。间距中等时，会发生快速磁重联，对位形破坏最快最大。 结论 研究结果对托卡马克的位形设计和运行时的控制提供了参考。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024.5.10
摘要:
目的 工业园区作为我国工业化与城市化发展的重要载体，在提供大量基础设施和公共服务的同时也成为我国碳排放的主要源头，是实现我国碳达峰、碳中和目标的重要切入点和着力点。为实现工业园区碳排放精细化管理，提出了工业园区碳排放转移过程分析与“双碳”路径优化决策理论研究框架。 方法 首先，分析工业园区范围内能源、工业、建筑、交通、基础设施等业务场景的碳排放特性，建立基于清单分析法的工业园区碳排放核算模型；其次，考虑工业总产值、产业结构、能源结构、能源消耗量等因素对碳排放的影响，建立基于STIRPAT方法的碳排放影响因素分解模型；最后，分析数字化技术赋能绿色低碳转型的作用机理与影响路径，提出“双碳”路径优化决策方案。 结果 以江西省赣州经开区为研究对象，计算2020—2022年工业园区的碳排放量和碳排放强度，识别碳排放量增加的主要影响因素，从产业结构、能源结构、政策制度和平台建设4个方面规划了工业园区“双碳”转型路径。 结论 研究表明，所提模型能够充分提炼工业园区统计数据的信息，具有科学性和有效性，为工业园区“双碳”转型路径决策与园区数字化碳管理工业互联网平台建设提供了理论支撑。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.gedi.issn2095-8676.****.**.***
摘要:
目的 “节能减排”是近些年来国家对工业项目的技术要求，变频技术可使工艺设备在不同工况下调整出力，从而节约资源。但变频器属于电力电子设备，IGBT元件本身故障率相对较高，且对运行环境要求苛刻，因此提高高压变频器的安全性、运行可靠性十分重要。 方法 在高压变频器个别功率单元故障退出情况下，依据中性点漂移技术，调整中性点位置及三相电压之间的夹角，使高压变频器可以在旁路掉部分故障功率单元后仍可以正常运行；将高压变频器的实时状态送至DCS，根据DCS逻辑组态，实现高压变频器整机自动旁路技术；设置单独的高压变频器室，通过空调、通风、风道系统等，为高压变频器提供一个相对较好的运行环境。 结果 通过对高压变频器采取内部策略和外部环境策略后，高压变频器的故障率有所降低，延长了高压变频器的无故障安全运行时间。 结论 采用中性点漂移技术及整机自动旁路技术，可以降低高压变频器的故障概率及频次；联合改善运行环境的温度和湿度条件，可以提高变频器持续可靠运行时间，对提高变频器的安全性及运行可靠性有显著帮助。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2023-327
摘要:
目的 核聚变作为一种新型核能利用形式，其清洁绿色特性被视为人类未来的“终极能源”，也是我国在能源发展道路上的必经之路。在热核聚变发电厂中，CFETR（China Fusion Engineering Test Reactor，中国聚变工程实验堆）聚变反应堆具有一定周期性、脉冲式的输出特性，而汽轮发电机组的运行是稳定、连续的，因此核岛和常规岛之间需配有储能岛以进行储能缓冲；为实现其储能缓冲的功能，储能系统需选择合适的运行模式。 方法 核岛与常规岛耦合运行或解耦运行，对应着储能系统不同的运行模式；文章基于CFETR核岛侧的功率输出特性，从系统配置、设备选型和运行控制等方面对储能系统运行模式的不同方案进行分析和对比。 结果 研究结果表明，核岛与常规岛的解耦运行模式在常规岛发电效率、设备设计技术成熟性和机组运行控制上都更具优势，因此推荐热核聚变发电厂储能系统采用解耦运行模式。 结论 储能系统解耦的运行模式方案大都采用成熟技术，可进行规模化的商业应用，因此可为实现热核聚变发电厂的商业化设计提供支撑。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2023-132
摘要:
目的 主要探讨海上漂浮光伏电站防雷设计的原理、方法及措施，以满足海上漂浮光伏电站在恶劣气候情况下的安全运行。 方法 通过对海洋环境、海上漂浮光伏电站结构和雷电特征等因素进行深入分析，文章提出了一系列有效的防雷措施。首先，采用金属结构能够提高漂浮光伏电站的耐雷能力。其次，安装避雷针能够吸收和释放雷电能量，降低雷电对电站的影响。此外，建立地网能够有效分散地面电势，降低雷击风险。绝缘材料的使用有助于减少雷电对电站设备的直接侵袭。同时，安装监测设备可以实时监测雷电活动，及时采取应对措施。定期检查和维护是保障防雷系统稳定运行的重要环节。 结果 详细阐述了每一项防雷措施的原理和实施方法，同时针对防雷设计中的一些技术难题提出了解决思路。例如，如何确保避雷针的良好接地，如何选取合适的绝缘材料等。这些成果为海上漂浮光伏电站的防雷能力提升提供了有效参考。 结论 研究的成果将有助于提高海上漂浮光伏电站的防雷能力，保障电站的安全运行。在充分考虑海洋环境、海上漂浮光伏电站结构和雷电特征等因素的基础上，采取合适的防雷措施，能够有效降低雷击风险，确保电站的稳定运行。这对于推动可再生能源发展，保护环境具有重要意义。进一步研究可对防雷设计提供更多的参考和指导，以应对未来更为复杂和恶劣的气候条件。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024-029
