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2023年第44卷第3期
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    绿氢制备-存储-多场景应用关键技术

  • 氢能产业政策及商业化模式分析 AI导读

    李建林, 邵晨曦, 张则栋, 梁忠豪, 曾飞
    2023, 44(3): 287-295. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22185
    摘要:氢能是我国新能源体系中重要的组成部分,其市场规模和应用场景也在不断扩大。在国家各类政策的指导下,各省市依据其区域特点在燃料电池汽车等领域发布了相关政策,这在一定程度上加快了氢能迈向商业化的步伐。基于此,针对燃料电池等方面梳理了国家层面以及地方氢能政策,分析了氢能应用领域、各省市未来发展规划的政策要点以及盈利模式。最后,针对目前的氢能商业化进程给出相应的建议,为今后提升氢能效益提供一定的参考。  
    关键词:氢能;新能源;燃料电池;商业化模式  
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    更新时间:2025-06-06
  • 电力低碳转型背景下氢储能的挑战与展望 AI导读

    陈逸文, 赵晋斌, 李军舟, 毛玲, 屈克庆, 魏国庆
    2023, 44(3): 296-304. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.23022
    摘要:随着新能源占比逐渐提高,作为辅助新能源并网的储能技术受到广泛关注。氢储能和燃料电池技术已被我国列为战略性能源技术,并积极应用到市场和企业发展中。电解水制氢可以平抑可再生能源并网带来的波动,帮助电网削峰调频;燃料电池作为提高能源转换率的发电装置,同时具备噪音小、无污染等优势,是消纳可再生能源的有效方式之一。对现有储能技术的发展现状和优势进行对比分析,着重介绍了氢储能系统目前关键技术和研究方向,并对氢储能商业化发展进行展望。  
    关键词:氢能;电解制氢;燃料电池;储能技术  
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    更新时间:2025-06-06
  • 电解水制氢-储氢-供氢在电力系统中的发展路线 AI导读

    张春雁, 窦真兰, 王俊, 朱亮亮, 孙晓彤, 李根蒂
    2023, 44(3): 305-317. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22173
    摘要:氢能作为清洁无碳、灵活高效的二次能源和工业原料,具有广阔的发展前景。虽然单独的电解水制氢、储氢和供氢技术都已发展相对成熟,但我国电解水制氢-储氢-供氢的耦合发展正处于起步阶段,探索该耦合技术在电力系统中的发展对氢能与传统电力的协同利用具有重要意义。基于此,介绍了电解水制氢、储氢和供氢技术的基本原理、分类及其优缺点,总结了美国、日本和欧盟在电解水制氢-储氢-供氢产业的发展情况,分析我国从制氢到用氢的基本现状,讨论我国电解水制氢-储氢-供氢在电力系统中3种可能的应用模式。最后,基于现状提出推动我国电解水制氢-储氢-供氢在电力系统中发展的建议,为优化氢能的制-储-供-用全技术链发展提供参考。  
    关键词:氢能;电解水制氢;储氢;供氢;电力系统  
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    更新时间:2025-06-06
  • 绿电-氢能-多域应用耦合网络关键技术现状及展望 AI导读

    滕越, 赵骞, 袁铁江, 陈国宏
    2023, 44(3): 318-330. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22180
    摘要:氢能作为一种绿色、零碳的二次能源,是能源转型发展的重要载体之一,已成为能源互联的重要媒介。可再生能源电解水制氢是未来制氢的主要途径,将促进能源结构调整与转型。然而我国氢能技术研发和产业应用尚处于初始阶段,氢能制备、储运、转换和应用产业链的各环节存在大量问题有待解决。分析了绿电制氢技术、氢气储运技术、氢能应用技术的发展现状,研究了绿电-氢能-多域应用典型场景和网络耦合集成关键技术,可为氢能制、储、用技术的结合和多域应用网络发展提供参考思路。  
    关键词:氢能;绿电制氢;氢气储运;耦合集成  
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    更新时间:2025-06-06
  • 混合冷剂氢液化技术研究进展 AI导读

