- ISSN 2515-4230
- CN 10-1559/TK
- 主管 : 国家能源集团
- 主办 : 北京低碳清洁能源研究院
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2022, 6(5): 745 -757
doi: 10.1093/ce/zkac040
摘要:
鉴于太阳能无处不在，太阳能应用广受世人欢迎。太阳能技术种类繁多，其中太阳能制热应用最为普遍，故本文欲研究太阳池利用太阳能供热的方方面面。为此，本文对太阳池的热传递特性进行了数值模拟，并验证了模拟结果。本文分析有无阴影的两种情形下太阳能系统所面临的物理现实。其中一大重要发现是随着太阳池表面的增加，太阳池液体所吸收的热量越来越多，但阴影影响却越来越低。
鉴于太阳能无处不在，太阳能应用广受世人欢迎。太阳能技术种类繁多，其中太阳能制热应用最为普遍，故本文欲研究太阳池利用太阳能供热的方方面面。为此，本文对太阳池的热传递特性进行了数值模拟，并验证了模拟结果。本文分析有无阴影的两种情形下太阳能系统所面临的物理现实。其中一大重要发现是随着太阳池表面的增加，太阳池液体所吸收的热量越来越多，但阴影影响却越来越低。
2022, 6(5): 758 -768
doi: 10.1093/ce/zkac045
摘要:
欲确保能源电力系统持续稳定地发挥效用，则应准确测定太阳辐照度。另外，鉴于能源电力系统组件的不稳定行为及随机性，太阳辐照度评估极具挑战性。本文提出了一种日太阳辐照度预测用新型混合预测模型，即自适应噪声完备集合经验模态分解——Gaussian过程回归(CEEMDAN-GPR)。CEEMDAN将非平稳总太阳辐照转换为正则子集。而后将此类正则子集用作GPR模型的预测输入。本文研究结果表明提议混合模型的性能于均方误差、均方根误差、决定系数及相对均方根误差等方面优于另外两种常用太阳辐照度预测混合模型，即小波——GPR及小波包——GPR，其均方误差、均方根误差、决定系数及相对均方根误差分别达到3.23 MJ/(m2·d)、1.80 MJ/(m2·d)、95.56%、8.80% (一步超前预测)。提议混合模型可确保电力系统的安全可靠运行。
欲确保能源电力系统持续稳定地发挥效用，则应准确测定太阳辐照度。另外，鉴于能源电力系统组件的不稳定行为及随机性，太阳辐照度评估极具挑战性。本文提出了一种日太阳辐照度预测用新型混合预测模型，即自适应噪声完备集合经验模态分解——Gaussian过程回归(CEEMDAN-GPR)。CEEMDAN将非平稳总太阳辐照转换为正则子集。而后将此类正则子集用作GPR模型的预测输入。本文研究结果表明提议混合模型的性能于均方误差、均方根误差、决定系数及相对均方根误差等方面优于另外两种常用太阳辐照度预测混合模型，即小波——GPR及小波包——GPR，其均方误差、均方根误差、决定系数及相对均方根误差分别达到3.23 MJ/(m2·d)、1.80 MJ/(m2·d)、95.56%、8.80% (一步超前预测)。提议混合模型可确保电力系统的安全可靠运行。
2022, 6(5): 769 -779
doi: 10.1093/ce/zkac048
摘要:
本文详细描述了旨在提高光伏发电系统太阳能收集效率的高效控制系统的设计步骤。本文讨论了鲁棒滑模(SM)控制器支持的智能最大功率点跟踪器(MPPT)，设计了跟踪MPP用控制方案，该方案通过消除装接负载变化时的负载电流过冲来确保系统的平稳响应。该系统适用于DC-DC降压型转换器。本文首先构建了以连续电流模式运行的降压型转换器模型，又以所提出的神经网络(NN)算法计算得出跟踪系统的操作电压，再以MATLAB®/Simulink®平台仿真了含SM控制器的智能MPPT，并分析了仿真结果，研究确定了所用四个PV模块串联系统的满意度，评估了500 W/m2光强度及25 ℃环境温度下的系统性能。本文仅用提议NN算法即保证了13 Ω电阻负载下100 W的MPP跟踪响应及6.5 Ω电阻负载下200 W的MPP跟踪响应，同时实现了99.77%的系统效率。然而，当负载由50%变为100%时，该系统出现了一个约0.5 A的电流峰值。所用SM控制器表现了鲁棒的平稳响应，可消除现有电流尖峰。