摘要:
目的 近年来，聚变装置的装机容量在不断增加，其电源系统需要输出高幅值、长脉冲的功率，对电网造成了极强的功率冲击，严重时会导致电源脱网，严重威胁聚变装置的安全。同时，高幅值脉冲也使电源系统的设计存在大量冗余。 方法 为了解决这两个问题，提出了带储能装置的新型聚变电源拓扑，通过在电源系统中加装储能装置，缓冲脉冲功率对电网的冲击。在电源运行过程中，电网提供稳态功率，储能装置提供脉冲功率，有效降低电源的成本。 结果 根据工业供配电经验，得出了不同拓扑中主要元件的选型计算公式。最终根据仿真数据，对不同电源拓扑的成本展开分析对比。 结论 证明了新型电源不仅可以减小对电网的功率冲击，提高电源系统的能量利用率，也可以降低变压器容量，具有一定的成本优势。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024.6.01
摘要:
目的 随着对火电机组灵活调峰的需求骤增及信息技术的飞速发展，火电企业正由传统运行及管理模式，向更加清洁、高效、可靠的数字化及智能化方向发展，如何提高燃煤机组灵活调峰过程中的智能化、精准化及可靠性，已成为行业内人员所关注的重点问题。 方法 文章针对深度调峰的背景需求，首先对燃煤锅炉灵活调峰中的典型问题进行总结，同时分析了应用于锅炉的控制理论整体发展状况。基于此，分别从锅炉燃烧性能优化控制、宽负荷脱硝精准控制、锅炉运行能效控制、主辅机设备监测及诊断等4个方面对基于智能控制的燃煤锅炉灵活调峰算法模型及应用进行了综合分析。 结果 在此基础上，详细探讨了智能控制理论及模型在燃煤锅炉灵活调峰中的研究进展及应用效果。 结论 目前，基于燃煤锅炉灵活调峰过程中的常见问题，需要在燃烧组织方式稳燃能力深度提升的基础上，提高基础数据获取准确性，促进数据及知识的互补融合，加强多目标优化控制及DCS控制系统优化等，同时兼顾调峰经济性与机组寿命之间的辩证优化关系，从而为提高燃煤锅炉灵活调峰能力提供智能化及精准化解决方案。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024.5.06
摘要:
目的 红树林生态系统具有极高的固碳能力，是全球碳循环的重要部分。探索其碳汇潜力可促进减缓和适应气候变化，为我国碳达峰与碳中和提供一种潜在的海洋方案。 方法 本研究通过研究红树林蓝碳评估的方法学，开展广东省碳储量和碳汇潜力的估算。广东省红树林碳储量约为3 222 034.79 t C，其中植被碳储量约为1 094 464.79 t C，土壤碳储量约为2 127 570 t C。不同红树林群落中，桐花林的植被碳储量含量最高，约为1 508 930.79 t C，其次依次为白骨壤、秋茄、无瓣海桑，植被碳储量分别约为1 508 930.79 t C、859 115.16 t C、193 295.54 t C和660 693.3 t C。 结果 根据《红树林保护修复专项行动计划（2020－2025年）》，2025年广东省营造红树林55.00 km2，碳汇潜力可增加36 171.49 t CO2-e ~99 890.67 t CO2-e，有较大的碳汇潜力。 结论 本研究可为广东省红树林碳汇造林提供科学依据，对我国碳达峰与碳中和事业具有重要意义。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.16516/j.ceec.2024.3.07
摘要:
目的 磁约束聚变研究中，电子回旋加热和电流驱动（ECH & CD）手段应用广泛，包括但不限于等离子体的启动、加热、无感电流驱动和磁流体不稳定性控制等。近年来，针对未来聚变堆发展需求，电子回旋加热（ECH）相关技术得到了长足发展，ECH已成为磁约束聚变装置中主要的辅助加热手段之一。 方法 首先对ECH系统进行简介，阐述了其组成部分、特点和应用现状；然后重点从4个方面论述了目前ECH系统相关技术的发展现状与趋势。 结果 结合ECH相关技术的研究现状及应用需求，得出各相关技术发展的重难点。 结论 文章立足于ECH相关技术的发展现状与趋势，从高频以及多频回旋管（微波源）、ECH系统智能控制技术、高效电流驱动技术以及基于回旋管的相干汤姆逊散射技术等多个方面，对ECH系统相关技术的未来研究方向及应用进行了展望。
2024, 11(2): 1-16
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.01
摘要:
目的 在“双碳”目标及“海洋强国”战略背景下，以海上风电为代表的海洋可再生能源和以海洋牧场为代表的海洋资源融合发展是未来海洋资源开发利用的新方向、新形势、新机遇。文章针对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术进行了综述分析，以向国内相关研究和工程项目提供技术参考。 方法 以我国海洋资源融合开发需求为导向，分析海上风电与海洋牧场融合全球发展趋势，明确我国风渔融合发展的现状与短板；在此基础上，重点剖析了海上风电与海洋牧场融合发展的融合模式、装备设计、工程案例及关键技术问题，最后对我国海上风电与海洋牧场融合发展进行了未来展望。 结果 通过对海上风电与海洋牧场融合发展模式及关键技术问题进行梳理分析，阐明了瓶颈问题及技术挑战，指出了未来突破方向，为我国海上资源综合开发利用提供了科学指导和参考依据。 结论 文章说明了海上风电与海洋牧场融合发展的必要性和可行性，提出了我国海上风电与海洋牧场融合的可行途径。
