液态存储跨临界压缩CO2储能系统性能分析

为了深入研究能量密度高、受地理条件限制少的液态CO₂储能系统的性能,提出了一种新型液态存储跨临界压缩CO₂储能系统。该系统采用蓄能装置存储过程中产生的热能与冷能,同时利用高低压储罐以液态存储CO₂,从而提高系统的储能效率和能量密度。对该系统进行了热力学分析与多目标优化,仿真结果表明:在典型设计工况下,蓄冷器、压缩机和膨胀机有较大的■损,分别占总■损的24.09%、25.40%和23.82%。参数分析表明:该系统的储能效率随高压储罐压力、低压储罐压力、泵增压、蓄热水分流比的增大先增加后减小,意味着这些参数存在最优值,但储能效率随节流阀压降的增加而减小;增加高压储罐压力、节流阀压降、泵增压或降低低压储罐压力有利于提升系统能量密度,并且存在最佳的蓄热水分流比使系统能量密度最大。此外,多目标优化结果表明,系统的最优储能效率和能量密度分别为58.79%和17.85k W·h·m^-3。     

储能压力对液态压缩空气储能系统特性的影响

为了探究液态压缩空气储能系统工作参数对系统性能的内在作用机理及系统能效提升方法,建立了该系统的热力学模型。应用Aspen Plus软件进行流程仿真,对系统进行了热力学特性分析,并深入研究了液态空气储能压力对系统各单元及系统能效的影响规律。研究结果表明:较高品位的压缩余热和较小的循环空气流量可有效提升系统余热再利用率,显著提升系统性能;当储能压力由0.86 MPa提升至1.67 MPa时,系统压缩热的品位得以提升,膨胀机级间再热温度由114℃提升至160℃,同时可降低循环空气流量约0.5%,使得压缩机耗功降低,同时膨胀机输出总功增加,系统效率由31.61%提升至42.54%;储能压力的提升有利于降低低温储罐漏热,并减少制冷膨胀机出口带液量,可进一步改善系统的整体性能。     

近似方程在换热器设计中的应用

在换热器的设计及换热系统网络优化中， 对数平均温度差（ ＬＭＴＤ） 的计算有十分重要的意义－ 本文对已提出的近似方程代替对数平均温度差的计算方法进行了评价， 指出Ｊ． Ｊ． Ｊ． Ｃｈｅｎ 提出的近似方程在换热系统网络设计中优于其他方程     

纳米结构水系NiCo/Fe电池材料的制备及电化学性能的研究

可充电的水系电池由于价格低廉、电极材料来源丰富和使用安全等优势而得到研究者们广泛关注.但是其在实用中还存在着能量密度和功率密度不足的问题.该研究以针状NiCo2O4纳米棒为水系电池正极材料,以Fe3O4纳米棒为负极材料组装成了一种NiCo/Fe电池储能器件.该储能器件表现出了优异的可充放电性能,在1.2 kW/kg功率密度下(1 A/g),其最高容量可达207.7 Wh/kg(173 mAh/g),在24 kW/kg(20 A/g)的高速率充放电速率下,其容量仍能保持70.8 Wh/kg(59 mAh/g).此外,得益于正负电极材料均为阵列结构并与基底结合牢固,该储能器件表现出优良的循环性能,即在电流密度为5 A/g下经过2 000次循环后容量仍保持近80%.     

一种新型的跨临界CO_2储能系统

为了解决我国风电并网时电力不稳定等问题,实现规模储能,针对目前压缩空气储能(CAES)系统存在的问题,提出了一种新型的跨临界CO2储能系统概念。系统储能介质CO2以液态形式进行储存,以热能和冷能为能量存储主要形式,实现风电的储能和释能过程。对该系统进行了热力学分析和多目标优化,结果表明:在合适的储能压力下,系统储能效率和储能密度均随着释能压力的增大先增大后减小,分别存在最佳释能压力;随着储能压力升高,系统储能效率不断降低,储能密度却不断增加;减小蓄冷器和中间换热器换热温差是提高系统储能效率的关键;通过对储能系统进行多目标优化,最优解对应的系统储能效率为50.4%,储能密度为21.7kW·h/m3。跨临界CO2储能系统具有储能密度较高、绿色高效、不受地理条件限制等优点,在风电的规模存储中具备很好的应用前景。     

V2O5干凝胶薄膜电极电化学性能的研究

以晶态V₂O₅(c-V₂O₅)为原料,采用熔融淬冷法成功制取了V₂O₅干凝胶(VXG)薄膜电极,以所制备的样品作为正极,金属锂为负极组装了纽扣电池。电化学阻抗谱(EIS)分析表明,在放电过程中 ,几乎没有扩散阻抗的存在。循环伏安(CV)、恒流放电(CD)和充放电(DC)结果显示该样品具有较好的综合性能,以 60mA/ g的质量电流密度充放电,其首次放电比容量高达350mAh/ g,充放电效率可达98%,循环75次后,容量保持率仍可达61%。     

