尾叶桉树干液流方位差异及其对环境因子的响应

研究不同方位间树干液流速率的差异及树干液流速率变化对环境因子的响应,有利于对桉树蒸腾耗水、水分利用效率的定量估算.以海南儋州林场尾叶桉人工林为研究对象,运用热扩散探针对尾叶桉树干东、南、西、北不同方位的液流进行连续监测研究.结果表明:(1)不同天气条件下的尾叶桉树干液流速率变化趋势不同,晴天液流变化呈单峰型曲线,阴天和雨天呈多峰型或无峰型曲线;尾叶桉树干不同方位之间的液流速率日变化趋势相似,但液流启动与到达峰值的时间存在时滞,其中东、南方位液流启动与到达峰值时间分别较西、北方位要早20 min左右.(2)不同天气条件下,尾叶桉树干不同方位之间的液流速率均呈极显著正相关(p0.01),且存在显著(p0.05)或极显著(p0.01)差异,晴天、阴天和雨天的东、南、西、北4个方位的树干液流速率最低值较最高值分别低13.7%、34.4%和9.4%.(3)晴天、阴天、雨天的光合有效辐射、大气温度、相对湿度和土壤水分等环境因子对树干液流速率变化的贡献不同;晴天和阴天是光合有效辐射对树干液流速率影响最大,其次是相对湿度;雨天是相对湿度对树干液流速率影响最大,其次是光合有效辐射;气温与土壤水分对树干液流速率影响相对较小.该研究为海南桉树林分尺度蒸腾耗水准确测算和人工林生态效应评估提供了基础数据,为进行更大时空尺度的树干液流监测提供了方法参考.     

喀纳斯保护区西伯利亚云杉树干液流动态变化

基于树干液流与树木蒸腾作用之间的关系,在新疆喀纳斯国家自然保护区内,采用TDP热扩散探针法连续监测了不同径级的西伯利亚云杉阳生面和阴生面的树干液流,明确不同大小的树体在参与森林水分循环中的的作用及其差异。结果表明:6—9月,西伯利亚云杉树干液流季节变化呈多峰曲线型,同一径级西伯利亚云杉树干阳生面与阴生面的液流启动时间、达到峰值时间一致; 8月份的树干液流量比其他月份的大,其大、小径级树干阳生面的最大液流速率分别是阴生面的1.45倍和1.19倍; 生长季内大径级西伯利亚云杉的总液流通量为5 974.90 kg,小径级的为1 628.71 kg; 晴天时树干液流的日变化呈多峰型,阴天时为单峰型; 夜晚时段小径级西伯利亚云杉的液流持续存在的时间较大径级的长,不同天气条件下的夜间液流主要用于树体自身夜间补水; 大径级和小径级西伯利亚云杉阳生面、阴生面的夜间液流速率分别是晴天的1.49、1.23倍和1.13、1.20倍。研究表明,影响西伯利亚云杉树干液流昼夜变化的主要因素为气温、水汽压、光合有效辐射、土壤温湿度和风速。     

3种优势树种深秋树干液流特征与环境因子的关系

运用热扩散法对福建万木林自然保护区3种优势树种木荷(Schima superba)、米槠(Castanopsiscarlesii)和杉木(Cunninghamia lanceolata)树干液流速率进行测定,并结合自动气象站同步连续监测太阳辐射、空气温度、空气相对湿度等环境因子.结果表明:3种优势树种树干液流速率呈现明显的昼高夜低起伏趋势,白天液流速率变化显著,夜间液流速率变化缓慢;阔叶树木荷与米槠树干液流速率日变化和峰值远大于针叶树杉木,且阔叶树树干液流速率均为北面南面,针叶树树干液流速率则为南面北面;3种优势树种液流速率与太阳辐射、空气相对湿度和水气压亏缺均呈极显著相关(p0.01),其相关性大小依次为:水气压亏缺空气相对湿度太阳辐射空气温度.     

