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, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-418
摘要:
目的 作为一种兼具环保性和经济性的物理储能方式，重力储能有望成为未来可再生能源持续发展的重要支撑，但亟需解决重力储能设备运行过程中气动阻力损耗大且不稳定等问题。 方法 文章通过数值模拟方法，综合考虑竖井式重力储能设备运行数量、运行状态、相对位置等因素，模拟位于井道中不同位置的多组动/静设备由起始运动至相互交会全过程，分析关键参数变化对于设备运行期间的气动阻力特性和井道流场分布的影响。在此基础上，设计一种具有良好流线型的导流罩，对加装导流罩的设备进行参数化建模并进行数值模拟计算，分析导流罩结构对设备表面压力分布以及气动阻力的影响。 结果 研究表明：对于单组运行工况，在变速运动阶段受动静交会影响，轿厢气动阻力有所增大；对于多组运行工况，井道截面积减小，气流被压缩后加速流动，轿厢的气动阻力峰值显著增大，且交会后的匀速运行阶段气动阻力的波动性更为明显；增设导流罩后，轿厢的气动阻力明显降低。对于单组运行工况，增设导流罩后轿厢的气动阻力峰值为无导流罩的39.8%；对于多组运行工况，增设导流罩后轿厢的气动阻力峰值为无导流罩的60.2%。 结论 研究通过多工况数值模拟揭示了竖井式重力储能系统气动阻力动态演化机制，证实了加装导流罩设计的有效性，最大降幅达60.2%，为同类竖井式重力储能的结构气动优化设计提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2025-040
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Objective As hydrogen energy has gained new momentum recently, analyzing the economic and social impacts of developing a hydrogen energy sector can inform further policy formation and investment decision making in this regard. Method Considering the increasingly important role of East Asia Summit (EAS) region in both economic growth and green energy transition, we developed a demand-driven model for the hydrogen energy supply chains to comprehensively and quantitatively evaluate the economic and social impacts hydrogen energy development in the EAS region. Result This model provides estimates of the capital investment required, the number of new jobs created, the potential carbon emissions reduction, the subsidies needed in the early stages of development, and the impacts on key energy security indicators. Conclusion We find that hydrogen energy development has a significant job creation effect, and that the total investment the fiscal burden appear to be manageable for countries in the EAS region. In addition to substantial carbon emissions reduction, positive social impacts also include general improvements in energy security indicators.
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-266
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目的 风力发电系统结构复杂，为实现风力发电系统的高效测试和控制算法验证，需要对风力发电系统进行实时仿真。目前市场上缺乏国产的针对风力发电系统的实时仿真验证平台。 方法 提出了一种基于Bladed和HiGale的半实物联合仿真系统架构，通过BHTM实现了Bladed和HiGale的实时联合仿真，用于风力发电系统控制器的硬件在环测试。 结果 文章以典型半直驱永磁同步电机风力发电单元为例，搭建主要由风场模型、机械传动和电气模型构成的硬件在环模型，利用联合仿真平台针对并网控制、变桨控制和低电压穿越3种工况下硬件的性能进行测试。 结论 实验结果一方面验证了并网控制和变桨控制算法的有效性；另一方面也证明了该平台可以在风力发电系统的开发测试阶段提供可靠的技术支持，对于提高系统研发效率、节省研发成本具有重要的工程意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-413
