大温升蒸汽压缩式热泵系统优化研究进展

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升系统可行的优化手段。分析表明:当前大温升系统实践工程的常用制冷剂仍以R134a、R245fa等高GWP制冷剂为主;而在大温升制冷剂筛选方面,自然纯制冷剂中二氧化碳(R744)适用温度范围广泛,性能表现优异;水(R718)是大温升系统突破超高温(150℃)限制的潜力制冷剂之一;有机纯制冷剂发展迅速,R1234ze(Z)、R1336mzz(Z)等具有极低的GWP与优异的热力学性质;制备R32基、HFOs基、CO_(2)基混合制冷剂低GWP的混合制冷剂是当前具有前景的思路;在组件优化方面,压缩机变频技术等成熟技术为大温升系统组件优化提供了现行方案;磁悬浮轴承技术工业产品走向成熟,可有效降低大温升系统摩擦损失;线结构换热器技术等新兴技术为大温升系统提供了新的组件优化思路;在循环优化方面,补气/补液增焓与多级压缩等成熟技术为大温升系统循环优化提供了现行方案;喷射技术与涡流管技术等研究成果对大温升系统具有优化效果,但受到工程实践经验缺少、机理研究不明等方面限制;结合示范验证部分,补气增焓技术是目前适用范围最宽泛、工业运用最成熟的大温升系统优化技术,一定条件下可提高大温升系统性能系数20%以上;串联多级压缩技术与复叠式压缩技术是提高系统温升范围、保障低温供暖的有力手段。

基于BP神经网络的电动汽车动力电池产热估计

电池的产热情况是电池热管理的重要指标之一,准确估计电池产热功率对构建高效运行的电池热管理系统以确保电动汽车安全行驶至关重要。然而,目前大多采用基于模型的方法进行电池产热估计,但此方法存在耗费时间长和仅应用于某种特定电池状况产热估计等缺点,无法解决电动汽车电池实时产热估计的问题。对此,本文提出了一种基于人工智能算法的精准电池产热功率估计方法,即基于BP(back propagation,BP)神经网络的电动汽车动力电池产热估计模型。该模型利用贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)对BP神经网络进行超参数选取,采用Adam(adaptive momentum estimation,Adam)优化算法加快收敛速度,提高了模型的准确度和稳定性。研究对比了不同放电倍率和不同环境温度下恒流放电实验的电池产热功率,结果表明模型的估计平均误差为5.01%,最大误差仅为5.53W,R2拟合指标最高可达99.98%,证明了所提出的电池产热估计模型取得了较高的估计精度和较强的鲁棒性,为电动汽车电池实时产热估计提供了一个范式结构。

电动汽车CO_(2)热泵空调系统优化及制冷性能分析

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO_(2)系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(T_(go))、气体冷却器压力(P_(g))、中间补气压力(P_(m))、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Q_(e))和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明:存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO_(2)系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。

2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

绿氨能源化及氨燃料电池研究进展

随着全球“减碳”目标的提出,氢气被认为是最理想的清洁能源,但是制取成本高、储存及运输困难等问题限制了氢的大规模能源化应用。氨作为氢的载体,具有“零碳”意义的绿氨越来越引起各国重视。本文通过对近期相关文献的探讨,综述了绿氨能源化的前景及氨燃料应用的进展。介绍了绿氨的来源,从绿氨生产成本、技术成熟度及政策因素等方面,分析绿氨规模化应用前景及面临的挑战。船舶运输及发电等是氨燃料的重要目标应用领域,但是还需要进一步解决氨的安全性、掺烧理论以及燃烧系统改造等难题。氨燃料电池是氨能源化的重要技术,本文详细介绍了氨燃料电池的研究进展,包括氧离子导电电解质固体氧化物氨燃料电池、质子传导电解质固体氧化物氨燃料电池、质子膜氨燃料电池和碱性氨燃料电池等。综合分析表明,全球减碳政策驱动因素是现阶段绿氨发展的重要推动力。质子膜氨燃料电池和碱性氨燃料电池在短期内将无法满足氨燃料的规模化应用,而固体氧化物燃料电池具有高度的燃料灵活性,是最有前景的氨燃料电池类型。

基于R410A制冷剂的空气源燃气热泵系统制冷特性

该文搭建了使用R410A制冷剂涡旋式压缩机的高能效空气源燃气热泵实验平台。在实验台上进行不同进水温度tw,in(8.8~18.8℃)、发动机转速Neng(1400~2400 r/min)、环境温度Tamb(24~43℃)、进水流量Gw(9.16~18.32 m^(3)/h)影响下的制冷特性研究,得到制冷量(Qc)、耗气功率(P_(gas))、压缩机功率(Pcomp)、一次能源利用率(RPER)、总一次能源利用率(RPER,all)及性能系数(RCOP)的变化规律。结果表明,RPER受RCOP与发动机热效率η_(eng)的双重影响,制冷运行时RPER、RPER,all与η_(eng)分别处于0.935~1.224、1.388~1.720与27.56%~35.25%之间。由不确定度分析可得Qc、P_(gas)和RPER的相对不确定度分别为5.61%、1.00%和5.70%,表明系统测试结果稳定可靠。