    赵连鹏, 张振扬, 安刚, 杨申音
    2023, 44(3): 331-339. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22186
    摘要:氢能绿色无污染的特点使其成为实现我国“碳达峰”“碳中和”目标的重要手段,随着一系列相关政策的相继实施,氢能发展即将步入快车道。实现氢能低能耗大规模储运是目前亟待解决的技术瓶颈,混合冷剂氢液化工艺是解决该问题的有效手段。对当前混合冷剂氢液化工艺进行了统计分析,按照混合冷剂制冷温区介绍了不同研究者的基本技术路线以及混合冷剂组分优化,总结了当前混合冷剂氢液化工艺的技术特点,提出了未来混合冷剂氢液化工艺的发展建议,可为氢能高效大规模储运技术提供有效支持,加速实现氢能的大规模商用。  
    关键词:氢能;氢液化;能耗;混合冷剂  
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    更新时间:2025-06-06
  • 一种用于PEM水电解制氢的高效负载型锰铱掺杂型催化剂 AI导读

    张舒涵, 马晓锋, 张芮琳, 朱燕群, 何勇, 王智化
    2023, 44(3): 340-349. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22184
    摘要:质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)水电解制氢是一种绿色、可持续的氢能制备方法,开发用于阳极析氧反应(oxygen evolution reaction,OER)的、高效经济的电催化剂是实现其大规模商业化应用的关键。通过两步合成法,合成了由不同锰基氧化物作载体的氧化铱催化剂IrOx/Mn8O10Cl3、IrOx/β-MnO2和IrOx/α-MnO2,铱的质量分数为55%左右。与现有商业IrO2和其他含贵金属的电催化剂相比,合成的氧化铱/锰基氧化物催化剂具有更低的过电位和更高的电流密度。IrOx/β-MnO2在电流密度为10 mA/cm2时过电位仅为228 mV,IrOx/Mn8O10Cl3在1.53 V电压下比质量活度达到916.7 A/gIr,析氧反应活性的提升归功于催化剂表面丰富的羟基氧缺陷和IrIII物种,丰富的结晶-非晶界面为反应提供了大量活性位点。所提的氧化铱/锰基氧化物为高效经济的酸性OER催化剂的开发提供了新思路。  
    关键词:质子交换膜水电解;析氧反应;锰基氧化物载体;氧化铱催化剂  
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    更新时间:2025-06-06
  • 吴磊, 彭黎菊, 李爽, 史翊翔, 蔡宁生
    2023, 44(3): 350-360. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22078
    摘要:依托Aspen Plus平台建立了百千瓦级质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)热电联产系统模型,该模型由燃料处理单元、热回收单元与PEMFC单元构成。燃料处理单元关键设备模型依据反应动力学参数搭建,PEMFC电堆采用Aspen Custom Modeler自定义模型。验证了关键设备模型的准确性,并分析了稳态条件下设备运行参数对系统性能的影响,结果表明:在以电定热运行模式下,可适当减少燃烧天然气进料或者降低重整原料水碳比,以提高系统的电效率与㶲效率。此外,可调节变压吸附(pressure swing adsorption,PSA)至PEMFC管路阀门,增大电堆阳极进气压力以提高发电量,但不建议增大电堆阴极进气压力,这会导致系统辅助设备耗电量上升、净电效率下降。以热定电时,可采取相反的调节方式,降低燃烧烟气与PEMFC尾气的排放温度,提高系统热效率。研究结果可为调整PEMFC热电联产系统工作参数以实现热电输出合理配比提供参考。  
    关键词:天然气蒸气重整制氢;质子交换膜燃料电池(PEMFC);热电联产;稳态特性  
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    更新时间:2025-06-06
  • 高温固体氧化物电解池应用研究进展 AI导读