2024, 11(2): 17-30
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.02
摘要:
Introduction A comparative research was conducted to investigate the variation rules of motion responses in various degrees of freedom (DOF) and towline forces in the towing process of three-column submerged floating offshore wind turbines (TC-SFOWT) and four-column submerged floating offshore wind turbines (FC-SFOWT) under different working conditions, through a physical model test using a DTU 10 MW wind turbine. Method Firstly, a free attenuation test was carried out in still water. Then towing process tests were carried out in regular wave and irregular wave environments. The research focuses on the effects of different towline point heights, wave heights, and wave periods on the towing process of SFOWTs. Result These tests yielded the following findings. (1) The analysis related to heave, roll, and pitch natural vibration periods of SFOWTs reveals that the difference in natural vibration periods between the two SFOWT structures in the same DOF is within 5 seconds, the TC-SFOWT exhibits a smaller heave acceleration and longer natural periods of pitch and roll; (2) As wave height increases, the response of SFOWTs in each DOF and the towline force also increase, and the increase in wave height has a greater influence on the heave acceleration and roll angle of the TC-SFOWT under both regular wave and irregular wave conditions, while it has a smaller impact on the pitch angle and towline force; (3) When the wave period differs greatly from the natural period of SFOWTs, an increase in wave period results in a decreasing trend in the SFOWTs' responses across various DOFs, except for heave acceleration; (4) When the towline point is flush with the water level, the towline force amplitudes of the TC-SFOWT and FC-SFOWT are respectively 11.1% and 14.7% lower than those of the other two working conditions. Conclusion In conclusion, the towing motion performance of the FC-SFOWT is better. In actual engineering practices, the towline point height when the structure is self-floating should be arranged at the water surface line, so as to reduce motion response during the towing process.