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目的 太阳能电解水制氢系统受限于太阳能的波动性和间歇性、光伏系统的转换效率以及电解槽的性能等因素。通过对太阳能电解水制氢系统性能与稳定性的分析，可以为技术研发提供数据支持，推动系统组件的优化设计，进而加速太阳能电解水制氢技术的商业化进程，助力氢能产业的规模化应用。 方法 文章提出一种太阳能光伏电池间接耦合电解槽制氢系统，研究内容包括光照强度和环境温度对光伏电池输出性能的影响，分析了蓄电池对稳定质子交换膜电解槽输入功率的作用，并基于天津市夏季气候数据，对所提出系统的性能进行了验证和评估。 结果 研究表明：在环境温度恒定的情况下，光照强度的增加会提升光伏发电功率。而在光照强度固定时，环境温度升高则会导致光伏发电功率下降。蓄电池可以很好地稳定电解槽的功率。 结论 通过太阳能电解水制氢系统全天运行动态分析，验证了该系统有助于全天候稳定生产氢气，为大型光伏电池间接耦合电解槽制氢系统提供了宝贵的参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2025-062
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目的 鉴于全球温室气体减排的紧迫性，针对广泛应用于煤炭发电、钢铁、水泥、石油精炼和化工行业的CO2捕集技术，已经开展了全面研究。这项研究旨在为有效控制CO2排放并推动低碳发展提供技术支持。 方法 文章介绍了4种CO2捕集技术的原理、优缺点及应用现状，这4种技术分别是吸收法、膜分离法、低温分离法和吸附法。此外，文章还总结了变温吸附、变压吸附及变压变温吸附的原理、优缺点及研究进展。 结果 研究发现，每种技术和方法都有各自的优缺点。吸收法和吸附法较为经济，但吸收法中广泛使用的化学吸收法容易出现设备腐蚀、溶剂损失以及高能耗等问题。相比之下，吸附法利用吸附剂捕集CO2，不会对设备造成腐蚀，且吸附和再生过程操作简便。在吸附法中，变温吸附的脱附过程较为完全，但能耗较大；变压吸附能耗较低，但吸附容量相对有限；而变压变温吸附在平衡能耗和吸附效果方面展现出一定潜力。 结论 在化工行业中，通过小型模块化设备捕集CO2可以满足特定实验的小规模CO2捕集需求。这种方法具有投资成本低、安装便捷的特点。然而，未来的研究应聚焦于开发高效节能的新型捕集技术，或对现有技术进行优化整合，旨在降低成本、提高捕集效率，从而为全球温室气体减排和可持续发展做出积极贡献。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-410
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目的 氢气泄漏会迅速扩散与周围空气混合形成可燃蒸气云，有可能引发燃烧和爆炸事故，对这一过程进行数值模拟可简单高效地帮助工程设计及现场工作人员合理降低风险。 方法 利用Fluent计算流体动力学软件针对“德令哈PEM电解水制氢示范工程项目”各涉氢设施，如氢气、氧气放散口、20 MPa高压管束和2.8 MPa大容量储罐，在环境风速、环境温度条件下发生连续性泄漏事故后果进行模拟分析。 结果 结果表明：（1）氢气、氧气放散口不会使制氢厂房之外的区域产生氢气燃爆风险或形成富氧环境，主要的潜在危险是明火、电火花等点火源诱发火灾，建议设置静电消除装置，并尽可能将氧气回收利用；（2）针对高压管束和储罐，两者的不同之处表现为高压管束氢泄漏速度快而储罐泄漏时间长，建议在建造防护墙的情况下进一步加装热成像型氢气探测报警装置，限定人员出入并禁止作业人员携带火种、非防爆电子设备进入危险区域。 结论 以上氢气在不同场景的泄漏与扩散规律，为项目实施阶段氢气泄漏安全预警系统设计以及降低风险提供了很好的理论支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-292
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目的 现有的压缩空气储能效率不足，选址也受到储气条件的限制，不利于压缩空气储能的大规模部署。为了提高压缩空气储能的效率，提出了基于燃气轮机的双工质气体压缩储能系统。 方法 将燃气轮机的压缩过程和膨胀过程解耦，借助储气腔恒压储气变容运行方式的双工质储气库，通过空气工质储能回路和CO2工质储能回路的协同运行实现储能和发电。对基于50 MW级工业燃气轮机的双工质气体压缩储能系统进行初步的热力学计算和工程可行性分析。 结果 结果表明：系统的储能效率可达80%，达到抽水蓄能的水平，高于常规气体压缩储能，但低于锂电池储能。系统的造价水平介于抽水蓄能和锂电池储能，略低于盐穴压缩空气储能。 结论 对于天然气、氢能等燃料资源丰富的地区，可将基于燃气轮机的双工质气体压缩储能系统应用于诸如高载能工业、新能源基地和电网等储能场景，具有良好的工程可行性和商业竞争潜力。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-398