    胡轶坤, 曹军文, 张文强, 于波, 王建晨, 陈靖
    2023, 44(3): 361-372. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22183
    摘要:高温固体氧化物电解池(solid oxide electrolysis cell,SOEC)是一种能量转化效率高、反应速率快、应用场景广的新型高效电化学能量转化装置,在低成本绿氢制备、高附加值含碳化学品制备、氮氧化物处理、合成氨等领域具有广阔应用前景,有望在能源、化工、交通等领域的低碳化转型发挥重要作用。结合SOEC在制氢、制油、氮化物处理和制氨等领域的最新进展,对SOEC发展现状进行了系统归纳,并对未来发展需要重点关注的方向进行了展望。  
    关键词:氢能;制氢;固体氧化物电解池(SOEC);电化学;合成氨  
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  • 王海光, 刘永峰, 张军
    2023, 44(3): 373-381. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22142
    摘要:为有效脱除富氢气体中的CO,制备了氮掺杂的有序介孔碳及其负载纳米钴颗粒的催化剂,采用N2吸附-脱附、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、拉曼光谱、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)、热重-质谱联用(thermogravimetry-mass spectrometry,TG-MS)等手段进行表征,研究了氮掺杂对有序介孔碳负载钴基催化剂的自还原行为和CO甲烷化反应性能的影响规律。结果表明,在介孔碳骨架中引入的氮原子主要作为氧化钴的成核位点,与氧化物载体产生较强的相互作用,大大提高了钴物种的分散度,从而形成颗粒尺寸均匀的小纳米钴颗粒,显著促进了其自还原反应,进而提高了催化剂的还原度。催化剂评价结果表明,与未掺杂氮的介孔碳载体相比,氮掺杂介孔碳载体使催化剂的CO脱除效率明显提升。  
    关键词:燃料电池;氮掺杂;介孔碳;自还原;甲烷化;CO脱除  
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    更新时间:2025-06-06

    发电及环境保护

  • 尹桃柱, 张永生, 汪涛, 王家伟
    2023, 44(3): 382-391. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21128
    摘要:燃煤电厂脱硫废水中的重金属污染对环境有巨大潜在危害,其中Pb2+、Cd2+、Cr3+等重金属离子的问题尤其突出。如何高效、有针对性地去除相关重金属离子,是废水净化的一个挑战。为此,通过模板法制备硫掺杂多孔碳材料,有选择性地对废水中相关重金属离子进行电吸附。结果表明:材料对于废水中的Pb2+、Cd2+、Cr3+在5次循环后的脱除效率仍可以达到99%左右。针对我国北部某燃煤电厂的实际脱硫废水进行电吸附实验,其中的Pb2+、Cd2+、Cr3+质量浓度被有效降低到小于0.2 µg/L。通过结构、形貌以及电化学等表征发现,S/PC3具有出色的离子输送通道(介孔占比91.06%)和电化学性能(117.3 F/g,1 A/g)。同时,适宜的硫掺杂量提高了其位点活性,使得硫原子(路易斯软碱)和重金属离子(路易斯软酸)结合。  
    关键词:燃煤电厂;硫掺杂多孔碳;烟气脱硫;脱硫废水;重金属;电吸附  
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    更新时间:2025-06-06
  • 燃煤电厂烟气中氨脱除及分布机理研究 AI导读