2024, 11(2): 31-41
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.03
摘要:
目的 文章旨在探索10 MW级半潜型浮式风机的一体化计算方法并分析其在40～50 m近海深水区的耦合动力响应特性。 方法 以10 MW混凝土半潜型浮式风机为例，构建一体化时域数值计算模型，统计分析其额定发电和极端工况下的平台动力响应和系泊张力特征。 结果 平台水平运动主要受波浪荷载、风荷载和系泊刚度特性的影响，最大水平运动和系泊张力发生在生存工况，垂向运动主要受波浪荷载影响，摇摆运动的均值主要受风荷载影响，上述浮式风机动力响应均满足设计指标。 结论 一体化数值计算方法较好地考虑浮式风机耦合动力特性，由于水深限制，近海深水区的海上漂浮式风机对水平运动约束和系泊非线性问题的优化更为重要，响应极值主要发生在极端工况，上述结论为此类漂浮式海上风机基础结构的研究与设计工作提供了一定的参考。
2024, 11(2): 42-50
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.04
摘要:
目的 在“双碳”背景下，我国沿海省市逐步加大向海洋开发清洁能源的力度。海上风电场建设已经初具规模并已逐步实现平价上网，海上漂浮式光伏（Floating Photovoltaic，FPV）试点项目正在不断涌现。探索多种海洋资源的综合开发，在能源领域集约用海，打造海上综合能源系统，对于沿海省份高质量地实现碳中和具有重要意义。 方法 总结了目前国内外海上FPV技术发展及工程试点情况，分析了各种海上FPV技术的优势及挑战，预测了在中国近海发展FPV的市场规模，提出并探讨了海上FPV与海上其他基础设施的融合发展方式，并结合案例给出了融合建设场景及经济性分析。 结果 海上FPV技术目前总体处于试验和试点阶段，未来在国内外市场应用空间广阔，其主要技术难点是浮体在严苛海洋环境条件下的生存能力，现有试点工程单位造价相对较高，但与其他海洋设施结合发展潜力巨大。 结论 海上漂浮式光伏与海上风电等其他海上设施融合建设可以有效提高能源设施的利用效率，降低建设和运行的成本。海上风光互补还较好地解决了单一能源供应的稳定性和安全性问题。
2024, 11(2): 51-58
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.05
摘要:
目的 海上风电项目众多设备位于海洋之上，交通不便导致运维检修难度大。海上设备信息的快速、无延迟、安全送达陆上显得格外重要。针对通信系统的特殊需求，文章提出了基于5G技术的海上风电场通信系统方案。 方法 首先建立信号覆盖面大、可靠性强的PTN+一体化小基站，再将5G一体化小基站和PTN网关融为一体，通过宽带PTN接入，实现快速、便捷的5G信号覆盖，并采用特定带宽的5G网络，提高通信系统的安全性。 结果 基于PTN+一体化小基站方式的5G通信系统建成后，实现了基于光传输的、支持多业务且利用特定带宽的IP传输。此系统可以帮助规划梳理各风机子系统，实现风机内部全方位信号覆盖，并可以将风机、海上升压站等设备运行状态及数据快速、安全的传输到陆上运维中心，解决风机多子系统、多业务实时安全传输困难的问题。 结论 研究的5G通信系统改善了海上风电通信，并利用特定带宽和新兴技术，实现了海上风电场的通信及时性和可靠性，提高了海上风电场海上运维人员的沟通效率，符合海上风电项目海上设备的通信需求，有望在工程中应用推广。
2024, 11(2): 59-67
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.06
摘要:
目的 在近海浅水海上风电场场址资源日益稀缺，场址逐步向深远海、大型化、基地化发展的背景下，探讨一种交能融合的分布式海上风电，以规避开放式水域的大型海上风电场常出现的涉海范围广、征海面积大、影响通航安全等问题。 方法 基于已建或正在规划的大型港区配套建设的防波堤进行优选场址，在分析港池与防波堤的功能与布置的基础上，通过对海上风力发电机组及海底电缆的优化布置，可实现技术与经济、政策与环境等多方面的提升。 结果 对比国内数十个开放式水域已建海上风电工程，基于交能融合的分布式海上风电场可显著地缩小场址涉海范围、减少征海面积，并降低对周边区域船舶海上通行的影响，是一种相对安全、经济、环保的海上风电场址类型。 结论 通过对交能融合的分布式海上风电选址与布置的探讨，阐述了该类型海上风电场在节约用海、减少海上碍航物、捆绑送出和就地消纳、施工与运维等多方面的优点，并可将其作为现阶段单一海上风电类型的重要补充，成为一种新的增量海上风电场址资源。