基于等温活塞换热的空气压缩方法

考虑到使用绝热压缩进行压缩空气储能系统过程中,大量的电力转为热量被耗散,提出了一种利用等温活塞吸收压缩空气中的热量,并把热量排出到缸体底部的液体中的方法,建立了等温活塞传热的无因次化数学模型.提出了影响等温活塞换热的量纲一系数K_a和X_u,分析了量纲一系数对等温活塞压缩系统的影响.采用泡沫铝作为构成等温活塞的材料进行了实例计算,结果表明压缩比为7、转速为1 200 r/min时,压缩效率可提高11%.      

液体活塞近等温压缩空气储能过程热力性能评估

为进一步实现液体活塞在压缩空气储能过程全局热力性能的准确与快速评估，建立了基于容器尺寸(a)和喷淋参数(b)的储能过程热力性能无量纲评价模型，探究了压缩空气在近等温储能过程的热力性能变化特性，进而明确了液体活塞设备在近等温压缩空气储能系统中的重要地位。研究结果表明：无喷淋条件下，空气侧相对温度在无量纲a达到120时变化平缓，此时液体活塞可实现接近等温压缩，而较小的a会导致空气相对温度剧烈变化；喷淋条件下，近等温压缩过程主要出现在压缩过程中期，且增加无量纲b导致a对空气侧相对温度的影响逐渐弱化；液体活塞近等温压缩空气的理想运行效率可达到95%以上，而采用D155-30型号水泵驱动的液体活塞近等温压缩储能过程仅能实现66%的运行效率。     

新型锂电池正极材料多硫化碳炔的研究

为克服锂/硫电池的正极材料单质硫的导电性差、放电产物的部分溶解导致电池性能下降等问题,设计并制备了一种新型正极材料多硫化碳炔。通过核磁共振、拉曼光谱、X-射线及SEM等手段对其进行了研究,并得到其形态及结构信息,证明材料具有“主链导电、侧链储能”的结构。通过充放电性能测试及循环伏安测试对其电化学性能进行了研究,结果表明该材料具有较高的充放电效率与良好的循环性能,0.4mA/cm²的放电条件下60次循环后比容量可以达到400mAh/g,充放电效率接近100%。     

串联排队系统平均等待时间的近似分析

文章研究GI/G/1→/G/1串联排队系统，该系统由两个单一服务器串联而成，系统的到达过程是更新过程，两个站的服务时间服从一般分布。由于系统的到达时间间隔和服务时间服从一般分布，导致很难用解析的方法进行分析。根据系统的到达时间间隔和服务时间的三阶矩，文章分别将两个站的到达过程近似为MAP，服务时间近似为PH分布，从而将GI/G/1→/G/1排队系统近似为MAP/PH/1→/PH/1排队系统，构建相应的马尔可夫过程，采用矩阵几何解的方法求解系统的平均排队时间等数量指标。通过数值实验，验证了文章提出的近似方法的有效性。     

具有喷射制冷的SOFC/TRCC电冷联供系统4E分析

提出了一种通过跨临界CO₂循环(TRCC)和喷射制冷循环(ERC)回收固体氧化物燃料电池/燃气轮机(SOFC/GT)余热的新型电冷联供系统.在工程求解器(EES)软件环境下建立了系统的数学模型，从能量、■、环境和经济(4E)的角度对系统进行研究，分析了关键参数变化对系统性能的影响.结果表明：联供系统在设计工况下净输出功率为272.874 kW,可向用户提供15.785 kW冷负荷，系统总成本为0.288 8元/(kW·h);系统总发电效率、总■效率和能源综合利用效率分别为68.12%、66.60%和72.06%;增加燃料利用率或提高SOFC入口温度和增大TRCC透平入口压力都可提高联供系统的■效率，当空燃比达到10.88时，系统■效率达到最大值66.94%;增大燃料利用率和SOFC入口温度或降低TRCC透平入口压力可降低系统总成本，在空燃比为10.57时达到最小值0.280 8元/(kW·h).     

CO_2跨临界双级压缩带中间冷却器系统

对双级压缩系统中间冷却器从理论上分析了带中间冷却器的双级压缩循环的性能规律.在给定的蒸发温度和气体冷却器出口温度下,系统存在最优的压缩机排气压力使得性能最优;同时在每一个压缩机排气压力下,也存在最优的中间压力使得系统性能最优;对比选择超临界CO2和亚临界CO2在管外、管内的换热及压降关联式,设计和模拟中间冷却器.建立带中间冷却器的双级压缩系统,通过实验探索此种双级压缩系统的规律,验证了带中间冷却器双级压缩系统最优压缩机排气压力和最优中间压力的存在以及在提高CO2跨临界循环性能的作用.利用自行设计的中间冷却器,在实验工况下,系统制冷性能系数可达2.5,制热性能系数为3.5.     

