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科研进展共计 536 条信息

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1 储能技术经济性研究取得新进展 2020-06-03

储能技术可以提高常规电力系统运行效率、安全性、经济性和可再生能源的利用效率。储能电站能够对电力系统起到多重作用,并产生多种复杂的价值流,但是,目前关于电力储能的评价方法仍以成本-效益评价为主,将储能电站孤立出来研究经济性,忽略其多重作用和多种价值的特性。缺少合理的评价方法是导致我国目前储能商业模式不清晰、储能政策缺失的主要原因之一。   针对该问题,储能研发中心研究团队开展了我国电力体制下的储能在中长时间尺度的作用、价值和经济性研究,能够更准确地揭示储能在电力系统中的贡献,为我国储能商业模型的选择以及政策制定提供参考。   研究人员采用最优潮流模型构建了电力生产和传输的燃煤消耗、启动与停机、环境保护、旋转备用、热备用、深度调峰、启停调峰和电力传输损耗等各项成本,建立了储能电站的运行和辅助服务能力约束模型,提出了采用对比法分析了储能电站在电力价值链中的分布情况。图1对比了电力储能在典型省份中的贡献分布,由图可见,电力储能的主要贡献在于缩减火电机组的燃料成本和启停成本。通过典型案例研究发现,电力储能在广东省的贡献最高,吉林省次之;甘肃省、河北省和湖南省产生的贡献较为相近;在江苏省产生的贡献最小。   进一步分析了储能电站在国内现行的不同电价机制下的经济性。研究结果表明,在两部制电价下,储能电站在多数省份都有较好的经济性;而仅采用分时电价下,仅有江苏和湖南两个省份建设的储能电站经济可行。   综上可见,在当前的调度方法和补偿机制下,中国大多数省份的储能电站收益均低于其带来的真实贡献。因此,基于全部贡献驱动的电价机制,从全电网生产成本缩减的角度来给予电力储能补偿,将储能带来的好处归于储能电站,该电价机制较传统电价机制更加能够促使储能技术在电力生产和传输等环节发挥其应有的作用,进而促进储能技术与产业发展。   研究人员认为,储能在短时间尺度内的作用(如电网频率调节、电压和无~支持等)并未考虑在上述研究中,因此仍需进一步开展相关研究,建立更加完善的储能贡献评价体系。   以上研究成果发表在Journal of Thermal Science上。该项研究工作获得了国家重点研发计划项目(2017YFB0903605)和中科院清洁能源先导科技专项项目(XDA21070200)等支持。 查看详细>>

来源:工程热物理研究所 点击量:4

2 太阳能热化学燃料与燃料电池集成动力系统方向研究进展 2020-06-03

太阳能作为一种分布广泛的可再生能源,是未来能源系统的重要构成部分,通过多能互补方式进行利用,可以克服其分散、不稳定等利用难点,从而满足国家能源结构调整与节能减排的战略需求。太阳能热化学是将聚光太阳热能经由燃料热化学反应,转化为富氢燃料化学能,是太阳能高效利用的一种有效方式。其中,太阳能中低温热化学可在200-300℃进行反应,具有较高的太阳能热化学转化效率且能够与商业化太阳能抛物型槽式集热器进行集成,有着良好的应用前景。   在基于太阳能甲醇分解的中低温太阳能热化学的研究中,集成甲醇分解和中低温太阳热能,将甲醇及太阳热能转化为合成气化学能,并针对太阳能热化学燃料转化过程,开展了太阳能热化学吸收/反应器结构及运行调控策略的优化分析,旨在提升太阳能热化学吸收/反应器的运行性能。实验研究表明甲醇转化率能够达到90%以上,太阳能热化学效率接近60%。对于太阳能燃料的利用,燃料电池作为一种清洁、高效的能量转换装置,具有较大的应用潜力。   为实现太阳能与清洁燃料的高效、互补发电利用,工程热物理研究所分布式供能与可再生能源实验室集成研究了中低温太阳能燃料转化与燃料电池联合的发电系统。系统流程图如图1所示。   本系统采用固体氧化物燃料电池(SOFC)和微型燃气轮机(MGT)联合的方式对中低温太阳能甲醇分解的产物合成气进行利用。其中,SOFC能够使用各种基于碳氢化合物的燃料,不需要对合成气中的一氧化碳(CO)进行分离,可以直接对甲醇分解产物进行利用,而SOFC的操作温度与MGT的涡轮入口温度匹配,能够利用MGT对SOFC排气进行回收。通过中低温太阳能甲醇分解集成SOFC和MGT的方式,实现了太阳能及清洁燃料的高效发电利用。研究了燃料利用率对合成气发电效率及太阳能净发电效率的影响,当燃料利用率变化为50%-100%,合成气发电效率在55.18%-59.6%,太阳能净发电效率从38.38%提高到41.24%。通过对合成气的储存与释放,夏季典型日中系统可满负荷运行达13个小时,日均太阳能发电效率维持在40.13%,能够实现太阳能与清洁燃料的高效、互补发电利用。   上述工作得到了国家自然科学基金的支持,相关成果获得了2019中国工程热物理学会工程热力学与能源利用学术年会优秀论文奖。 查看详细>>