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目的 FeCrAl合金以其优良的高温力学性能、抗辐照损伤能力与较高的制备技术成熟度成为耐事故核燃料包壳的候选材料。由于中子辐照代价高、周期长、测试难，该合金的高温-辐照蠕变的相关研究较少。文章研究该合金的高温蠕变和辐照蠕变行为，讨论辐照剂量率、温度及应力等参数对蠕变速率及蠕变本构参数的影响。 方法 通过建立不同晶粒尺寸FeCrAl合金晶体计算模型，采用分子动力学模拟软件LAMMPS，开展了较宽温度、应力和辐照剂量率范围内该合金的蠕变行为模拟。 结果 相比于高温蠕变速率，辐照蠕变速率明显较低。随着蠕变应力升高，高温蠕变速率随应力增长速度逐渐加快，蠕变应力因子由0.9增至2.0左右，其中应力转折点为0.8 GPa。辐照蠕变速率随应力和辐照剂量率的增加呈线性增长趋势，即辐照蠕变应力因子与剂量率因子都接近1.0。随着温度的上升，辐照蠕变速率随剂量率的线性增长速度逐渐增大，辐照蠕变常数随之增加。 结论 高温-辐照条件下FeCrAl合金的蠕变性能主要取决于热蠕变行为，且温度与应力升高加快了该合金的辐照蠕变过程。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-427
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目的 聚焦核聚变能源领域，深入研究相关技术及产业链发展趋势。本文通过对行业发展历程的回顾、现状的剖析以及对未来趋势的预测，全面地对能源技术及产业链发展趋势进行研究。 方法 根据多份权威行业调查报告进行数据分析，梳理核聚变行业的发展历程及现状，分析技术创新趋势及技术领域分布，发现技术、政策、资金三要素之间的内在联系，预测未来行业方向，并借助数据分析揭示未来行业发展趋势。 结果 研究表明：私营企业逐渐成为核聚变行业的重要力量。投资者对核聚变能源潜力的信心不断增强。各国政府颁布政策大大推进了核聚变行业蓬勃发展。美国企业在核聚变各技术领域涉猎最广，涉及领域占比是第二名英国的1.7倍，并远高于其它国家。几乎所有的核聚变公司都将发电作为了主要市场。在衍生领域中，工业热能占整个调查中衍生市场选择的28.6%，成为了大部分公司的主流选择。技术、政策、资金之间存在互相促进的扶持关系。 结论 由近几年核聚变行业的发展规律来看，技术创新将持续推进，资金继续扩容，各国政策持续看好。综合影响下的核聚变能源技术商业化前景明朗。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-251
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目的 我国核电业发展过程中引进了多种国外开发的反应堆，导致我国严重事故缓解策略存在多样化的特征。文章对各策略的工程实践情况及经济性特点进行分析，旨在为我国后续核电厂严重事故缓解策略选择提供参考。 方法 通过对目前国内外严重事故缓解策略发展情况，以及我国的工程实践情况进行研究，从严重事故缓解系统的主要设备造价、配套空间建设成本以及核应急过程中产生的经济影响几个方面对不同策略的经济性进行分析。 结果 所有严重事故缓解策略中，以内置换料水箱作为水源的非能动堆腔注水冷却系统设计方案的工程造价最低，扩展式堆芯捕集器所需的核应急时间最短，事故缓解过程中造成的经济损失最低。 结论 远离人口密集区的核电厂址可选择非能动堆腔注水冷却系统方案以降低工程造价，对于临近人口密度区域、大型工业区建设的核电厂，扩展式堆芯捕集器是最佳选择。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-169
摘要:
目的 核电安全是国际社会重点关注的问题，核电管道作为传送介质和热交换的重要系统，存在很多安全问题。管道壁的腐蚀会导致泄漏或破裂，从而引发事故，威胁人员生命及公共安全。因此，核电管道腐蚀检测对于核电安全运营具有重要的意义。 方法 管道壁腐蚀检测一般用压电超声方式，但压电超声需要耦合剂，难以应用于核电的高温和无人值守环境。电磁超声通过电磁耦合的方式激励和接收超声波，无需耦合剂，适用于高温和无人值守场景。文章提出了一种电磁超声横波测厚方法，并应用于核电管道内壁的腐蚀检测。对电磁超声横波探头进行优化设计，获得较高的信噪比，并对信号进行滤波和小波去噪处理，得到被测管道的实际厚度。 结果 研究表明：该方法测量误差在1%以内，检测精度较高，可以用于核电管道内壁腐蚀的检测。 结论 通过对管道壁进行腐蚀的精确检测，可以及早发现问题，并采取预防性维护措施，从而延长设备的使用寿命，减少维修成本，提高核电运行的安全性。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-180
摘要:
目的 文章旨在全面系统地探讨熔盐反应堆（Molten Salt Reactor，MSR）技术的发展现状，明确MSR作为第四代核电技术的优势，并分析其商业化应用面临的主要挑战。通过分析MSR技术的发展历程、技术分类及各国研发进展，为MSR技术的未来发展提供有价值的参考。 方法 采用文献综述和比较分析的研究方法，梳理了MSR技术的发展历程，详细分类了MSR技术的不同类型，并深入分析了美国、中国、俄罗斯、法国、加拿大等国在MSR技术研发方面的最新进展；同时，结合MSRE实验堆和TMSR项目等实际案例，探讨了MSR技术的关键技术进展及面临的主要挑战；此外，还分析了国际合作和技术创新对MSR技术发展的影响。 结果 研究发现，MSR技术因其安全性高、燃料利用率高的优势，受到了全球广泛关注。美国通过熔盐堆实验（Molten-Salt Reactor Experiment，MSRE）验证了MSR的工程可行性，中国在钍基熔盐堆核能系统（Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR）研究项目中取得了熔盐制备和纯化方面的重要进展。俄罗斯、法国、加拿大等国也在MSR技术领域取得了显著成就。然而，MSR技术的商业化应用仍面临诸多挑战，包括供应链建设、燃料供应、监管框架适应、废料处理、安全保障措施以及复杂的维护和运营等。 结论 尽管MSR技术面临诸多挑战，但其在安全性、燃料利用率和设计灵活性等方面的优势，使其拥有广阔的发展前景。国际合作和技术创新是推动MSR技术进步的关键因素。随着相关技术的不断进步，这些挑战正在逐步得到解决。未来，MSR技术有望成为全球能源结构转型的重要支撑，在提高燃料利用率、降低核废料产生和提升反应堆安全性等方面发挥重要作用。随着研究的深入和技术的成熟，MSR技术有望实现商业化应用，为全球清洁能源转型贡献力量。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-099
摘要:
目的 核电设备的安全运行对核电厂至关重要，发生事故所带来的损失是不可估量的。因此，对核电设备进行有效的异常检测十分必要。针对固定阈值和人为检测方法的局限性，这些方法难以适应时序数据的动态变化，文章提出一种基于POT的多元统计过程的异常检测方法。 方法 文章采用主成分分析方法构建异常检测模型，将模型的SPE统计量作为POT算法的初始阈值，然后将超过初始阈值的部分进行广义帕累托分布拟合，从而确定最终的动态阈值。当异常分数超过最终阈值则发出异常警告。通过将多元统计过程控制和极值理论相结合，该方法利用多元统计过程控制快速发现核电厂运行数据中的异常情况，并结合极值理论对极端事件的建模与分析来提高异常检测的灵敏度和可靠性，能够快速发现核电厂高维运行数据中存在的异常情况。 结果 在仿真实验结果中，文章提出的方法相较于常规的多元统计方法和POT方法，具有更高的准确率、召回率。在核电厂不同设备上的实际运行数据的实验中，证明了该方法在异常检测上的有效性。 结论 将多元统计过程控制和极值理论结合，提出的异常检测方法不仅能检测到由数据相互关系改变引起的异常，而且能利用POT方法确定最终阈值避免传统多元统计过程控制中出现的误检。该方法能处理核电厂高维时序运行数据，提高异常发现的效率，确保了核电厂安全高效地运行从而提高核电厂的经济效益。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-364
摘要:
目的 为提高燃煤机组深度调峰能力，文章提出一种燃煤机组耦合非补燃型压缩空气储能的深度调峰系统。 方法 该系统在电网负荷低谷期，通过压缩空气储存电能以降低对外供电量；电网负荷高峰期，通过释放压缩空气储能的电能从而增加对外供电量。 结果 以某2×350 MW超临界一次中间再热燃煤机组为例，测算出项目资本金内部收益率为7.45%，具有一定的经济性。 结论 现阶段燃煤机组耦合非补燃型压缩空气储能虽然在初投资上略显劣势，但是该方案可显著提升燃煤机组的双向调峰能力，且不需要改造机组的原有设备，不会给机组的运行造成不利影响，在煤电机组深度调峰领域具有一定的应用前景。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-287
摘要:
目的 国际氢能委员会预测，至2050年氢能将占全球终端能源总需求的18%。在绿氢制备技术路径中，光伏发电的电力成本是影响电解水制氢经济性的关键因素。 方法 文章基于中国典型地区的光照资源数据，构建平准化度电成本（LCOE）测算模型，分析当前及极限组件成本下的光伏发电成本，并量化光电转换效率提升对LCOE的边际影响。 结果 研究结果表明：在年有效发电时数1 200小时条件下，晶硅电池系统的LCOE可降至0.133元/kWh；而具有更高理论转换效率的钙钛矿电池、晶硅-钙钛矿叠层电池及双叠层电池系统，分别在年发电时数1 008 h、1 092 h和864 h时即可实现0.1元/kWh的LCOE阈值。当光伏LCOE突破0.1元/kWh时，电解水制氢成本可降至6.16元/kg。 结论 随着组件成本下降和转换效率提升，我国90%以上地区的光伏LCOE将具备突破0.1元/kWh的潜力。在此成本区间内，绿氢生产成本将较传统灰氢显现竞争优势，有望成为主流氢源。文章为光伏制氢技术的产业化推进提供了量化依据，对优化能源结构转型路径、实现环境效益与经济效益的协同发展具有重要参考价值。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-297
