分级微纳结构ZnO空心球的制备及其光电转换性能

以醋酸锌为锌源,二甘醇为溶剂,通过一种改进的溶剂热法制备出具有分级微纳结构的ZnO空心球。X射线衍射(XRD),扫描电子显微术(SEM),N2吸附脱附等表征结果显示此ZnO材料的初级结构为纳米颗粒,次级结构为该纳米颗粒构筑的微米级多分散小球。聚焦离子束(FIB)切割实验表明,小球内部为中空结构。这种新颖的复合结构应用于染料敏化太阳电池(DSSC)领域,有两大优势:其初级结构提供了大的比表面以吸附更多染料分子,同时其次级结构和孔结构可以起到光散射中心的作用,提高光的利用率,从而最终提高了电池的光电转换效率。

储能系统对间歇式新能源电站并网特性的影响分析

针对风电和光伏为代表的新能源电站有功出力波动给电网安全稳定带来的不利影响,给出了利用储能系统平滑间歇式电源有功出力的解决方案,并基于DIgSILENT PowerFactory,建立风光储混合新能源电站模型,对其并网运行特性进行研究。结果表明,储能系统可有效平抑风光联合出力的波动,提升有功功率的可控性,改善电能品质,且对于新能源电站低电压穿越能力的提升具有积极意义。

多模型预测函数控制及其在槽式光热发电中的应用

太阳能集热系统是槽式光热发电系统中的核心部分,但该集热系统具有扰动多、大滞后和大惯性等控制难点。针对这些控制难点,建立了适合控制器设计的简化分段非线性模型,并设计了基于预测函数控制策略的集热系统出口导热油温度控制系统,上述控制策略具有以下3方面特点:(1)可以解决被控对象的大滞后、大惯性问题;(2)对预测函数控制策略中的约束条件进行简化,无需进行二次规划计算,使得计算量大大减小,并易于实现工程应用;(3)结合多模型策略解决控制对象的非线性问题。研究结果表明:预测函数控制策略在调节速度、超调量以及稳定性方面的控制效果均明显优于传统PID控制策略;与未简化的多模型预测控制相比,简化后的多模型预测函数控制的最大动态偏差增大了13%,但计算量大大降低,控制器的实时性也得到增强。

光伏发电并网输电效率性能评价研究

大规模光伏发电会对电网产生各种不确定影响而带来风险问题,因此对光伏发电并网输电效率性能的评价研究显得尤为重要。传统光伏发电效能评价方法为单一的主观权重法,导致评价结果合理性和真实性较低。采用改进层次分析法的主观权重和熵权法的客观权重相结合来确定各指标的组合权重,结合归一化指标值求取了各指标的综合评价值。以33节点配网系统为例,从经济性、可靠性和安全性三个方面对光伏发电在不同方案接入方式下进行了效能评价仿真,结果表明,改进后的评价方法能够全面有效的反映光伏发电并网对电网系统的影响。

具有纳米结构的TiO_2纤维光催化氧化活性

研究了具有纳米结构,高比表面的锐钛矿TiO2纤维在光催化降解苯酚体系中的氧化性能,发现其活性与P25相当;通过加羟基自由基猝灭剂证实了羟基自由基(HO.)对苯酚降解的贡献;而通过加空穴猝灭剂则观察到明显的空穴(h+)效应。并通过K I氧化反应进一步研究了催化剂表面上的空穴效应,结果表明,TiO2纤维上的光生空穴比P25稳定,其空穴量子产率是后者的3.3倍。

TiO_2纳米晶溶胶水热的合成及其染料敏化光电性能

以异丙醇钛为前驱体,采用溶胶-水热方法合成了TiO2纳米晶.采用XRD和TEM等测试技术研究了合成条件对TiO2纳米晶的晶粒度、结晶度以及相转变的影响规律.研究显示,通过控制前驱液的预热处理、水热温度及前驱液浓度等条件,实现了对TiO2纳米晶的晶型、结晶度、晶粒度(10～20nm到120nm)的稳定调控.采用优化实验条件后得到的TiO2纳米晶的水性浆料,使用精确控制膜厚的涂布技术,制作成染料敏化太阳电池(Dye-Sensitized Solar Cells,DSSC).由于制备的TiO2纳米晶具有纯锐钛矿晶型、合适的晶粒大小和良好的结晶性,使DSSC的光电转换效率达到了7.33%,高于同样实验条件下以P25或商业TiO2浆料制作的DSSC的光电转换效率.