    吉攀
    2023, 44(3): 392-398. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21127
    摘要:在燃煤电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝高浓度逃逸氨条件下,对氨在脱硝下游设备中的脱除效率、粉煤灰和浆液中的富集浓度及其分布机理进行研究。对350 MW及600 MW机组分别进行取样分析,结果表明:空预器、电除尘器和湿法脱硫系统对逃逸氨的脱除效率分别为3.37%~6.63%、75.14%~83.28%和36.36%~46.38%,这些下游环保设备对氨的脱除效率高,烟囱入口氨浓度相对脱硝出口氨浓度下降明显;飞灰中的氨含量与飞灰粒径成反比;脱硫净烟气中的氨浓度随原烟气中氨浓度的增大而增大;脱硫系统对氨的脱除效率随浆液pH值的增大而降低。研究结果对机组的环保和经济运行具有重要意义。  
    关键词:燃煤电厂;选择性催化还原(SCR);逃逸氨  
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    更新时间:2025-06-06
  • 张立峰, 李晶, 王智
    2023, 44(3): 399-406. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21084
    摘要:为快速准确地获取火电厂锅炉炉膛温度场在线监测信息,提出了一种基于深度神经网络(deep neural network,DNN)的声学层析成像(acoustic tomography,AT)温度场重建算法。对测量值进行归一化处理后,结合主成分分析(principal component analysis,PCA)降维,构建全连接网络区别峰型,分别搭建DNN与BP神经网络对归一化慢度值及其最值进行预测,最后重建温度场分布。采用该方法对4种典型的温度场模型进行了仿真,结果表明:DNN算法的重建质量优于Tikhonov正则化算法与共轭梯度算法,重建图像的平均相对误差和均方根误差分别小于0.36%和0.85%。  
    关键词:火电厂;电站锅炉;温度场;声学层析成像(AT);深度神经网络(DNN);主成分分析(PCA)  
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    更新时间:2025-06-06

    智能电网

  • 风光水火储多能互补示范项目发展现状及实施路径研究 AI导读

    康俊杰, 赵春阳, 周国鹏, 赵良
    2023, 44(3): 407-416. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22048
    摘要:风光水火储多能互补示范项目侧重从电源侧开发,利用风能、太阳能、水能、煤炭等多能源品种发电形成互补运行模式,可以有效解决弃风、弃光、弃水、限电等问题,促进可再生能源就近消纳,实现电力稳定送出,提高能源的综合利用效率。总结了多能互补的内涵及构建原则,梳理了首批多能互补示范项目的发展现状和存在的问题,并对多能互补项目不同模式的发展路径进行了详细分析。重点从风光资源的评估、新能源场址规划、总装机容量及最优电源配比、储能的优化配置、保障安全稳定的协调控制技术及项目的经济性评价指标等方面提炼出适合多能互补项目建设推广的一般流程及开发模式,最后从顶层设计、市场机制、运营管理等方面提出总结建议。  
    关键词:风光水火储;多能互补;示范项目;发展路径;推广模式  
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    更新时间:2025-06-06
  • 吴灏, 许晓, 彭紫楠, 郭宁辉, 王淇锋
    2023, 44(3): 417-424. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.22125
    摘要:针对目前变电站设备试验作业过程中遇到的效率低下、智能化作业水平低、数据信息化应用水平不高等问题,研发了基于电网云数据管理的移动实验室平台。重点阐述了该移动实验室平台内嵌专家分析系统在结果判定上的理论过程,结合变压器差动保护动作后的现场实际应用案例,依据低电压短路阻抗法、电容量法、频率响应特性法、变比及直阻试验测试结果,说明该试验平台在现场实际应用时,内嵌专家分析系统分析变压器遭受短路冲击后引发绕组形变状况的可靠性。最后,根据返厂解体检查结果,进一步验证该平台在现场应用的有效性。  
    关键词:电力系统;变电站;变压器;移动实验室;云数据;绕组变形  
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    更新时间:2025-06-06
  • 考虑经济性和可靠性的抗灾型骨干网架规划方法 AI导读

    罗春辉, 邹同华, 瞿纲举, 汤涛
    2023, 44(3): 425-430. DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21013
    摘要:建设抗灾型骨干网架对增强极端自然灾害下电力系统的供电能力具有重要意义。为此,提出一种兼顾经济性和可靠性的抗灾型骨干网架规划方法。首先,采用全寿命周期内的加固成本和减损效益来表征规划方案的经济性和可靠性,以骨干网架单位加固成本对原始网架产生的单位减损效益最大为目标函数,并以网络拓扑连通性和系统安全运行为刚性约束,构建抗灾型骨干网架优化模型。其次,通过改进的纵横交叉优化(improved crisscross optimization,ICSO)算法求解该模型,寻求最优规划方案。最后,通过IEEE 30节点系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。  
    关键词:电网规划;抗灾型骨干网架;全寿命周期成本;纵横交叉优化(CSO)  
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    更新时间:2025-06-06