摘要:
目的 信息技术的发展引领着新时代的发展潮流。信息技术推进核电技术向智能化乃至智慧化发展，同时也保障着核电安全发展。 方法 给出了信息、核电、核电智能化的关联定位，研究了信息技术在未来核电中的应用，分析了先进核电的发展趋势。 结果 未来的核电首先应该是信息核电，其次是智能化核电，然后才有可能是智慧化核电。5G低时延的特点可以提高核电系统的精度，及时准确地调整核系统运行；云计算可以在核电大量复杂的数据中找到问题；大数据能及时解析问题的根源；量子技术能增强堆芯燃料功能；人工智能的机器数据抓取和神经网络学习更精确地处理和应用信息。 结论 信息化是一种新质生产力革命，信息技术推进核电技术向智能化发展，核电的智能化是未来先进核电发展趋势；信息技术升级是核电领先的推手；保障核电安全，需要信息的帮助；网络信息技术是核风光综合能源系统建设的中枢环节。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-289
摘要:
目的 电-氢协同发展是实现双碳目标的关键路径，也是构建新型电力系统的重要支撑。为促进中国氢能产业的可持续发展与市场化推广，提出了电-氢互补协同系统的多维商业运营模式与发展策略。 方法 首先，综述了国内外电-氢领域发展态势，并归纳典型电-氢项目建设现状；其次，分析电-氢互补协同系统的盈利机制，包括多元售氢模式研究、电力市场收益探索以及减碳经济价值评估等；在此基础上，提出适应中国国情的电-氢互补协同系统多维商业模式，并在不同市场条件、电价机制等边界条件下进行盈利空间测算。 结果 研究发现，电力现货市场的电价机制对氢储能具有显著引导作用，有助于弥补电-氢转换效率损失；综合利用电解槽和燃料电池参与辅助服务是提升盈利能力的关键策略之一；统筹可再生能源制氢和售氢业务可大幅提升整体经济效益，是实现售氢盈利策略向未来电力市场盈利的有效过渡手段。 结论 针对我国能源禀赋特征和区位分布特点，建议我国各地区因地制宜探索电-氢互补协同系统商业模式发展，包括明确市场化政策导向、引导规模化发展布局、拓展多元化终端应用等。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-278
摘要:
目的 美丽中国建设需要彰显现代化的工程之美，更需依托中华优秀传统文化。文章旨在研究以文化和美学改善现有工业建筑因工艺造型、工程经济造成限制的设计方法。 方法 采用案例分析和工程实践的方式，研究国内外电力工程美学设计案例，归纳出传统地域文化、科技创新文化和多元融合文化三类视角，并将此应用于国能岳阳电厂2×1000 MW级新建工程的“远影、云起、天际”方案设计思路之中。 结果 通过典型项目的设计实践，提炼出“文化赋能表达”“创新驱动设计”“共享融合发展”的工程美学设计方法。 结论 期望以岳阳电厂为起点，探索文化作为概念出发点与创新立足点赋能工程美学，特别是在火力发电厂的整体规划、建筑设计中的可行路径。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-044
摘要:
目的 针对以氢为燃料的固体燃料电池，提出了燃料电池阴阳两极分别进入燃气透平和蒸汽透平做功的SOFC-“GT+ST”系统，分析不同参数对系统效率的影响，为氢燃料电池与透平耦合系统提供参考意见。 方法 基于ebsilon软件建立系统模型，在给定参数下和SOFC-GT系统比较，并研究了燃料利用率、压缩机压比、空气流量、SOFC入口工质温度对SOFC-“GT+ST”系统总发电效率的影响。 结果 结果表明与SOFC-GT系统相比，SOFC-“GT+ST”系统的总发电功率增加至73.3 MW，较原系统提升5.74%，发电效率达到60.13%；燃料电池的燃料利用率、压缩机压比、电池入口温度及空气流量都会对系统的总发电效率产生影响，其中燃料利用率存在最佳值，空气流量有一个合理的取值范围，而电池入口温度和压缩机压比越高系统发电效率越高。 结论 在该文设定的结构和参数下，燃料电池的燃料利用率最佳值为0.85，空气流量取值应在35～39 kg/s之间。该改进系统可有效提高SOFC与透平联合发电系统的总发电效率，该文的研究结果为系统参数的选择提供了参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-031
摘要:
目的 随着可再生能源装机量逐年增加，水电解制氢成为消纳可再生能源的重要途径。 方法 本文综合碱性电解槽的经典电化学模型、守恒关系及经验公式，探究了温度、压力、电流密度等因素对水电解制氢系统性能的影响，结合槽体结构、关键材料和运行条件分析影响机理，指出了当前水电解制氢系统性能优化的方向。 结果 选取氢气产率、综合效率、小室电压、氧中氢含量作为电解槽性能参数，研究发现提高电流密度和升温都能增加氢气产率，而压力变化产生的影响较小。文中结合物理机理及实际运行经验，对模型中部分经验参数的有效性做了分析。 结论 优化电解槽结构与提升催化剂性能是提高电流密度的关键；电解槽工作温度过高则超过设备材料的承受能力，工作温度过低则系统能耗升高，需要综合考虑而定；加压意味着对设备的密封性和基础材料的性能要求更高，设备产出高压力氢气也意味着后端应用端有更多的选择，在一定程度上来说可以减少后端压缩储存系统的投资。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-124