本文详细描述了旨在提高光伏发电系统太阳能收集效率的高效控制系统的设计步骤。本文讨论了鲁棒滑模(SM)控制器支持的智能最大功率点跟踪器(MPPT)，设计了跟踪MPP用控制方案，该方案通过消除装接负载变化时的负载电流过冲来确保系统的平稳响应。该系统适用于DC-DC降压型转换器。本文首先构建了以连续电流模式运行的降压型转换器模型，又以所提出的神经网络(NN)算法计算得出跟踪系统的操作电压，再以MATLAB®/Simulink®平台仿真了含SM控制器的智能MPPT，并分析了仿真结果，研究确定了所用四个PV模块串联系统的满意度，评估了500 W/m2光强度及25 ℃环境温度下的系统性能。本文仅用提议NN算法即保证了13 Ω电阻负载下100 W的MPP跟踪响应及6.5 Ω电阻负载下200 W的MPP跟踪响应，同时实现了99.77%的系统效率。然而，当负载由50%变为100%时，该系统出现了一个约0.5 A的电流峰值。所用SM控制器表现了鲁棒的平稳响应，可消除现有电流尖峰。
2022, 6(5): 780 -793
doi: 10.1093/ce/zkac053
摘要:
本文报道了一种由永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)提供动力的可被单独使用的泵水系统，其中的永磁同步电动机基于一种由光伏(photovoltaic, PV)装置供电的Boost逆变器。该泵水系统由一块光伏面板、六个开关、三个电感器(L)、三个电容器(C)和一台抽水泵组成。本工作中使用的Boost逆变器电压增益为2，因此驱动电机所需的直流电输入量大幅降低，整套系统的体积也得以缩小。电压增益系数取决于系统中的电感器(L)和电容器(C)数量以及它们的性能参数。根据扰动观察的最大功率点跟踪算法获得了电机转速的参考值。通过矢量控制的方法实现了对逆变器供电型永磁同步电动机的控制。在MATLAB®/Simulink®环境下对所报道的系统进行了仿真计算，还利用现场可编程逻辑门阵列控制器对该型永磁同步电动机的一台实验室原型机开展了实测验证。仿真和实验结果都证明了这一系统的有效性。
本文报道了一种由永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)提供动力的可被单独使用的泵水系统，其中的永磁同步电动机基于一种由光伏(photovoltaic, PV)装置供电的Boost逆变器。该泵水系统由一块光伏面板、六个开关、三个电感器(L)、三个电容器(C)和一台抽水泵组成。本工作中使用的Boost逆变器电压增益为2，因此驱动电机所需的直流电输入量大幅降低，整套系统的体积也得以缩小。电压增益系数取决于系统中的电感器(L)和电容器(C)数量以及它们的性能参数。根据扰动观察的最大功率点跟踪算法获得了电机转速的参考值。通过矢量控制的方法实现了对逆变器供电型永磁同步电动机的控制。在MATLAB®/Simulink®环境下对所报道的系统进行了仿真计算，还利用现场可编程逻辑门阵列控制器对该型永磁同步电动机的一台实验室原型机开展了实测验证。仿真和实验结果都证明了这一系统的有效性。
2022, 6(5): 794 -820
doi: 10.1093/ce/zkac052
摘要:
本文提出了一种旨在提升电动汽车(EV)充电站电能质量的统一电能质量调节器(UPQC)控制用级联低通滤波(CLPF)方案。经加设UPQC，电动汽车充电站能以统一功率因数吸取正弦电流，电源电压也能保持于充电器标称输入电压。CLPF方案用两个LPF级联单独处理负载电流的α–β分量，进而确定相应的基波正交分量。根据确定的基波正交分量计算得出负载电流基波正序分量(FPSC)的瞬时值、峰值及相位角。也可由CLPF方案计算得出负载及电源电压相关量。经计算负载电流及电源电压得出负载电流单位电压模板(UVT)、功率因数、基波有功分量(FAC)。根据负载电流FAC及UVT计算得出并联补偿控制的参考电流。此外，也可借助UVT及负载电压FPSC峰值振幅实施串联补偿控制。本文以仿真及实验研究比较了基于CLPF方案与早期报告方案的性能。其性能比较表明，提议方案动态响应更快，稳态响应更准。经分析不同操作条件下电动汽车充电站UPQC的CLPF方案控制的性能，发现以该方案运行的发电站实现了必要无功补偿，缓解了电压暂降/暂升，防止了谐波与不平衡电流输入电网，提高了充电器运行可靠性，节约了能源，还提升了配电网效率。