过冷法海水冰浆制备系统能耗特性分析

海水制冰浆技术可应用于海岛及海上风电的负荷转移和削峰以及冷冻保存海产品等,具有广阔应用前景。此外,海水制冰的原料近乎免费,并且利用海水作为冷却介质可以降低冷凝温度,进而提高系统能效,具有明显优势。通过建立双回路单级压缩循环制冰系统模型,分析利用过冷法制取海水冰浆的经济性和可行性,为海水制冰浆技术的实际应用提供理论指导。结果显示,该系统在计算条件下冬季循环性能系数平均值为4.76,夏季平均值为3.61,在蒸发器内较宽的海水流速范围内可维持较长时间正常运行。系统采用板式水冷冷凝器,并与空气源机组进行定量对比,结果表明循环机组采用水冷冷凝器在各指定工况点下的效益均高于采用空冷器,在设计工况下水冷机组单位投资蓄冷量为2.85kW·h/元,对应的空冷机组仅为1.37kW·h/元。

电动汽车CO_(2)热泵空调制热性能分析

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调的系统性能及扩宽热泵空调的使用温区,构建了回热器+补气增焓的跨临界CO_(2)系统,通过建立数值模型对该系统的制热性能进行了仿真分析。研究结果表明,气体冷却器压力对制冷系数(Coefficient of Performance,COP)影响较大,且存在最优气体冷却器压力和中间补气压力使COP达到最大值;中间补气过程能有效提升COP和制热量,且能有效降低压缩机排气温度;回热器过热度对COP和制热量影响较小,但会导致压缩机排气温度上升。

V-Y皮瓣推移术联合自体PRP治疗手指末端皮肤软组织缺损

目的探讨V-Y皮瓣推移术联合自体PRP(Platelet-rich plasma,PRP)治疗外伤致手指末节皮肤软组织缺损的临床疗效。方法回顾性分析2019年9月-2022年9月大连医科大学附属第二医院收治的25例手指末节皮肤软组织缺损患者的临床资料,均采用V-Y皮瓣推移术联合自体PRP治疗,术后观察患指愈合及功能恢复时间、患指形态、疼痛程度等。结果25例手指末端皮瓣全部成活,均无并发症。术后随访2~5个月,患指功能评定优20例,良5例;指端皮瓣外观形态饱满,与对侧健指相近,肤色与周围皮肤相似,触觉、温度及皮肤感觉较健侧未见明显差异。结论V-Y皮瓣推移术联合自体PRP治疗手指末端皮肤软组织缺损,手术操作简便,损伤小,术后患指感觉、活动较健侧几乎一致,指端形态良好,效果显著,适合临床推广应用。

基于流态冰浆蓄冷的深远海风电就地消纳

考虑深远海风电远距离输电带来的高成本与限制性,提出了一种以冰浆作为蓄冷载体的就地消纳深远海风电的技术路线,以南海某台风力发电机为研究对象,建立了性能与经济性评价模型,对循环COP、制冰速度、单位电耗、费用年值、单位制冰费用进行分析。并与船载场景下的制冰机相对比。结果表明:风电消纳制冰浆机组在海面下取水并补充淡水制冰的情景下制冰速度可达57.18 t/h,单位电耗39.47 kWh/t,较同功率下海水片冰机制冰速度提升80.4%,单位电耗降低51.1%,产能大能效高;储冰罐全年冷量损失比率不超过制冷量的2.7%,综合各项冷量损失,全年冷量损失比率不超过5%,且几乎不随海水流速变化波动,隔热能力优秀;计入冷量损失,机组全年冰产量达95.17万吨,可冷藏至少47.59万吨海产品,供应1100艘以上千吨级渔船使用,能够满足大规模的冰需求;机组费用年值为1758.70万元,制取单位冰浆费用低至36.96元/吨,较船载场景下海水片冰机减少47.3%,具有较强竞争力,经济可行性良好。