摘要:
目的 风资源丰富的湘桂走廊，也是冷空气南下广西的通道。每到冬季，常常出现低温、冰冻等灾害性天气，会导致风机叶片覆冰、材料及结构性能改变、载荷改变等多种问题，造成风机使用寿命降低、影响发电产能。在广西，寒潮低温天气对风力发电的影响受到广泛关注，低温条件对风电场运行阶段有着重要的影响，目前鲜有对于风电机组低温天气运行及其影响进行统计分析的研究。 方法 文章利用实况观测资料、欧洲中心ERA5的0.25×0.25再分析资料，以及广西风电公司有关凝冰停机及弃风电损数据，分析了2023年12月15日～24日低温冰冻天气过程对桂林北部高山风力发电业务的影响，同时分析了桂林灾害性低温冰冻天气的形成机理与预报技术。 结果 发现环境温度、空气湿度与风电损耗存在相关的关系，得出相关性公式。 结论 成果将为未来桂林高山风电场低温天气的预报预警及风力发电功率预测提供基础。利用数值预报的温度预报产品，提前预报未来逐日停机台数和电损，助力风功率预测。同时高精度冰冻灾害天气预报预警可优化客户资源配置，降低客户财产损失，确保人员和设备安全。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-231
摘要:
目的 近年来，在“双碳”政策的不断推动下，海上风电制氢作为绿氢制备的重要技术在我国取得长足发展。文章对我国海上风电制氢产业技术路径、发展现状和问题挑战进行总结，并在此基础上提出相关对策和建议，旨在为未来我国海上风电应用和布局提供思路。 方法 通过调查国内外海上风电制氢产业关键技术研发进展情况，从海上风电制氢系统、电解水制氢技术和海上氢储运方式三个方面出发，分析不同技术路径的研发进展及限制因素；调查当前产业整体发展现状，从政策规划、市场格局、技术路线等方面进行梳理，分析产业当前发展优势及制约因素。 结果 分析当前布局可知，海上风电制氢产业市场格局和技术路线呈现多元化发展趋势，对绿氢产业的发展具备增益效果并推动电解槽产能持续提升。然而核心技术待突破、关键部件依赖进口、周期成本高以及监管保障政策待完善等问题也成为制约产业发展的重要因素。 结论 在积极发展海上风电制氢产业的过程中应警惕隐患和瓶颈约束，从政策标准、产业布局、核心技术等多角度出发，科学谋划，合理布局，推动海上风电与氢能产业结合发展，助力实现我国“双碳”目标。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-244
摘要:
目的 竖井式重力储能技术作为新型储能技术之一，因其安全性高，对环境友好等特点，成为当前储能领域的研究热点。由于基于传统旋转电机的系统只能运输单个重物，不能通过改变运输不同重物数量来满足电网各种功率等级需求，而直线电机的应用恰好可以解决这一问题，因此应用直线电机的竖井重力储能系统备受人们关注。 方法 文章介绍了基于直线电机的竖井式重力储能系统的基本工作原理，总结了目前的几种系统结构和系统中直线电机的设计。 结果 研究表明，由于竖井式重力储能装置长距离运动，重物块质量大等特点，需要推力大、磁体和线圈绕组安装在动子上的直线电机。目前的研究主要集中在连续机混合游标直线电机、磁通切换永磁直线电机和直线开关磁阻电机上。3种电机都由于自身特点适合于竖井式重力储能系统，各有其特点和优势。 结论 可以看出，与传统旋转电机系统相比，采用直线电机的系统具有诸多优势，会逐渐成为竖井式重力储能技术方案的主流；由于竖井式重力储能系统的系统特性，直线电机的选取至关重要，如果针对竖井式储能系统对直线电机的结构进行专门的设计，将可以更好的发挥储能系统的优良性能，推动竖井式重力储能技术的广泛应用。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-319
摘要:
目的 随着“碳达峰”“碳中和”目标的提出，全球推动能源结构转型，加快构建以新能源为主体的新型电力系统。新型能源并网的间歇性与不稳定性对储能技术提出了更高的要求。重力储能作为一种新型物理储能技术，具有广阔发展前景，但其输出功率缺乏稳定性，功率曲线亟待优化。 方法 文章对竖井式重力储能系统的运行过程进行分析，建立了物理模型、效率模型和功率模型。在此3种基本模型上建立了多目标优化的总模型，以功率平稳、波动率最小为优化目标，以3种模型结合实际情况设置约束条件，得到重物在运行过程中的最优参数配置。 结果 经过储能系统的仿真验证，所建立总模型在电网需求功率等级分别为30 MW、40 MW、50 MW时，对输出功率曲线均有较好的优化效果，优化后的波动率分别为3.9%、4.6%、8.7%。 结论 基于所提出的优化模型，重物介质质量不变的前提下，随着电网需求功率等级的提高，输出功率波动率随之提高，功率等级增加了20 MW的情况下，功率波动率增加了4.8%；电网需求功率等级不变的前提下，随着重物介质质量的增加，输出功率波动率随之降低，当重物质量从80 t增加到了150 t时，40 MW下的功率波动率减小4.2%。该模型有较好的可行性，对日后竖井式重力储能工程项目的建设具有指导意义。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-247
摘要:
目的 竖井式重力储能技术作为新型储能的一种，具有对环境污染小、建设成本低、效率高等独特优势，应用前景广泛，但对于系统本身的发电特性及影响因素的研究仍不完善。竖井式重力储能系统的发电效率是储能系统的重要指标之一。 方法 文章通过对竖井式重力储能系统的效率模型进行数学建模，研究了在3种不同的重物块下落曲线下的效率影响因素，并通过仿真实验探究这些因素对系统发电效率的影响趋势，再对3种类型的速度曲线的效率特性进行对比分析。 结果 研究结果表明，下落速度对系统效率的影响十分显著，适当降低速度可以提高发电效率；竖井高度和重物块质量对发电效率的影响较小。3种类型的速度曲线对比中，梯形速度曲线和三角形速度的发电效率受其他因素的影响较小，抛物线形速度曲线受其他因素的影响更敏感，发电效率也相对更小，梯形速度曲线在相同条件下的系统效率最大；在大重量的重物块的前提下，3种速度曲线类型下的发电效率受其他因素的影响都很小。 结论 由此，采用大重量的重物块，降低重物块的最大下落速度，运用梯形速度曲线可以显著提高发电效率，达到更好的系统性能。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-219
摘要:
目的 在“30·60”双碳的背景下，为解决可再生能源的不确定性和不连续性导致综合能源系统功率平衡性表现不佳的问题。 方法 文章构建含电解水制氢耦合燃气掺氢技术以及氢储的电氢耦合环节，设立了弃风弃光惩罚机制，构建含电氢耦合环节的综合能源系统优化调度模型。针对求解该模型求解时易陷入局部最优和收敛速度慢等问题，引入斑翠鸟优化算法（Pied Kingfisher Optimizer，PKO）。 结果 模型以系统总成本最小为目标函数，求解得到各能源网络机组出力的优化调度结果；PKO与传统优化算法相比，具有更快的收敛速度，更能达到全局最优解的目标。 结论 算例分析表明，所提模型和方法相较于其他方案，总成本分别减少了15.04%和6.99%，有效提高了综合能源系统新能源利用水平，降低了系统总成本，更具经济性。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-218
摘要:
目的 随着“碳达峰、碳中和”目标的提出，低碳环保理念被推向了一个崭新的高度。园区作为能源终端，成为低碳减排的重要载体。 方法 针对含电-气-热耦合的园区综合能源系统运行经济性及弃风弃光问题，提出一种基于电转气（P2G）的园区综合能源优化运行方法。引入电解槽、甲烷反应器、氢燃料电池替换传统的P2G，为新能源消纳提供了有效的方法。 结果 为进一步降低园区二氧化碳的排放，引入基于碳超额率的阶梯式碳交易机制。以园区的日运行成本作为优化目标，建立优化调度模型，设定满足园区综合能源系统的供需平衡及设备的运行约束条件。结果显示：系统运行成本降低了12.4%，系统的碳排放量降低了16.2%，风电与光伏的利用率分别提高了29.3%和25.7%。 结论 运用CPLEX商业求解器进行求解，通过设置多个运行情景，对比验证了所提策略有效提升了园区综合能源系统的经济性和低碳性，为园区实现碳减排目标提供了有力支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-140
摘要:
目的 框架式重力储能系统因其具有高经济效益、低系统成本、不受地理条件限制等特点而具有广泛的应用前景。 方法 文章运用平准化度电净现值（levelized net present value of electricity, LNPVE）模型详细探究了框架式重力储能系统在整个生命周期中的收益变化规律。以重力储能系统中资金流动的净现值为基础，构建了包括系统初始投资、折现率、上网电价以及政府补贴等的系统折现度电收入模型（levelized revenue of electricity, LROE），利用折现度电收入LROE与度电成本（levelized cost of electricity, LCOE）建立了平准化度电净现值模型，并探究了系统的折现率、上网电价、系统寿命以及系统充放电效率变化时LCOE、LROE、LNPVE、总净现值收入、总折现成本的变化情况，综合考虑不同参数对系统经济性的影响。 结果 折现率、系统寿命、上网电价和充放电效率的增大都会改善系统的经济性。此外，随着系统寿命的增加，系统的LNPVE减小而总净现值收入增加，在评估系统的经济性时综合考虑多方因素更为恰当。 结论 研究的度电净现值模型可以为框架式重力储能系统的建设和收益分析提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-139
摘要:
目的 重力储能作为一种新型的储能形式，其在平衡电力供需、应对间歇性能源波动等方面在电力系统中发挥着越来越重要的作用。 方法 文章以基于地面构筑物和斜坡式重力储能为例，详细分析两种形式重力储能在国内外的研究情况。首先与传统储能形式进行对比，给出重力储能的工作原理及其优势。其次，给出了基于地面构筑物的重力储能系统和斜坡式重力储能结构的研究现状及其经济成本分析，详细介绍了山地矿车式和山地缆车式两种典型的斜坡式重力储能系统结构，阐述了坡度、重物质量等参数对系统效率、成本性能的影响。最后针对重力储能系统的技术特点给出了展望和建议。 结果 基于地面构筑物的重力储能结构稳定，初期投入成本较高，适用于功率波动大的用户采用。斜坡式重力储能建设成本低、操作简单，适用于高山地形，且功率需求小的用户采用。 结论 随着重力储能技术的逐步成熟，其成本不断降低，未来将作为一种新型储能对电力系统构建起到重要支撑作用。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-108
