《能源环境保护》“能源高效低碳利用技术”虚拟专题

来源：能源环境保护

在"双碳"目标的引领下，经济社会的绿色化、低碳化已成为高质量发展的关键。能源作为推动社会进步的强大动力，向绿色低碳方向的转型显得尤为迫切和必要。太阳能、风能、氢能及生物质能等能源技术的蓬勃发展，有利于提高能源利用效率，探索以生态优先的绿色发展新路径。《能源环境保护》编辑部整理了2023年已发表的17篇关于能源高效低碳利用技术的论文作为虚拟专题，以期为相关研究人员提供参考。

行业视野: 碳中和
类别; 80个
关键词; 77位
专家; 17篇
论文; 2592IP
点击量; 1481次
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生物质气化耦合固体氧化物燃料电池研究现状及前景分析

作者(Author)：徐越, 李桃, 肖睿

摘要：中国是目前全球最大的能源消费国,能源结构具有“富煤贫油少气”的特点。煤炭作为化石能源之一,其大量消耗不可避免地导致了 CO2的排放问题。生物质气来源广、总量大、环境友好,高效利用生物质可有效降低碳排放和化石燃料的使用。燃料电池是一种可以将燃料中的化学能转化成电能的电化学装置,相较于传统热机,因其不受卡诺循环效应限制,具有更高的能量转化率。固体氧化物燃料电池(SOFC)以其纯固态、高效率和燃料灵活性而备受关注,研究人员不断致力于改进燃料电池材料、组件和系统设计,以提高效率、降低成本,并推进其在能源领域的广泛应用。将SOFC 与生物质气化联用可以实现生物质高效分布式发电及能源利用。生物质气化气中含有多种组分及微量污染物,对 SOFC 的运行存在一定的影响。本文简述了 SOFC 的工作原理、关键材料、性能提升等相关技术进展,并介绍了生物质气化耦合 SOFC 运行中存在的问题和挑战。

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能源环境保护

2023年第06期

127

47
中药渣协同热解物质流和能量流分析

作者(Author)：魏楚韵, 张金泰, 刘国庆, 黄子瑞, 王柏淳, 杨海微, 周爱姣

摘要：热解是生物质能源化利用的一种主流技术,但针对多源生物质废物,尤其是中药渣类废弃物的协同热解工艺、物质转化规律和能效特征的理论模拟-验证反馈研究仍相对较少。本文采用具有完备物性系统的 Aspen Plus 工业模拟软件,建立了生物质废物热解制炭仿真模型,并验证其可靠性。将农林源废弃松木热解制炭实际运行工况数据进行了系统模拟,全面解析了协同利用大血藤类中药渣热解过程物质流和能量流,并对转化效率进行了综合评价。研究结果表明,在现有单一废弃物工况下,热解系统的能耗为 2 580.7 MJ/ h,能效为 53.0%;在温度为 500 ~ 550 ℃ 的范围内内,模拟掺入 30% ~60%的大血藤中药渣协同热解,可以达到最佳的物料循环利用率和能效水平,系统能耗可降低 30% ~60%,系统能效可提高 3.0% ~6.0%。本研究可为中药渣的协同热解提供科学依据。

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能源环境保护

2023年第06期

102

27
氨燃料强化燃烧技术研究进展

作者(Author)：张屿, 赵义军, 曾光, 张文达, 张林瑶, 孙绍增

摘要：在双碳战略下,氨作为新型零碳燃料逐渐受到关注。针对氨燃烧存在着火困难、火焰速度低、可燃性范围较窄的问题,本文从氨的基础特性出发,总结了改善燃料活性(掺混燃烧、富氧燃烧)、热质传递强化和辅助燃烧等强化燃烧技术对火焰传播速度的影响,探究了强化燃烧过程的影响因素及其作用机理。掺混燃烧可以显著提高氨燃烧速度,其中氢气是最有效的强化燃烧剂,随着掺氢比的增加,氨/ 空气层流火焰速度呈指数型增加;随着碳基燃料掺混比提高,氨/ 空气层流火焰速度多呈线型增加。富氧燃烧可以显著提升氨燃烧速度,且不会产生碳排放。随着氧化剂氧含量的增加,层流火焰速度呈线性增加。调控燃烧参数的强化燃烧能力有限,而采用辅助燃烧技术则可以针对氨燃烧的不同工况和结构进行灵活调整并实现燃烧的精准强化。在未来氨燃料强化燃烧技术发展中,针对改善燃料活性,可以调整燃料掺混、喷射策略;针对强化热质传递过程,可以优化设计燃烧器结构、燃烧组织方式和调控燃烧参数。此外,可以结合新兴的辅助燃烧技术共同强化氨燃烧并拓宽稳燃边界,在强化燃烧的同时结合 NOx排放控制技术,这是实现氨清洁高效燃烧的重要途径。