液流电池技术评价指标的发展及其应用

因不同种类的液流电池各有特点,其技术评价指标也各不相同甚至相互对立.迄今为止,对液流电池技术评价指标的有效选取还不清晰、不统一,尚无专门的论述.研究了液流电池技术评价指标的发展过程,阐明了评价指标的选择方法,即系统能量效率是首要的评价指标.在保持高能量效率的前提下,针对不同液流电池的种类和特点,分别将功率密度或能量密度作为重要的指标,并分别对这些指标在液流电池中的应用和对液流电池技术的促进作了介绍.最后,讨论了不适合以系统能量效率作为评价指标的几种情况.     

高效能液流储能电池新体系探索研究年度报告

我国能源安全和环境污染形势严峻,需要加快可再生能源发展,必须解决高效规模储能技术才能实现稳定供电。液流电池是规模蓄电的首选电源,在电网调峰、可再生能源发电的储能等方面具有巨大的应用前景,其开发对于可再生能源高效利用具有重要的现实意义。为弥补全钒液流电池体系面临的难题,该研究致力于研发液流电池新体系。该年度研究了全铅液流电池、锌镍单液流电池、锌溴液流电池及其材料性能,初步获得了液流电池新体系的设计规律。锌镍液流电池,研究了锌电极特性、正极衰减特性和电池模拟,研制了200Ah的电池单体,组成了38 V200 Ah和38 V600 Ah电池系统,充放电能量效率分别达到79%和74%以上(约1/3C)。研究了倍率性能提升方法,80 m A/cm~2电流密度下能量效率可到80%。研究了锌溴液流电池结构和性能,验证了1 k W/2 k W·h电池系统,充放电能量效率达到75%(约20 m A/cm~2)。研究了HBF4体系全铅液流电池性能,采用亚氧化钛、Ta C等改进了正极,循环稳定性得到提高。申请了10项专利,发表了6篇文章。该研究基本完成了预期计划内容,获得了重要的阶段性结果,为后续的研究推进和成果产出打下了较好基础。     

桂花、栀子液流特征与环境因子关系研究

根据热平衡原理,利用热平衡包裹式茎流仪对观赏植物桂花、栀子的液流变化进行测定,研究了两种植物液流在不同环境的液流特征与环境因子关系.结果表明:(1)在室内环境中,桂花、栀子液流都启动于7∶00,终止于19∶30,约13h,两者液流速率曲线皆为抛物线形,但在液流日进程上各有特点.经回归分析,光照强度和植物液流速率具有很好的相关性.桂花的蒸腾耗水能力高于栀子.(2)在人工气候箱内,植物液流活动能力在不同相对湿度条件下的大小排列为:50%>70%>90%;在不同强度光源照射下的大小排列为:全光源>半光源.桂花对光照、湿度的响应较栀子明显.(3)在室外环境中,液流速率曲线较曲折,不同天气液流活动强度大小排列顺序为:晴天>多云>阴天.多云和阴天气象条件下液流启动时间均提前于晴天.     

乌兰布和沙漠人工梭梭茎干液流季节变化及其与气象因子的关系

【目的】揭示乌兰布和沙漠1979年人工种植梭梭水分利用过程,以期为当地梭梭林的经营管理提供理论参考。【方法】利用PS-TDP8树木茎流监测系统和自动气象站对乌兰布和沙漠梭梭的液流变化及其周围的气象因子进行观测。【结果】梭梭晴天茎干液流日变化呈“单峰型”。春、夏、秋季梭梭茎干液流连日变化趋势一致,白天液流速率高于夜间,且夜间液流速率变化幅度小。5、7、9月时茎干直径12.5 cm的梭梭液流启动时间均早于直径8.95 cm的梭梭,平均液流速率也较高。茎干直径12.5 cm的梭梭在5、7、9月的液流峰值分别为2.90、4.18、3.15 cm/h,液流日累积量分别为12.29、14.23、9.44 L;茎干直径8.95 cm的梭梭同时期液流峰值分别为1.06、1.20、1.07 cm/h,液流日累积量分别为2.84、3.68、3.10 L;同一茎干直径梭梭在7月的液流日累积量最大。梭梭液流日变化中,晴天为“单峰型”,雨天呈“双峰型”;雨天液流峰值及夜间液流均低于晴天。夏季茎干液流启动时间最早,峰值出现时间最早,峰值最大;春季液流启动时间最晚,峰值出现时间最晚,峰值最小。春、夏、秋季梭梭夜间均存在微弱液流。【结论】影响梭梭液流速率的气象因子中,春季主要为太阳总辐射、空气温度、风速,夏季主要为太阳总辐射、空气相对湿度、风速,秋季主要为太阳总辐射、空气温度。     