摘要:
目的 在加氢站制氢过程中，乙醇和氢气混合后易形成可燃气体，一旦受到火花或高温引燃，可能发生爆炸。为了降低加氢站制氢储氢过程中的爆炸风险，进行实验研究是至关重要的。 方法 针对在1 bar和400 K下不同当量比和不同乙醇掺混比例的氢气-乙醇-空气混合物，进行爆炸特性参数的分析。通过计算混合燃气的可燃极限和爆燃指数来评估爆炸危险程度，从而制定有效的安全措施降低爆炸风险。 结果 实验研究结果表明，当量比的增长会缩短爆炸时间，使其最终趋于稳定值，氢气体积分数（30%、50%、70%）对应的稳定爆炸时间为0.03 s、0.025 s以及0.019 s。最大爆炸压力、最大压力上升率以及爆燃指数都是随着当量比的增加先增大后降低，在当量比为1.3时达到峰值。随着乙醇的添加混合气的可燃极限不断降低，且UELmixture（混合物可燃性上限）的降低幅度明显高于LELmixture（混合物可燃性下限）。此外，最大压力上升率以及爆燃指数随着乙醇的添加都呈现明显的降低趋势，计算得出本研究的最大爆燃指数为11.85 MPa·m/s。 结论 研究成果揭示了当量比和掺混比例对混合燃料爆炸特性影响规律，为加氢站制氢和储氢过程中降低爆炸风险提供坚实的理论基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2023-308
摘要:
目的 风力发电机组运行环境恶劣，易发生各类故障。主轴承作为传动系统的中枢部件，其前期故障不易察觉，故障评估十分困难，且海上作业受窗口期限制，如何准确评估海上机组主轴承的运行状况，成为了行业的一大难点。 方法 该研究针对某海上7 MW级别的直驱机组发电机主轴承运行状况，通过理论公式推导了风轮载荷在传动链中的传递过程，得出主轴承所受的径向载荷和轴向载荷；通过主轴承有限元计算分析，得出轴承滚道内的承压区载荷分布，与理论推导相互验证，初步确定了振动监测测点位置。 结果 最后，根据轴承测点位置，在风机现场进行了振动监测，得到了清晰的时域振动曲线，分析了主轴承的振动有效值、冲击信号响应频次、加速度包络特征等振动监测结果，并配合轴承内部润滑油脂成分检测结果，定性判断了主轴承内部具体部件的损伤程度。 结论 该研究明确了大兆瓦级直驱海上风电机组主轴承测点位置，准确评估了主轴承运行状况，可为设计和维护人员提供技术支持。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2024-058
摘要:
目的 能源是工业的粮食和国民经济的命脉。改革开放以来，广东经济建设取得的巨大成就离不开能源行业发展提供的支持和后勤保障。广东作为能源消费大省和资源小省，能源自给率较低，一直面临能源匮乏的挑战。经过多年发展与转型，广东能源行业正逐渐形成传统火电、核电、海上风电、光伏发电等多元能源组合的新型能源体系，能源行业也从经济生产的制约因素之一转变为省内高新技术制造产业链的有机组成部分。从宏观经济角度分析能源行业发展的经济贡献，对制定科学的能源产业发展规划，推动广东能源与经济协同高质量发展具有现实意义。 方法 首先整合代表广东能源行业与经济发展的指标数据建立研究数据集，然后分别使用向量自回归模型与Feder两部门生产函数模型对广东能源行业的整体经济贡献与溢出效应进行定量分析。 结果 分析结果表明，工业化后期阶段下广东能源行业与整体经济发展间存在相互促进的关系，能源行业生产对经济增长的整体贡献与溢出效应均较为显著，但能源投资的经济拉动作用相对较低。 结论 研究从实证角度测算了广东能源行业的经济贡献，根据结果提出了广东能源行业高质量发展的建议，可为广东能源发展规划与政策制定提供参考。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2023-294
摘要:
目的 燃气-蒸汽联合循环机组已广泛用于热电联产，但其最小发电功率受到供热量的限制。尤其在北方冬季供暖期，燃气-蒸汽联合循环机组无法压低出力，从而挤占了风电上网空间并造成弃风。 方法 针对这一问题，研究了在热电联合调度中发挥燃气-蒸汽联合循环机组的运行灵活性是否能够促进风电消纳，为此建立了用于描述燃气-蒸汽联合循环机组多样化运行模式的数学模型，进而构建了一种考虑风电消纳的热电联合经济调度模型，联合优化煤电机组组合、燃气-蒸汽联合循环机组多样运行模式、各机组出力分配和备用容量分担。 结果 案例仿真发现在风电消纳困难时段，燃气-蒸汽联合循环机组由二拖一模式切换到一拖一模式可使弃风率降低1.28%，由抽凝模式切换到背压模式可使弃风率降低4.55%。 结论 案例分析表明，热电联合调度中充分利用燃气-蒸汽联合循环机组运行模式的灵活性，可以在热负荷较高时段压低机组出力，增大风电消纳空间并降低弃风，且可以在热负荷较低时段增大机组出力范围，为系统提供旋转备用，优化机组备用分担。
, 最新更新时间 , doi: 10.16516/j.ceec.2023-184
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。
