高温超导储能监控系统的设计与实验验证

根据高温超导储能系统(SMES)的结构特点和运行要求,设计了一套超导储能监控系统,并联合SMES其他部分进行了动模实验.该监控系统基于智能仪表、虚拟仪器及PXI总线技术,实现了SMES系统的电压、电流、功率和温度等一系列参数的实时检测和各个子系统的协调控制,进行了降温实验、临界电流测试和动模实验等实验.实验结果表明,监控系统能对SMES系统进行良好的监测和控制,满足预定的系统功能.     

相场再结晶储能释放模型与显微组织演变的模拟研究

在相场再结晶模型中提出了形式为 f(η_i^k,η_j^k) = E_s (η_i^de )² (1-(η_j^re)²)的冷变形储能项,并应用该模型模拟了 AZ31镁合金的再结晶过程,模拟结果和实验观测结果符合很好.研究表明, 引入储能释放模型可以实现再结晶形核物理过程的模拟; 模拟结果可以把合金在冷变形后退火的过程按照机理分为再结晶和热晶粒 长大两个阶段,模拟得出的理论再结晶时间是实验再结晶时间的2/3. 考察了冷变形应变大小对形变金属的亚晶粒尺寸和储能的影响机理和 试验结果,并将考察结果代入到改进后的再结晶模拟模型, 成功地再现了一个经典实验结果:随预先应变量的增加, 存在临界应变量对应的一个再结晶晶粒尺寸峰值.同时还给出了 这一经典实验结果的理论解释.     

全钒液相储能体系的功率特性研究

研究了全钒功率型液相储能体系惰性电极厚度、活性物质浓度、电解液流量等因素对放电电压和功率密度的影响,以及该液相储能体系的结构和功率特性.在本实验的优化条件下,输出功率密度可达3121W/L.     

方腔内相变材料固液相变传热研究

基于相变材料(PCM,phase change material)的相变储能设备具有储能密度高的特点。本文建立了基于相变储能元件伪焓模型的固液相变格子Boltzmann模型,研究了内部管道位置、方腔倾斜角度对PCM融化过程的影响规律。结果表明,在内管道靠近方腔上部时,由于上部界面(固液相变界面或上壁面)对自然对流阻碍作用,使PCM的融化速率减慢。但是,在此时使方腔发生倾斜,会改变管道热流体到上部界面的距离,强化PCM的热质传递过程,使融化加快。     

跨临界CO_2喷射式热泵热电池控制优化

本文提出了一种基于跨临界CO_2喷射式热泵热电池的单目标和多目标动态优化策略,该策略可应用于建筑或工业供冷热系统的高效储能优化。耦合系统为由Modelica语言开发的动力学模型,控制策略以冷热水箱的出水温度作为指标,并采用遗传算法对系统的瞬态性能进行优化。研究结果表明,以上两种基于模型的控制策略能优化系统在储能过程中的整体性能。与恒定控制参数下的控制策略相比,这两种控制策略在多控制参数的协调优化中是有效的,多目标控制策略优于单目标控制策略。     

高温超导环形储能磁体参与电网AGC调频服务的经济性分析

为提高区域电网整体调频能力,满足电网稳定性要求,将高温超导环形储能磁体应用到电网进行AGC调频服务。本文首先建立了参与电网AGC调频服务的高温超导环形储能磁体模型,并提出了储能系统的成本模型、补偿效益模型及净收益模型,然后在调频储能电站净收益最大化控制策略的约束条件下,基于电网实际下发的典型日某时段AGC指令,对净收益模型进行时序仿真,求解净收益的最优值。最后针对不同容量、不同使用寿命的储能系统进行了经济性评估,为高温超导储能磁体系统的调频规划、高效经济运行提供有效参考。     

纳米金刚石材料的研究进展

纳米金刚石不但拥有金刚石材料优异的物理、化学特性,还具备一些在纳米尺度下的特殊性能,如半导体特性、良好的生物相容性及光学特性.其研究吸引了国内外研究人员的广泛关注,且关于纳米金刚石材料的制备、性能表征以及应用的相关研究逐渐开展.前期的研究显示:不同形貌的纳米金刚石材料需要特定的制备方法、且表现出各异的特殊性能,适合于不同的应用领域.文中首先介绍了纳米金刚石颗粒、薄膜、金刚石纳米片及金刚石纳米线的制备方法;其次阐述了各类纳米金刚石材料在光、电、力学等方面的特殊性能,并对纳米金刚石材料在民用、生物医药、军事等领域的应用进行了总结,最后展望了纳米金刚石材料的发展前景.     

分布储能式电磁轨道炮效率分析

分布储能式电磁轨道炮在长导轨发射中具备高发射效率优势,为实现分布储能式电磁轨道炮的恒流特点,建立可供发射器参数、结构设计参考的仿真模型尤为重要。针对口径为60 mm×80 mm的矩形轨道炮,根据电流波形的平稳性要求,沿导轨方向设置电流馈入点,诊断电枢位置并分时序触发各馈入点电源,以测试分布储能式电磁轨道炮的工作性能。在COMSOL三维磁场中建立矩形导轨-电枢模型,基于电流和磁场的多物理场耦合有限元分析得到磁场和电流的分布,并利用电磁场仿真结果实现电流趋肤效应下轨道电阻梯度计算。基于MATLAB SIMULINK平台对电容储能型脉冲功率电源模块建立电气电路;分析分布储能式电磁轨道炮非线性时变的动态特性并建立轨道及电枢阻抗模型,计算正向电磁力、滑动摩擦力构造电枢的运动方程,并使用信号电路建立电枢-导轨模块,通过Simulink测量模块连接两个隔离的网络,仿真计算得到导轨电流及电枢的出膛速度。设计了总储能为4.16 MJ的分布式储能轨道炮,结果显示,电容预充电压为10.8 kV时,导轨长为3 m的分布式电磁轨道炮可将1 kg的弹丸加速至1.4 km/s,与炮尾集中式电磁轨道炮相比,系统发射效率可提升约3%。     

2020年先进能源材料与器件国际大会学术会议综述

来自国内外150多所高校和企业的近400名专家学者和研究生代表出席了本次会议. 会议围绕新能源的先进电化学储能材料与器件展开研讨, 所涉及的储能体系包括了锂离子电池、锂硫电池、超级电容器及新型二次电池等. 本次会议为推动先进能源材料与器件领域的发展提供了一个良好的学术交流平台, 大大提升了研发人员对新能源行业的发展动态、市场需求以及前沿工艺技术的深层次了解, 对于推动基础研究成果和产业化应用的紧密结合起到了积极的作用.     

铁基氮化物在储能及电催化领域中的研究进展

氮化铁具有硬度高、熔点高、热导性高、耐腐蚀、安全无污染、电子导电性优异以及类铂的电子结构等优势,且其原材料资源丰富、成本低廉,在储能与电催化等众多领域中有着极大的应用前景。本文综述了铁基氮化物在结构、制备、性能和应用方面的研究进展,重点关注其制备方法和在储能领域(如锂离子电池、钠离子电池、锂硫电池)、电催化领域(如氢析出反应、氧析出反应、氧还原反应)中的应用,同时对铁基氮化物存在的主要问题进行了总结,对其未来的研究方向和应用前景进行了展望。