大规模高效液流电池储能技术的基础研究

该研究在前期工作基础之上,继续对大规模高效液流电池反应机理、材料的构效关系、材料的组分设计与制备方法、发电、储电、电能变换、用电多体系的系统耦合和综合能量管理控制策略等基础科学理论展开研究,取系列重要研究成果:在膜材料研究方面,突破了传统的"离子交换传递"机理的束缚,完善了原创性的"离子筛分传导"概念,设计合成出不含离子交换膜基团、孔径可控的多孔离子传导膜。突破性的解决多孔离子传导膜选择性与导电性的矛盾。创制出高性能、高稳定性、低成本的非氟多孔离子传导膜,经10000多次充放电循环考核,电池性能无明显衰减,验证了"离子筛分传导"概念的正确性。从根本上解决了非氟离子交换膜稳定性差的难题。电池结构设计方面,过研究电堆内部极化特性,明确了影响电池性能的关键因素。通过材料创新和结构设计创新,开发出高功率密度电堆。开发出的2kW电堆的工作电流密度由原来的80mA/cm~2提高到160mA/cm~2。大幅度降低了液流电池的制造成本。提出了大规模液流电池储能系统模块化设计理念,开发出不同规模等级的液流电池单体电堆和储能系统单元模块,发明了单元储能系统组合、多系统耦合技术;漏电电流与系统功耗调控技术;储能系统运行状态监控、预测诊断与自修复管理控制策略,提高了液流电池储能系统的能量效率、运行稳定性和安全可靠性。该技术成功应用于全球最大规模的5MW/10MW·h液流电池商业化应用系统。     

近似正交小波基的构造

本文通过Euclidean算法,利用小波的多相位矩阵提升分解的方法,以两组滤波器系数的平方和分别趋近于1为约束条件,构造一类紧支的、对称的、稳定的、近似正交的双正交小波滤波器,同时以这一类小波中的9/7小波为例发现这一类小波具有很好的图像压缩的性能.在JPEG2000压缩标准之下的仿真实验结果表明其压缩性能优于或相当于CDF9/7小波.     

一类近似线性化方法的研究

从全局的观点讨论连续时间不满足可精确性化条件的多输入非线性系统的线性化问题，即对于不满足可精确线性化条件的多输入非线性系统，在某平衡流形上构造一个一致近似于原系统的可线性化系统，通过近似系统设计了原系统的控制律并证明了该控制系统的跟踪性能。     

论力学系统在定态无简并情况下的多级微扰作用的近似修正

从量子力学微扰理论出发，导出力学系统在定态无简并情况下，多级微扰作用修正的递推关系·并讨论了该情况下，系统能量的三级近似修正．     

像素点的邻域分形近似及其分形编码

提出了一种新的图像块的分形近似方法，该方法借助于像素点的邻近点以达到对图像块的最小均方分形近似．这实际上是寻找仿射变换Ｔ，使图像块各像素点的邻近点压缩到自身时，均方差最小．量化后的仿射变换Ｔ构成了图像块的分形块编码．对每一图像块，仅仅解二阶线性方程组．用该分形块编码对图像编码，可获得高压缩比且具有实时性     

自动组合式近似连续控制系统

本文提出一种新的连续-断续自动组合式控制方案,旨在能够大幅度降低一些功率单元可分组的大容量自控系统的初投资。该方案表明:系统可由单一的给定信号控制,可用传统的控制方法设计,组合简便。系统晶闸管的容量尽管大部分可由接触器代替,内部自动协调装置却能使系统输出呈一近似全连续的控制特性,而且会延长接触器的使用寿命。     

基于近似梯度下降法的?q范数约束的压缩鬼成像

由于鬼成像在图像重构领域的优异表现,因此一直是研究的热点之一。近年来,有学者也将鬼成像与压缩感知理论相结合,提出了压缩鬼成像技术。为了以最少的测量值获得最优的重建效果,学者们提出了很多图像重构算法,其中应用最为广泛的是基于?₁范数或核范数的重构算法,因其凸性和光滑性在很多领域都有很好应用效果。非凸的?_q(0q约束实现重建所需要的测量值更少,并且相较于?₁约束,?_q范数的限制等距性条件更为宽松。为此,利用?_q范数约束来进行压缩鬼成像,并介绍了?_q范数的近似点算子和近似梯度下降算法,通过实验验证该算法对进行压缩鬼成像的可行性,对比分析各种不同算法在不同类型的图像之间的重建效果。     

一个半线性系统的近似可控制性

讨论一类抽象半线性控制系统，引入新的充分条件，并证明该系统的近似可控制性．