直接蒸发式热泵蒸汽系统的技术经济性分析

在全球碳中和背景下,热泵蒸汽(SGHP)技术得到广泛关注和快速发展。对SGHP系统的两种热力循环分别开展?效率和热力性能分析,研究其在工业蒸汽供应方面替代燃气锅炉(Gas-B)、燃煤锅炉(Coal-B)的节能减碳效果。结果表明:直接蒸发式热泵蒸汽系统(DE-SGHP)具有更好的热力性能,其系统性能系数(COP)相比闪蒸循环式热泵蒸汽系统(CF-SGHP)提高了8.8%;采用SGHP系统供应蒸汽的节能性及热泵系统COP与城市气电比、煤电比密切相关,气电比、煤电比越大,SGHP系统供汽节能效果越好,在中国大部分地区采用SGHP供汽相比Gas-B均具有显著的节能效果,但是相比Coal-B系统只有在华南和华东地区具有一定的节能性;在减少CO_(2)排放方面,采用SGHP系统供汽比锅炉系统具有更好的效果。

试论岭南名医吕楚白学术思想之渊源与特色

吕楚白是岭南医派的早期代表性医家。其学术思想之形成,一是受益于清中叶以来广东医学出版业的兴盛,与由此带来的各家学说在广东的传播,其中《医部全录》《医宗金鉴》《证治准绳》《妇人大全良方》和傅青主医书等对其影响尤巨;二是广泛吸纳岭南民间医疗经验。吕氏学术特色鲜明,善于从肝论治内妇儿疾病;对妇科崩漏、月经量多,重补脾固肾;组方精巧,善于融合经典药材与地方草药,对风药之运用也颇具特色,是岭南医家融合本土民间经验与经典理论方药的典范。

废旧磷酸铁锂电池回收技术研究进展

纯电动客车用电池以磷酸铁锂电池为主,电池寿命结束后将产生大量的废旧电池,如何处理废旧电池是人们关心的重要问题。基于此,本文介绍了国家目前对于废旧电池回收的相关政策以及废旧Li Fe PO4电池的主要有价成分。详细介绍了废旧Li Fe PO4材料的多种回收、再利用方法,包括化学沉淀法回收、高温固相修复技术、高温固相再生技术、生物浸出技术以及机械活化处理回收技术等;并分别介绍了高温热解处理、有机溶剂萃取回收、超临界CO2回收的电解液回收处理技术以及负极材料的分选回收技术、石墨修复改性技术。沉淀法回收产物为含锂、铁的工业原料,该类方法易于实现规模化应用,但是会产生大量酸碱废液;高温固相修复、再生方法工艺流程短,除杂将会是该工艺规模化应用的难点。对不同类型的回收材料提出不同回收处理方法,为废旧磷酸铁锂电池的回收提供参考。

废旧磷酸铁锂材料碳热还原固相再生方法

采用热处理方法将回收的正极片除去黏结剂,同时将LiFePO_4氧化为Li_3Fe_2(PO_4)_3及Fe_2O_3并作为再生反应原料,分别以葡萄糖、一水合柠檬酸、聚乙二醇为还原剂,650℃高温反应16h、20h、24h碳热还原再生LiFePO_4。测试结果表明,3个还原剂体系均能获得再生LiFePO_4材料。以葡萄糖为还原剂,高温反应16h、20h、24h,放电比容量分别为118.49mA·h/g、118.38mA·h/g、123.77mA·h/g;100次循环后,容量保持率分别为88.40%、80.07%、72.56%。还原剂对再生材料性能影响显著,以葡萄糖为还原剂,再生材料的容量特性及循环性能均最优,一水合柠檬酸还原剂体系次之,聚乙二醇还原剂体系电化学性能最差。研究结果为大规模废旧LiFePO_4材料再生提供一种新的途径。

废旧磷酸铁锂材料的固相再生及电化学性能研究

热处理废旧电池正极片除去黏结剂后得到回收材料,在对回收材料元素定量分析的基础上,通过添加不同比例的Li、Fe、P源进行高温固相再生反应获得再生材料,研究杂质对再生材料的影响并优化再生反应原料比例。实验结果表明,再生反应过程中生成了Fe_2P杂质,该杂质衍射特征峰随着添加的Li、Fe、P源比例增加逐渐减弱;过多Li、Fe、P源添加时,导致再生材料结构致密性严重,Fe_2P杂质存在及材料结构过于致密,均降低了再生材料的容量性能。回收材料、化学计量比再生材料、过量元素源(1:1)再生材料首次放电容量分别为103.4、115.8和134.0 mA·h·g^(-1),再生反应后分别提高了11.99%、29.59%。上述三种材料50次循环后放电容量分别为100.9、108.0和115.3 mA·h·g^(-1)。