2024, 11(2): 68-81
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.07
摘要:
目的 文章旨在推动海上风电基础的优化设计，将理论更加完善，模拟结果更加符合实际的高级岩土本构模型推广至实际工程应用。 方法 首先介绍了一种高级本构模型：UH模型（Unified Hardening model，统一硬化本构模型）的理论框架，随后对其进行了面向实际工程应用需求的修正，最后将修正后的模型应用在大直径单桩桩-土分析中，并对结果进行了宏观和单元层面的分析以验证其有效性与实用性。 结果 经过修正和验证，得到了适用于实际工程问题的UH_G0模型。该模型将原始UH模型中的参数“初始孔隙比”替换为“超固结比”；并引入Andersen经验公式，将剪切模量与本构参数κ解耦，显著提升了原始UH模型的初始剪切刚度，使得UH模型对变形（刚度）敏感的边值问题具有适用性。 结论 UH模型作为理论框架清晰，参数物理意义明确的高级本构模型具有较好的实际工程应用潜力。研究进行的面向工程设计需求的两项修正是必要的，二者分别提高了UH模型实际应用于边值问题的便捷性和初始刚度计算的准确性。修正后的UH_G0模型在有限元模拟过程中表现出对实际工程问题良好的有效性与实用性。
2024, 11(2): 82-92
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.08
摘要:
目的 海上风电产业是全球新能源发展道路上最具先导性和战略性的新兴产业之一。文章以应用于海上风电基础中的倾斜螺旋群桩基础为研究对象，系统地研究了其承载特性。作为一种具有广阔应用前景的新型基础型式，对其承载特性进行精准研究对后续倾斜螺旋群桩基础的普及应用及海上风电行业发展有着重要意义。 方法 通过有限元软件系统地研究了桩数、桩间距和倾斜角度等变量对倾斜螺旋群桩承载特性的影响，进而得出了多种工况下螺旋桩的群桩效应系数及承载力随桩数、倾斜角度和桩间距的变化规律。 结果 结果表明：倾斜螺旋群桩相较于单桩基桩承载力提升了15%左右，群桩效率系数随桩数增加而增大；群桩基础承载力随桩间距呈正相关变化趋势，桩间距越小中心土体压力叠加越显著，在桩间距取值范围内，极限承载力变化幅值为4%左右；倾角越大，倾斜螺旋群桩基础受压承载力性能越优异，群桩受压效率系数也随之增大，受压承载时8°倾角较为高效；受拉拔作用时，倾斜螺旋群桩上部土体受到扰动较小，倾斜群桩基础受桩间距的影响程度更大，群桩中心处土体竖向位移极值深度随桩间距增大而逐渐上移；受压作用时，倾斜螺旋群桩对土体影响范围更大，桩间相互影响更为稳定，群桩中心处土体竖向位移极值深度与桩间距、倾角无明显相关关系。 结论 研究成果可为我国海上风电螺旋群桩基础建设提供一定的研究思路及手段，对倾斜螺旋群桩基础尺寸设计及承载力评估具有一定的参考意义，有一定的科学意义和工程应用价值。
2024, 11(2): 93-101
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.09
摘要:
目的 全球气候变化及其负面影响是人类面临的严峻挑战。加快建设新型能源体系，推动能源绿色低碳转型，是应对气候变化挑战的关键。构建新型电力系统，是规划建设新型能源体系的中心环节。 方法 描述并分析了以新能源为主体的新型电力系统构建6个阶段的特征、挑战及储能可发挥的作用；提出储能，特别是长持续时间储能，是构建新型电力系统的关键技术。 结果 为应对国内长持续时间储能存在的概念模糊、技术体系不清晰、研发体系不明确等现状，通过分析国际主流机构用例，给出了长持续时间储能的概念体系，涵盖机械储能、储热、电化学储能、化学储能4个类别的长持续时间储能技术体系，描述了发达国家的研发动态。 结论 期待相关内容可以对国内长持续时间储能的研发及应用起到借鉴作用。
2024, 11(2): 102-111
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.10
摘要:
目的 随着新能源的大规模应用，新能源发电并网面临的挑战不断突显，储能系统的重要性日益上升。二氧化碳储能（Carbon Dioxide Energy Storage，CES）技术是近年来兴起的一种压缩气体储能技术，具有储能密度大、寿命长、系统设计灵活等优势。其中液态二氧化碳储能（Liquid Carbon Dioxide Energy Storage，LCES）技术在系统高压侧和低压侧均采用液相存储二氧化碳，储能密度高、运行稳定性强。 方法 文章首先介绍了LCES系统的运行原理和关键技术指标，指出二氧化碳液化的重要性和常见工艺。然后介绍了针对LCES系统低压侧CO2液化的研究现状，包括采用混合储能工质、自冷凝、利用LNG冷能、采用蓄冷器，详细分析了各种方式的特点。 结果 研究表明，采用蓄冷器是最具优势的方式。进一步分析蓄冷液化面临的技术挑战及发展前景具有必要性。 结论 研究为LCES系统CO2液化技术的进一步发展提供了指导。