树干液流对环境变化响应研究的整合分析

【目的】从生态系统和全球尺度上考察了树干液流和生物及非生物因子之间的关系,将影响因子参数化以进行全球树干液流的估计,量化比较人为控制环境试验对液流的影响。【方法】采用数据整合分析方法,收集2001—2019年树干液流相关研究数据,从森林生态系统和全球尺度上研究树干液流密度(Fd)对生物和非生物因子的响应,并对树干液流与年平均温度(MAT)、年平均降水量(MAP)、饱和水汽压亏缺(VPD)、光合有效辐射(PAR)、土壤含水率(ρ)等主要影响因子的关系进行多元回归分析。【结果】胸径(DBH)和叶面积指数(LAI)都与Fd在生物群落和全球尺度上高度相关;VPD与Fd呈负相关关系;通过MAT、MAP、VPD、DBH和土壤体积含水率建立参数化模型可以估算树干液流密度;不同控制试验通过影响环境因子,进而影响森林蒸腾。【结论】树干液流主要受到自身生物因子和环境因子的影响并且影响程度因生态系统而异,人为活动可导致环境因子改变进而影响树干液流及蒸腾。     

洋槐和垂柳树干液流速度与解剖结构的关系

应用热脉冲技术(Heat-pulse technique)和木材解剖学方法,研究了洋槐(Robinia Pseudocacia L)和垂柳(Salix babylonica L)两树种树干液流速度变化和其与木材解剖结构的相关性.结果表明:在自然状态下,环孔材洋槐的最大液流速度出现在靠近形成层的最外层生长轮中;而散孔材垂柳在靠近形成层的几个生长轮中都有较高的液流速度.两树种的液流速度与其解剖结构有密切关系.另外,两树种的最大液流速度具有相同的日变化趋势.     

“电池模块及系统结构设计、系统集成及规模放大基础研究”年度报告

在前期研究基础上,通过计算机三维模拟技术,对影响电堆功率密度的关键因素进行深入分析,并提出了大规模液流电池系统的设计方法及其规模放大技术。具体如下:通过建立液流电池三维非等温模型,揭示了电池内部的热源变化与温度分布特性,研究了孔隙率、流量对热源及温度变化的影响;通过容量衰减模型,准确预测容量的衰减程度;利用多目标优化的理论建立大规模电池多系统耦合设计的方法,提出了液流电池的监测、报警、保护体系,进而发展了液流电池规模放大理论体系。基于上述理论研究进行试制工作,开发的单电池能量效率达到81.8%(200mA/cm~2),开发的22kW电堆经过550个循环,电池性能没有衰减,开发的352kW/700kW·h液流电池单元直流侧能量效率达到73.8%,交流侧系统效率达到68.2%。     

液流电池储能的非并网风电系统

文中设计了一种带储能装置的非并网风电系统。采用液流电池作为储能装置,以减小风能的波动性对供电质量带来的影响。在Matlab环境下建立了系统的仿真模型,通过仿真结果证明了系统的可行性与有效性。     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

飞轮电池控制技术与发展

随着飞轮电池成功地应用于电机稳定顺行和UPS,飞轮储能系统（FESS）得到了越来越多的国内外专家学者的关注与研究。作为一种典型的机电磁一体化产品,其研究涉及到机械、材料、电工、热工、计算机等多学科的交叉;而如今,在这些相关领域巨大的科技突破,使得飞轮电池具有更加强大的生命力。针对该领域近年来的发展现状,论述了FESS主要研究成果,着重分析了其控制方面的发展研究现状。     

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%.     