基于余热回收的燃气热泵系统高温制热特性

燃气热泵(GHP)是一种先进的低碳节能清洁供暖技术。针对当前GHP技术研究中普遍使用的R134a冷媒制热环境温度下限偏高及活塞式压缩机能效偏低等局限,本文创新性地搭建了基于使用R410A冷媒涡旋式压缩机的高能效GHP实验平台,在实验台上进行了不同出水温度(t_(w,out))、发动机转速(N_(eng))、进水流量(G_(w))及是否余热回收下的高温制热特性研究,得到了制热量(Q_(h))、耗气功率(P_(gas))、压机功率(P_(comp))、一次能源利用率(PER)及性能系数(COP)的变化规律,并对关键性能参数进行了误差分析。结果表明,t_(w,out)由41℃增至50℃时,Q_(h)、PER和COP分别减小了3.12%、13.17%和18.92%,PER下降的幅度明显小于COP;N_(eng)从1200r/min增至1800r/min时,在50℃出水下Q_(h)、P_(gas)与P_(comp)分别增加了51.03%、43.98%和55.37%,PER因受到发动机有效热效率升高的影响而增加了4.90%;G_(w)从5.8m^(3)/h增至11.5m^(3)/h时,系统各性能参数随G_(w)变化不敏感;系统考虑余热回收后,Q_(h)、PER与COP均显著增加,在N_(eng)为1200r/min且41℃出水下分别增加了31.18%、36.06%与31.54%,系统余热回收量占总制热量和发动机总余热量的比例分别为17.48%~24.54%和44.16%~63.39%。由误差分析可得Q_(h)、P_(gas)和PER的误差分别为3.29%、1.00%和3.44%,表明了系统测试结果具有较高的准确度。

复合储能对提升太阳能利用率的仿真研究

针对太阳能分布式微网输出功率间歇性及不可控性的应用瓶颈,提出了将多种储能形式(储电、储冷、储热等)高效集成应用的多能态复合储能技术,以实现可再生能源供给和用户多样化能源消费需求之间的高效调控。为了确定复合储能系统的容量和功率等级,利用MATLAB等软件建立了太阳能分布式微网系统的数学模型。该模型可通过输入地区和日期对太阳能逐时辐射强度、光伏发电和光热产热的能量进行仿真计算。以广州某宾馆为例,计算了夏季太阳能分布式微网的输出,并与用户多种能源负荷进行了对比分析,为多能态复合储能系统应用提供了数据基础。建立了节能与经济2方面的评价指标,对太阳能分布式微网进行了优化分析,结果表明,利用复合储能在综合提高微网系统节能率的同时,减少了系统的投资回收期。为可再生能源的应用发展提供了有益探索和尝试。

跨季节蓄冷特性与系统设计优化

考虑现有采暖供冷技术能耗高或适用性低等特点,提出以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷技术。以5种系统方案为研究对象,建立系统模型定量评价分析不同方案在不同区域的能耗特性以及经济效益。结果表明:1)方案3(跨季节蓄冷)、方案4(跨季节蓄冷与夜间蓄冷)、方案5(土壤源热泵)的一次能源消耗量和污染物排放量比方案1(空气源热泵)和方案2(集中供热与冷水机组)少50%以上;2)跨季节蓄能技术可有效提高系统的全年COP值,其存储效率和循环次数可达到96%和2.1次;3)上海适用空气源热泵方案,北京适用跨季节蓄冷方案,沈阳适用集中供暖方案;4)在北京,对于3万m以上供暖供冷面积的大型建筑,采用方案4的增量投资回收期只有约3 a。

地铁制动能量回收的混合储能系统及其参数设计

混合储能技术兼具能量型器件和功率型器件的优势,适用于地铁制动能量的回收利用。介绍了基于地面储能方式和双DC/DC架构的混合储能系统。研究了双向DC/DC变换器、锂电池组和超级电容组的参数设计方法,并采用MATLAB软件搭建仿真模型,与单一储能系统进行了控制效果、经济性的对比分析。结果表明:所设计的混合储能系统使牵引网电压在整个制动过程中均处于安全范围,系统投资成本和体积质量较小,性价比优势突出,同时实现了应急工况下备用电源的作用,验证了混合储能系统及其参数设计的合理性。

跨季节蓄冷集成技术系统能效与经济性分析

减少供暖和供冷的能耗是社会节能的关键任务之一。针对目前跨季节蓄能技术存在的特点和不足,提出了以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷集成技术。以北京、沈阳地区的采暖供冷为研究对象,对比三种不同的方案,从能效和经济性两个方面对跨季节蓄冷技术进行分析。结果发现:(1)相比于传统冷水机组供冷和锅炉供热组合的技术,以冰源热泵为核心的跨季节蓄冷集成技术,其全年累计一次能源消耗减少了50%左右,污染物排放减少了55%左右,具备良好的社会效益和环保效益。(2)跨季节蓄冷技术与夜间蓄冷技术相结合,可以大幅降低运行成本,减小投资回收期,具备很好的经济效益。北京地区投资回收期约在6年左右。(3)蓄水槽对投资回收期有重要影响,而且方案三的投资回收期一直比方案二短。