2024, 11(2): 112-124
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.11
摘要:
目的 构建以新能源为主体的新型电力系统，储能成为必不可少的支撑技术。液化空气储能是一种新兴的技术经济可行的大规模储能解决方案，具有广泛的应用前景。Highview Power液化空气储能中试装置是目前唯一公开了现场测试数据的液化空气储能系统。为探究液化空气储能的热力学原理，寻求提升循环效率的方法。 方法 根据Highview Power液化空气储能中试装置的工艺流程建立了热力学建模，利用测试数据验证了热力学模型的准确性。通过㶲分析研究制约循环效率的关键设备，通过控制变量法研究关键操作参数对储能过程和释能过程的影响。 结果 结果表明：制约循环效率的关键设备是循环压缩机和汽化器；增加高压压力和节流后压力、提高增压膨胀机的分流质量和入口温度、回收释能过程回热器的冷量有利于提升储能过程液化率、降低液化能耗；提高释能高压压力和膨胀机组入口温度有助于提升系统的输出功率和循环效率。 结论 提出了回收压缩热、提高压缩机等熵效率、减小汽化器换热温差等改进措施以提升循环效率。
2024, 11(2): 125-138
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.12
摘要:
目的 为了降低光伏发电给电网带来的频率扰动，并进一步提升调频效果，提出了一种基于MPC（Model Predictive Control）的光-储协同调频优化策略，分析了该策略的基本原理、控制流程、约束条件、目标函数并优化了权重系数。 方法 构建了一个基于MPC的光-储并网系统模型，并根据该模型推导出了非线性状态空间方程。为了验证该策略的调频效果，设置了4种不同的仿真环境：无储能、带电池储能、带混合储能以及文章提出的策略。 结果 仿真结果表明：与其他场景相比，所提出的策略在调频效果上是最优的，无储能的条件下调频效果是最差的，此外，采用混合储能的调频方法优于使用电池储能的方法。 结论 在MATLLAB/Simulink平台上验证了所提策略的有效性。在光伏发电系统中，对储能和光伏最大功率点跟踪进行优化控制，能使电网频率更加稳定，从而提高整个系统的稳定性。该研究成果可为光伏发电并网提供参考依据。
2024, 11(2): 139-145
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.13
摘要:
目的 锂离子电池储能技术在近年来得到快速发展和广泛应用，但在实际应用中发现具体使用工况对锂离子电池储能的实际使用寿命和盈利能力有着巨大影响，文章旨在研究使用工况对于锂离子电池电化学性能的影响，为今后的锂离子电池储能项目建设提供参考。 方法 测试并分析工作荷电区间、放电倍率、工作温度对锂离子电池实际工作性能的影响。 结果 充放电荷电区间、使用倍率、工作温度都会对锂离子电池的实际工作性能产生巨大影响。一方面，适当调节充放电荷电区间会明显提高电池的使用寿命；另一方面，目前调频储能项目常用的2 C配置方式会明显降低锂离子电池的使用寿命，而将倍率降低至1 C配置虽然会增加初始投资，但有望获得更低的周期度电成本。此外，温度控制对锂离子电池的使用寿命也极为重要，即使是个位数的温度差异也有可能造成长期使用后显著的电池不一致性。 结论 锂离子电池储能具有响应速度快、调节精度高、配置灵活等优点，随着“碳达峰、碳中和”工作的深入和电力市场的逐步建设，锂离子电池储能将会在提高电能质量方面发挥重要作用。注重使用工况对于锂离子电池性能的影响将会进一步提高锂离子电池储能的使用效能。要根据实际应用需求实际设计电池的使用工况，并以此为依据配置锂离子电池储能各项参数指标，从而赋予锂离子电池储能更加优异的性能，助力我国“双碳”目标的实现。
2024, 11(2): 146-153
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.14
摘要:
目的 压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势，是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术，成为未来储能重点布局的方向。在此背景下，文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述，分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案，以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。 方法 文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍；对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述，分析了大规模压缩空气储能用的关键设备；并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例；最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。 结果 结果表明：蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术，且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向，也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时，系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。 结论 压缩空气储能作为一种长时储能，对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。
2024, 11(2): 154-161
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.15
摘要:
目的 压缩空气储能系统储气库容大、储气压力高，往往需要采用地下盐穴储气库，项目开发受制于盐穴资源的稀缺性。压缩二氧化碳储能系统采用常压柔性气膜储气仓储存二氧化碳气体，气膜仓体积巨大，占地面积过大，难以满足建设用地指标有要求的工业园区。为了实现气体压缩储能在工业园区的广泛应用，提出了一种双工质气体压缩储能系统。 方法 系统整合压缩空气储能与压缩二氧化碳储能两个系统，并共用储气库。储气库采用特殊设计的承压容器，由柔性隔膜分隔成等压且可缩放的空气腔和二氧化碳气腔。系统通过压缩空气回路和压缩二氧化碳回路的协同工作实现储能和释能，并保持储气库维持恒压运行。为了评估系统的储能效果及能量密度，对基于3 MPa储气压力地面储气库方式的100 MW/400 MWh储能系统进行初步的热力学计算，并对工程可行性进行分析。 结果 结果表明：系统的储能效率为70.20%；能量密度为3.85 kWh/m3。系统适合工业园区配套储能，并可发挥其电、气、冷、热多联供的功能，相比电化学储能，具有显著的商业竞争力优势。 结论 针对工业园区储能场景，双工质气体压缩储能选址灵活、技术可行、设备成熟、成本可控，具有重大的潜在商业价值。
2024, 11(2): 162-171
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.16
摘要:
目的 燃料电池汽车产业作为氢能发展的主要赛道之一，在交通领域脱碳转型过程中承担着关键角色。针对当前政策环境和产业基础，对中国燃料电池汽车市场发展趋势和挑战展开系统性分析具有必要性。 方法 文章聚焦市场规模、细分方向、装备及氢源价格等市场要素，对政策驱动下的燃料电池汽车市场发展情况进行介绍与分析。 结果 中国燃料电池汽车市场的推广应用效果与政策扶持力度、奖补细则明确程度和地方优势企业带动密切相关；市场已根据主机厂和燃料电池系统配套企业综合竞争力初显头部企业效应；整车和动力系统价格相较2021年下降5%～20%，但综合应用成本尚未达到市场化水平。 结论 尽管中国燃料电池汽车市场化进程仍掣肘于装备制造成本、氢源价格和基础设施配套等因素，但产业发展的决心坚定，将不断随着产品性能验证、基础设施建设、商业模式创新得以稳步发展，展现出更大活力。
2024, 11(2): 172-178
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.17
摘要:
目的 文章旨在研究分析我国水资源对绿氢产业发展的影响，揭示水资源与绿氢产业发展之间的矛盾，分析绿氢产业未来发展趋势，为我国可再生能源制氢项目发展布局提供有益参考。 方法 为了证明水资源会在“三北”等地区限制我国绿氢产业发展，结合实地调研情况和文献材料，从水资源政策、传统化工产业用水和制氢技术等角度进行分析论证。 结果 分析结果表明，在我国水资源相关政策限制下，绿氢产业布局应考虑水资源的制约，大规模制取绿氢以及绿氢对化石能源制氢替代，并不能有效节水，反而会促进化工产业用水量增加；在水资源制约下，我国绿氢产业发展须从全局用水角度考虑布局，并要充分结合既有化工产业的发展趋势，同时应考虑海水等可利用的丰富资源。 结论 我国绿氢产业发展不应忽略了既有政策框架、技术水平、产业布局和既有资源特性的问题，布局绿氢项目时，应充分考虑现状和未来趋势，从全局谋划、产业协调发展、资源有效利用等角度考量，解决水资源对绿氢产业的限制问题。
2024, 11(2): 179-188
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.18
摘要:
目的 “双碳”战略为中国能源发展提出了一条新路径，限制对传统化石能源的使用，就促使中国政府加大对新能源产业发展的支持。光伏作为一种覆盖面最广、最易获取的新能源，成为解决当前能源和环境问题的首选。但如果想要增大其市场规模、实现光伏产业的蓬勃发展，就必须要找出并解决当前阶段光伏的痛点与难点。 方法 文章对中国的光伏全产业链政策进行梳理分析，探究光伏产业激励政策存在的不足之处；并利用2000－2021年A股市场上33家样本企业的数据，建立DEA模型探究政策引导下的中国光伏产业综合创新效益和规模效益；再利用面板回归分析法探究不同地区政策对光伏产业上、中、下游企业创新能力的不同影响。 结果 研究表明：政策补贴对光伏上游企业的创新效益影响更为显著，与东部地区的企业发展成正相关关系，西部地区则相反，存在一定的地区差异性。 结论 应该提高在光伏技术创新层面的政策优惠力度，并结合地区优势进行合理的产业链规划布局。
2024, 11(2): 189-197
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.19
摘要:
目的 改革开放以来，广东在经济建设、能源发展上取得了显著成就。当前广东省经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段。在当今世界“百年未有之大变局”影响和“双碳”目标与产业转型升级的迫切需求下，广东省经济发展与能源消费关系的底层逻辑逐步改变。充分理解能源消耗与经济发展的关系，是最优化资源配置并利用好“双碳”机遇促进中国能源和经济协同高质量发展不可或缺的理论基础。 方法 选取有代表性的关键指标数据整合并使用格兰杰因果性检验量化分析广东省改革开放以来各个发展阶段下能源消费与经济增长的关系。 结果 分析结果显示，在改革开放至今的整个时间段上能源消费与经济增长间体现了不一致的统计关系方向，而20世纪90年代进入工业化中后期后，经济增长是能源消费显著的格兰杰原因。 结论 改革开放以来，广东省在不同发展阶段下能源与经济关系出现变化，工业化中期开始制造业的高速发展带动了能源消费增长，呈现出明显的需求导向特征。
2024, 11(2): 198-207
doi: 10.16516/j.ceec.2024.2.20
摘要:
目的 为了缓解环境污染及淡水短缺等全球性问题，提出了一种将绿色可再生太阳能转换为热能用于海水淡化的环保技术，设计了一种具有全光谱吸收能力的新型纤维膜蒸发器。 方法 首先，采用静电纺丝工艺制备纳米级C@TiO2纤维膜生坯，随后在800 ℃原位碳热还原2 h制备了深黑色的碳基陶瓷C@Ti4O7光热转换材料。 结果 研究结果表明：由于C元素和Ti3+的掺杂以及氧空位缺陷的存在，C@Ti4O7纤维膜具有远低于W-TiO2的带隙，能够很好地吸收波长在200～2500 nm的太阳光。当光照强度为1 kW/m2时，C@Ti4O7纤维膜表面温度能够快速上升至74.55 ℃，漂浮在空气-海水界面处能够使海水的蒸发速率达到1.55 kg/(m2·h)，其光热转换效率高达90.68%。当光照强度为5 kW/m2时，蒸发器能够产生高达460 mV的电信号，而且可在NaCl质量分数为10%的模拟海水中连续工作30 d且表面不结盐。 结论 因此，采用碳基陶瓷C@Ti4O7作为太阳能驱动界面蒸发器的光热转换材料不仅具有高效的光热转换效率，而且有利于大规模扩展，在海水淡化领域具有广阔的应用前景。
编委风采
杜祥琬
彭雪平
杨勇平
范永春
程时杰
李立浧
李焯芬
罗必雄
邱爱慈
饶宏
孙优贤
王成山
王复明
叶奇蓁
周成虎