本文提出了一种旨在提升电动汽车(EV)充电站电能质量的统一电能质量调节器(UPQC)控制用级联低通滤波(CLPF)方案。经加设UPQC，电动汽车充电站能以统一功率因数吸取正弦电流，电源电压也能保持于充电器标称输入电压。CLPF方案用两个LPF级联单独处理负载电流的α–β分量，进而确定相应的基波正交分量。根据确定的基波正交分量计算得出负载电流基波正序分量(FPSC)的瞬时值、峰值及相位角。也可由CLPF方案计算得出负载及电源电压相关量。经计算负载电流及电源电压得出负载电流单位电压模板(UVT)、功率因数、基波有功分量(FAC)。根据负载电流FAC及UVT计算得出并联补偿控制的参考电流。此外，也可借助UVT及负载电压FPSC峰值振幅实施串联补偿控制。本文以仿真及实验研究比较了基于CLPF方案与早期报告方案的性能。其性能比较表明，提议方案动态响应更快，稳态响应更准。经分析不同操作条件下电动汽车充电站UPQC的CLPF方案控制的性能，发现以该方案运行的发电站实现了必要无功补偿，缓解了电压暂降/暂升，防止了谐波与不平衡电流输入电网，提高了充电器运行可靠性，节约了能源，还提升了配电网效率。
2022, 6(5): 821 -835
doi: 10.1093/ce/zkac057
摘要:
本工作报道了一种机器学习(machine-learning, ML)算法，用于非并网光伏(photovoltaic, PV)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)。由于天气条件是动态变化的，因此光伏系统的能量产出也是非线性的。由于尚无可对这种非线性数据进行有效处理的专门手段，因此理想的方案是通过机器学习的方法使光伏系统运行于其最大功率点(maximum power point, MPP)处。本文提出了一种基于决策树(decision-tree, DT)回归机器学习算法的策略以确定光伏系统的最大功率点。所需数据来源于光伏组件的技术规格信息，并用于对决策树的训练和测试。这样的算法可以预测出光伏模组在特定日照水平和温度范围内的最大功率和相应电压。通过得到的预测值确定了Boost变换器的占空比。对一块10 W的太阳能电池面板进行了模拟仿真，其在1000 W/m2日照水平和25 ℃温度下的开路电流为0.62 A，开路电压为21.50 V。仿真结果表明，相较于β-MPPT、布谷鸟搜索和人工神经网络等现有算法得到的结果，本文所报道的方法可使光伏面板在决策树预测出的最大功率点下运行。即使是在日照水平和温度不断变化的情况下，根据这一新算法实现的光伏系统效率还是提升了>93.93%。
本工作报道了一种机器学习(machine-learning, ML)算法，用于非并网光伏(photovoltaic, PV)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)。由于天气条件是动态变化的，因此光伏系统的能量产出也是非线性的。由于尚无可对这种非线性数据进行有效处理的专门手段，因此理想的方案是通过机器学习的方法使光伏系统运行于其最大功率点(maximum power point, MPP)处。本文提出了一种基于决策树(decision-tree, DT)回归机器学习算法的策略以确定光伏系统的最大功率点。所需数据来源于光伏组件的技术规格信息，并用于对决策树的训练和测试。这样的算法可以预测出光伏模组在特定日照水平和温度范围内的最大功率和相应电压。通过得到的预测值确定了Boost变换器的占空比。对一块10 W的太阳能电池面板进行了模拟仿真，其在1000 W/m2日照水平和25 ℃温度下的开路电流为0.62 A，开路电压为21.50 V。仿真结果表明，相较于β-MPPT、布谷鸟搜索和人工神经网络等现有算法得到的结果，本文所报道的方法可使光伏面板在决策树预测出的最大功率点下运行。即使是在日照水平和温度不断变化的情况下，根据这一新算法实现的光伏系统效率还是提升了>93.93%。