槽式光热发电典型热工过程控制系统设计

针对槽式光热发电系统,结合火电厂控制系统设计经验,提出了包括机组负荷-供能控制系统、蒸汽发生器水位控制系统和过热蒸汽温度控制系统的槽式光热发电典型热工过程控制系统的设计方案。为了解决机组负荷和供能之间的耦合关系,提出了光热供能跟随汽轮机、汽轮机跟随光热供能、以光热供能跟随为基础的协调控制以及以汽轮机跟随为基础的协调控制等4种负荷-供能控制方案;为了降低蒸汽发生器水位系统中"虚假水位"现象对控制性能的影响,提出了蒸汽发生器三冲量串级汽包水位控制方案;为了补偿过热汽温大惯性、大时延的特性,提出了过热蒸汽温度内外环控制方案。该研究可以为槽式光热发电控制系统设计提供参考。

储能在大型企业用户中应用的多重效益分析

储能的发展面临着成本高、投资大和无法体现经济效益等问题。成为影响储能大规模推广的关键因素之一。简要总结了在不同应用中的储能经济性分析的现状；以探索储能的多重经济效益为目标。结合大型企业用户对电能质量和用电可靠性的需求。对配置柴油发电机和电池储能进行了成本／效益分析。结果表明，电池储能在大型企业用户中的多重作用使得在工程周期内可产生明显的经济效益和环境效益。因此，在推动储能大规模应用的过程中，一方面要降低成本，另一方面应寻找储能具有多重效益的应用场合，探索合理的商业模式。

变速恒频风力发电机组中长期时间尺度建模

风能具有随机性与间歇性的特点,模拟由此引起的中长期时间尺度上的动态过程对含风电的电力系统规划与运行有重要的意义。建立了变速恒频风力发电机组的机电暂态模型,包括风速模型、风力机及传动轴系模型、桨距角控制模型、换流器控制模型以及发电机和换流器模型。按照准稳态近似方法对机电暂态模型进行简化,保留中长期时间尺度的时间常数,得到适用于准稳态仿真的变速恒频风力发电机组中长期时间尺度模型。最后通过对比分析准稳态模型和机电暂态模型的仿真结果,验证了所建模型能够准确刻画中长期时间尺度上的动态过程。

储能电池的建模与PSCAD仿真

根据蓄电池的工作原理提出了一种改进的磷酸铁锂电池的动态模型,并对其进行建模仿真。该方法充分考虑到了蓄电池充放电的非线性特性,并将蓄电池电阻的变化转化到电压的变化,令仿真电路更加简单,仿真实验更容易实现。在仿真过程中,充分考虑了荷电状态、放电深度和充放电电流/电压与充放电时间的关系,以及电压与荷电状态之间的关系。从仿真结果看,该模型能够较好地反映磷酸铁锂电池的动态特性。

太阳能光伏发电技术的特点及其发展

从太阳能光伏发电技术的核心器件太阳电池出发,介绍了各类太阳电池的特点和发展情况,重点介绍了硅基太阳电池、化合物太阳电池和染料敏化太阳电池等的技术研发状况,并分析了我国光伏发电技术的发展路线。

基于一体化监控平台的风电场智能维护系统

针对风电场监控与运行维护需求,对风电场智能维护技术的现状、发展和应用趋势进行分析,提出一个具有电网接入控制功能,集风电场电气量监控和风电机组智能维护于一体的监控平台架构,在使风电场与变电站监控系统的数据信息共享和融合的同时,实现对风电机组状态的多维度监测和预警。分析结果表明:该系统兼顾风电场接入控制和电网调度控制,实现了对风电场电气量监控和对风电机组的智能维护,从而在保障风电场可靠运行的同时,使电网安全稳定水平得到提升,电网与风电场的效益获得双赢。

太阳能热发电系统中的水消耗问题研究

针对太阳能热发电产业发展中最有争议的用水问题,对系统中的水消耗情况进行了系统分析。在定性和定量描述整个运行过程中所涉及到的水消耗环节和其用水强度的基础上,介绍了两种可能的节水技术,提出了发展我国太阳能热发电的相关建议。结果表明:干冷和湿冷联合冷却方式是太阳能热发电未来的有效节水途径。

染料敏化太阳电池的光生电流对短路电流的影响(英文)

等效电路分析和实验结果证实,染料敏化太阳电池的光生电流显著地影响着电池电压-电流曲线中的短路电流。首先根据等效电路分析,得出了染料敏化太阳电池的光生电池值,以及理论上光生电流对短路电流的影响。进一步的电池制备和效率测试,证明了上述的理论计算论断。最后,根据光生电流与短路电流的关系,本文提出了通过提高光生电流来提高短路电流,最终提高染料敏化太阳电池效率的思路,并按照上述思路得到了电池效率提升20%的试验结果。