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能源环境保护

2023年第05期

82

56
微反应器强化传热传质在化工过程的应用

作者(Author)：张仕凯, 罗沧海, 郑园, 肖垚, 陈东

摘要：精细化工、环境保护、生物药物等领域通常对化学反应连续性、选择性、安全性等有较高要求,尤其是在涉及强放热反应时,控制不当极易引起火灾甚至爆炸。强化传热传质是解决这些问题的关键。相较于传统的釜式反应器,微反应器具有传质传热效率高、反应参数控制精准、可连续化操作和高效安全等优点。本文总结了微反应器在化工过程的应用,首先分析了微反应器的结构特点与优势,其次总结了强化流体流动、减小传热距离和增大传热比表面积、选择高性能冷却介质以及高导热材料等强化传质传热策略。然后介绍了微反应器在典型强放热反应中的最新应用,包括过氧化反应、硝化反应和重氮化反应。最后总结了微反应器技术的机遇和挑战,从而为微反应器在工业生产领域的设计、制造、应用提供指导。

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能源环境保护

2023年第05期

108

41
电动汽车电池包热电制冷系统的实验研究

作者(Author)：翁志奇, 邓斌, 张鑫伟, 李国能, 郭文文, 汤元君, 郑友取

摘要：为提高电动汽车动力电池包在高温环境下的安全性,设计并测试了一个热电制冷系统,采用了自行开发的肋柱型散冷器,安装了 6 个热电制冷模块,并采用循环冷却水进行热端散热。在测试中,当输入功率为 273.6 W 时,热电制冷系统的能效比随散冷风速和冷却液流量的增加迅速增加,然后趋于稳定,最佳的散冷风速和冷却液流量分别为 2.5 m/ s 和 33.3 mL/ s,系统最大能效比为 0.26。针对于一个储电量为 36 kW·h 的锂电动力电池包,电池包箱体内的温度在不同的产热率(50~200 W)下的降温幅度均超过 20 ℃。动力电池包在 200 W 的产热率下,其内部温度从68 ℃降低到 45 ℃以内,表明设计的热电制冷系统可有效降低动力电池包内的温度,从而提高电动汽车的安全性。

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能源环境保护

2023年第05期

71

46
木质素催化快速热解的解聚增值研究进展

作者(Author)：沈炜炜, 曹斌, 何思蓉, 蒋鼎, 穆茂, 王爽

摘要：木质素是一种复杂的三维非晶态天然芳香聚合物,将其转化为生物燃料替代传统化石能源方面展现出巨大潜力。热解技术已被证实是将木质素转化为高值化学品的有效途径,然而,直接热解过程中普遍存在产物选择性低、产物稳定性差等难题,这些问题限制了木质素的高效转化及工艺经济性。目前,催化快速热解技术在克服上述挑战方面已经取得了显著进展。本文详细阐述了木质素的基本结构单元与其多样的连接模式,介绍了木质素的主要来源和不同种类。基于木质素的热解特性,对其热解过程的关键阶段(初始阶段、主要阶段和碳化阶段的演变) 进行了深入阐述。本文还对催化快速热解的必要性进行了探讨,并对常用催化剂进行了全面介绍和综述。最后,对木质素催化快速热解在解聚和增值方面的未来发展方向进行了展望。

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能源环境保护

2023年第05期

67

50
相变储冷技术在冷链运输低碳转型中的应用

作者(Author)：朱傲常, 李传常

摘要：传统冷链运输的高能耗和高排放被认为是实现物流运输行业碳达峰、碳中和的重大挑战。相变储冷技术作为近年来发展的新兴技术,有望极大降低制冷负荷、减少能源消耗和温室气体排放量。本文比较传统冷链运输与相变储冷冷链运输的碳排放足迹,阐明了相变储冷技术在冷链运输低碳转型中的应用潜力,分析了不同种类冷链运输所需的储冷技术要求。相变储冷技术关键在于相变储冷材料的性能调控和封装技术,性能调控重点是调节相变温度满足不同货物的冷藏要求,而封装技术则重点解决相变材料的泄漏问题并增强其导热能力。相变储冷技术与冷链运输的集成方式多样:与冷藏车的围护结构相结合,制成共晶板置于厢体内部,与传统制冷单元相集成亦或是制成被动式冷却冷链运输箱。相变储冷冷链运输今后研究的重点是研制高性能相变储冷材料,同时实现冷链运输过程的多温区调控与智能化。

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能源环境保护

2023年第03期

167

93
风光储直流微电网的改进下垂控制研究

作者(Author)：韩爱, 林俊宏, 张宇, 刘少俊, 宋浩, 吴卫红, 郑成航

摘要：在风光储直流微电网中,采用下垂控制可以确保并联电源之间按比例功率共享,无需电源之间的通信。然而,传统的下垂控制并不能保证光伏和风机输出最大功率。本文提出了改进的下垂控制方法,将最大功率点跟踪算法与下垂控制相结合,既保证了光伏和风电优先输出最大功率,又能与储能系统功率共享。为了验证改进方法的有效性,利用 MATLAB / Simulink 进行仿真,并与传统的下垂控制方法进行了对比。仿真结果表明,在一个由 5 kW 光伏、7.34 kW 风电和10 kW负载构成的典型系统中,在相同运行环境下,采用改进的下垂控制方法可以使光伏供能占比最大提升 8%,风电供能占比最大提升 9%,电池的储能占比提高 10%,同时直流母线电压波动基本不变。改进的下垂控制方法相比传统方法在风光储直流微电网中具有明显的优势,对提升系统的整体性能和可靠性具有重要意义。

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能源环境保护

2023年第06期

119

31

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