来源:工程热物理研究所 点击量:4

3 Science:人造“叶绿体”将CO2转化为任何有机物 2020-06-02

2020年5月8日Science报道,德国马克斯·普朗克陆地微生物研究所的Tobias J.Erb教授团队开发了一种人造叶绿体自动化组装平台,可以根据需求制造不同人造叶绿体,不仅可以吸收空气中的CO2,还可以根据不同应用场景合成不同的有机物。   此前,科学家已经实现了人造叶绿体的合成,能够分解水并固定二氧化碳,然而如何重现植物叶绿体的复杂性和光合效率,一直是困扰科学家的难题。   植物类囊体被封装在直径约90微米的微滴中,这些半合成的叶绿体配备了一套酶,可以利用太阳能固定二氧化碳(马克斯·普朗克陆地微生物研究所)。   2016年Erb教授团队开发了一种人造碳固定方案——Cetch循环,通过一系列自然和工程化酶将二氧化碳转化为有机分子,比天然植物固定碳的效率更高。此次,研究团队在此基础上进行创新,将从菠菜中提取的叶绿体膜和Cetch循环耦合,合成了细胞大小的液滴,这种液滴能够吸收太阳能并固定CO2。研究者还开发了人造叶绿体组装平台,不仅实现自动化生产人造叶绿体,还能根据需求通过添加不同的酶来生产具备不同~能人造叶绿体,通过光来控制人造叶绿体合成不同的物质。研究表明,该平台合成的人造叶绿体吸收CO2的速度比之前合成生物学方法快100倍。   该研究中的人造叶绿体具有光合作用的基本特征,即利用光能把无机碳生成有机物,是合成生物学领域的一项重要进展,向构建自养合成细胞的迈出重要一步。人工利用光能把CO2固定为多碳化合物也为许多其它领域的技术应用奠定了基础,例如人造生物反应器合成小分子或药物。 查看详细>>

来源:青岛生物能源与过程研究所 点击量:5

4 等离子体所在电解水催化剂研究方面取得新进展 2020-05-30

近期,等离子体所应用等离子体研究室王奇课题组在氢能研究方面取得新进展,相关工作以“Exfoliation of bimetallic(Ni,Co)carbonate hydroxide nanowires by Ar plasma for enhanced oxygen evolution”为题作为封面文章发表在国际期刊Chemical Communications(Chem.Commun.,2020,56,872)上。   氢能因其来源广、无污染等优点而成为二十一世纪最有前景的能源之一。电解水被认为是一种最有潜力的制氢技术。然而阳极析氧反应(OER)和阴极析氢反应(HER)较高的过电位,阻碍了水的高效分解。二维层状双氢氧化物(LDHs)作为OER电催化剂之一,由于其可调的化学组分和独特的电子结构,制备方法简单可靠,有望成为大规模工业化应用的OER电催化剂。NiCo-LDHs被公认为是一种很好的OER电催化剂,但是由于自身结构及导电性的限制,其活性位点暴露并不充分,因而催化活性不能得到最大程度的利用。   课题组创新性地采用Ar等离子体,将一维NiCo-LDHs纳米线剥离成二维纳米薄片,形成三维树枝状结构,不仅增加NiCo-LDHs的电化学活性表面积,而且暴露出更高的Ni3+和Co3+的活性位点,从而有效提高了NiCo-LDHs的析氧性能。得到的NiCo-LDHs表现出较低的起始电位(1.48 Vvs.RHE)和较长的稳定性(6000循环,电流密度保持率为82%)。该研究工作为等离子体处理二维材料提供了新方法,为开发廉价高性能的氧析出反应催化剂提供了新思路。   该工作得到了国家自然科学基金(11575253)、安徽省重点研发计划(1704a0902017)、安徽省杰出青年科学基金(1608085J03)、中国科学院光伏与节能材料重点实验室(PECL2018QN005)的资助。 查看详细>>

来源:等离子体物理研究所 点击量:7

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