飞轮储能系统研究综述

飞轮储能系统（FESS）又称飞轮电池或机电电池，由于它与化学电池相比所具有的巨大优势和未来市场的巨大潜力，引起了人们的密切关注。它结合了当今最新的磁悬浮技术、高速电机技术、电力电子技术和新材料技术，使得飞轮储存的能量有了质的飞跃，再加上真空技术的应用，使得各种损耗也非常小。针对该领域近年来的研究成果，对飞轮储能系统的几大关键部件进行了全面的论述。     

基于储能与氢气发生器的光伏并网功率控制

考虑光伏发电具有间歇性,用蓄电池储能系统和氢气发生器来调节并网功率,以提高光伏并网运行的稳定性.在光伏发电系统中安装一个高纯度氢氧发生器来产生氢气.用PSCAD/EMTDC对具有储能单元的光伏发电系统进行了建模和仿真.结果表明:在光照强度变化的情况下,采用四象限变流器控制的蓄电池储能系统能够快速平滑光伏发电系统输出的有功功率的波动.     

锂离子电池研究进展以及重庆市的发展现状和前景

锂离子电池与其他二次电池相比,具有比能量大、自放电小、质量轻、无记忆效应和环境友好等优点,因此决定了其在电动汽车、存储电源等方面极具发展前景;通过对锂离子电池正极和负极材料等关键性技术的研究进展进行综述,进而分析了重庆市锂离子电池行业现状;指出了目前重庆市锂离子电池行业存在的问题并提出了解决问题的建议;最后阐述了重庆市发展锂电产业的优势和前景。     

应用于周期间歇性脉冲负载的复合电源机理与实验研究

针对周期间歇性脉冲负载对蓄电池循环寿命的影响,优化蓄电池的工作状态,引入蓄电池－超级电容器复合电源解决方案,充分发挥蓄电池比能量大和超级电容器比功率大的优势.选择蓄电池与超级电容器直接并联的被动式结构复合电源作为研究对象,并对被动式结构复合电源结构进行改进.在MATLAB仿真环境下,对应用于周期间歇性脉冲负载的蓄电池单一电源、被动式结构复合电源和改进型被动式结构复合电源进行对比仿真研究,同时搭建实验平台,进行对比实验研究.仿真和实验结果均表明,改进型被动式结构复合电源相比于其他两种电源,由于超级电容器对蓄电池功率的充分补偿,蓄电池放电过程得到优化,伴随着放电电流曲线更加平滑.     

Nanostructured transition metal nitride composites as energy storage material

There are growing demands for the next generation lithium ion batteries with high energy density as well as high power performance for renewable energy storage and electric vehicles application.Recently,nanoscale materials with outstanding energy storage capability have received considerable attention due to their unique effect caused by the reduced dimensions.This review describes some recent developments of our group in research of transition metal nitride nanocomposites in application of energy storage,especially for lithium ion battery and supercapacitor.The strategies of mixed conduction(electron and ion) network with a favorable charge transportation interface in the design of the nanocomposites for such devices are highlighted.     

电化学阻抗技术在高容量锂离子电池中的研究进展

The world’s energy system is changing dramatically. Li-ion battery, as a powerful and highly effective energy storage technique, is crucial to the new energy revolution for its continuously expanding application in electric vehicles and grids. Over the entire lifetime of these power batteries, it is essential to monitor their state of health not only for the predicted mileage and safety management of the running electric vehicles, but also for an “end-of-life” evaluation for their repurpose. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been widely used to diagnose the health state of batteries quickly and nondestructively. In this review, we have outlined the working principles of several electrochemical impedance techniques and further evaluated their application prospects to achieve the goal of nondestructive testing of battery health. EIS can scientifically and reasonably perform real-time monitoring and evaluation of electric vehicle power batteries in the future and play an important role in vehicle safety and battery gradient utilization.