基于场论的槽式太阳能集热管热流密度模拟

文章运用场论的方法并结合COMSOL软件模拟了槽式太阳能集热管的聚光特性,结合受照面理论,简化了光线从光源传播到聚光器的过程,极大地节省了计算资源。同时将模拟结果与Jeter的模拟结果以及蒙特卡洛光线追踪法的模拟结果进行了对比分析。分析结果表明,使用场论方法的模拟结果优于蒙特卡洛光线追踪法的模拟结果,使用场论方法的模拟结果与Jeter的模拟结果更为接近。文章还对LS-3型槽式太阳能集热管在不同边界角θrim下的聚光特性进行了模拟与分析。模拟与分析的结果表明,边界角θ_(rim)越大,LS-3型集热管外热流密度分布越均匀,该集热管外热流密度峰值越小。

氧化锌纳米棒微结构光电极的制备

通过两步法,即首先热分解醋酸锌制备氧化锌晶种层,在晶种的诱导下,再采用低温水热法在氟掺杂的SnO2导电玻璃(fluorine-doped tin oxide,FTO)基底导电面上成功制备出高取向性的氧化锌纳米棒阵列光电极。系统研究了前驱液浓度、溶液pH值、反应时间等实验条件对光电极微结构的影响。实验结果表明在一定变化范围内,随着前驱液浓度和溶液pH值的增大,纳米棒的直径增大;随着反应时间的延长,纳米棒的长度增长。将氧化锌纳米棒阵列薄膜制作成染料敏化太阳电池(dye-sensitizedsolar cell,DSSC)的光电极,并对电池的I-V特性进行了表征。

塔式太阳能熔盐吸热器传热特性及?分析

该文建立了塔式光热电站圆柱形外露管式吸热器(external cylindrical receiver,ECR)的二维传热模型。重点分析了非均匀入射能流、入射能流总功率、环境风速以及吸热管尺寸等运行设计参数对吸热器表面的温度及热损分布、热效率、压降特性和[火用]效率的影响。结果表明:辐射和对流热损主要集中在吸热器后半部的高温区域,若镜场投入辐射集中在熔盐进口区域,将导致熔盐升温过快,高温区域增大,造成更大的热损失;小管径吸热器有更高的热效率以及更小的环境对流热损,但同时会带来更大的压降损失,在直径小于2cm后压降的增幅尤为明显。考虑环境风速与运行功率的影响,[火用]效率随管径显著变化,并存在最优值,随着入射能流总功率的增大,[火用]效率最优值随管径增大而增大。该文的工作可为目前主流商业化塔式电站用外露管柱式吸热器的设计计算以及辐射能流分布的优化提供理论参考。

计及置信容量的光热电站储热容量优化配置

为探索光热电站的容量价值,文中基于光热电站的容量置信度和度电成本,提出一种光热电站集热面积和储热容量优化方法。文中建立光热电站发电效率模型和经济性模型,基于序贯蒙特卡洛方法计算发电系统可靠性,使用粒子群算法计算光热电站置信容量,研究太阳倍数和储热时长分别对光热电站容量置信度和度电成本的影响;并以容量置信度和度电成本作为优化目标,使用加权理想点法建立目标优化函数、熵权法确定指标权重值,对太阳倍数和储热时长进行优化。以西北某地区光热规划为例,使用该地区实际太阳辐照资源数据建立模型,发现随着太阳倍数和储热时长的增加,容量置信度单调递增,而度电成本呈先降后升的趋势,可优化得到约束条件下最佳太阳倍数和储热时长。

基于演化博弈的区域电–气互联综合能源系统用户需求侧响应行为分析

随着用户侧多能负荷尤其是气-电负荷的耦合程度不断加深,用户需求响应的准确建模及用能行为分析对区域电-气互联综合能源系统的建设至关重要。该文建立了区域电-气互联综合能源系统调度优化模型,通过节点能量平衡方程分析节点能源价格;基于节点能源价格,以用户市场消费剩余量化节点区域用户能源消费的估值,考虑多能用户气、电负荷的可替代性,建立基于演化博弈的需求响应模型;基于演化博弈过程,通过不同的用能策略修订协议进行求解;最后,通过算例对用户响应行为进行推演,分析用户基于演化博弈的用能行为趋势及其对系统的影响。

考虑预测误差的风电有功功率控制策略

针对风力发电功率预测误差可能导致功率控制无法满足控制目标的问题,基于不同新能源电站功率预测误差和置信区间的差异,提出一种风电场有功功率优化控制策略。该策略利用历史数据评估风电功率预测误差分布和置信区间,引入置信区间约束建立风电有功优化模型实现有功分配,实现具有不对称误差分布的各风电场之间的预测误差互补。结合对国内某省风电基地实际数据设计仿真算例,验证了所提策略的合理性和有效性,结果表明:所提方法能够有效改善风电有功功率控制性能,仿真算例中的控制偏差可减小约10%,有助于降低风电有功控制缺额的风险。