2022, 6(5): 836 -847
doi: 10.1093/ce/zkac039
摘要:
洋流能是一种可靠的能源，有着广阔的发展前景，在满足未来绿色能源需求方面可实现可持续性可预测性发展。扩散体增强型水平轴涡轮机可用于捕捉洋流能。过去，研究人员曾就扩散体角度变化对功率系数的影响进行了大量的数值研究。为阐明流体动力学问题并进一步验证以往计算结果，本文提议进行20.04°扩散体增强型潮汐涡轮机最佳设计实验研究。该研究于一个流速为0.7 m/s的流动水箱中进行。实验时，20.04°的扩散体的最大功率系数为0.436，略低于数值研究值。为强化20.04°扩散体的效果，该研究另制了一个10.43°的扩散体，并进行了相关实验测试。实验时，10.43°的扩散体的最大功率系数为0.303，比数值研究值低3%。本文结论如下：就多目标优化建模应用而言，数值方法尚行之有效，体现了类似于实验调查的现象。
洋流能是一种可靠的能源，有着广阔的发展前景，在满足未来绿色能源需求方面可实现可持续性可预测性发展。扩散体增强型水平轴涡轮机可用于捕捉洋流能。过去，研究人员曾就扩散体角度变化对功率系数的影响进行了大量的数值研究。为阐明流体动力学问题并进一步验证以往计算结果，本文提议进行20.04°扩散体增强型潮汐涡轮机最佳设计实验研究。该研究于一个流速为0.7 m/s的流动水箱中进行。实验时，20.04°的扩散体的最大功率系数为0.436，略低于数值研究值。为强化20.04°扩散体的效果，该研究另制了一个10.43°的扩散体，并进行了相关实验测试。实验时，10.43°的扩散体的最大功率系数为0.303，比数值研究值低3%。本文结论如下：就多目标优化建模应用而言，数值方法尚行之有效，体现了类似于实验调查的现象。
2022, 6(5): 848 -858
doi: 10.1093/ce/zkac050
摘要:
2022年，中华人民共和国国家发展和改革委员会(National Development and Reform Commission of China，NDRC)宣布将积极推进碳达峰碳中和。日臻完善的光伏(PV)开发技术凸显了产业优势，逐年增长的PV发电量也大大促进了光伏发电行业的发展。经比较现行的最大功率点(MPP)智能跟踪与传统控制算法，本文结合了传统模糊控制法与电导增量法，提出了一种以分区变步长提高MPP跟踪速度的优化算法。为解决理想微分方程所致MPP附近的振荡问题，本文于小步长的判断条件中引入了一个不完全偏微分方程。本文于MATLAB®/Simulink®中建立了仿真模型，并在特定条件下仿真了本文提议方法。经分析电导增量法、模糊控制法、模糊-电导法三个仿真周期的振荡过程数据，研究发现相比于另外两种方法，模糊-电导法首次达到MPP所需时间分别缩短了0.21 s及0.14 s，且环境骤变所致振动损失分别减少了6.5%及3.1%。由该仿真结果可知，改进型模糊-电导法既优化了稳态振荡问题，又提高了PV发电效率。经比较传统控制算法，改进型模糊-电导法的可行性与有效性得以验证。
2022年，中华人民共和国国家发展和改革委员会(National Development and Reform Commission of China，NDRC)宣布将积极推进碳达峰碳中和。日臻完善的光伏(PV)开发技术凸显了产业优势，逐年增长的PV发电量也大大促进了光伏发电行业的发展。经比较现行的最大功率点(MPP)智能跟踪与传统控制算法，本文结合了传统模糊控制法与电导增量法，提出了一种以分区变步长提高MPP跟踪速度的优化算法。为解决理想微分方程所致MPP附近的振荡问题，本文于小步长的判断条件中引入了一个不完全偏微分方程。本文于MATLAB®/Simulink®中建立了仿真模型，并在特定条件下仿真了本文提议方法。经分析电导增量法、模糊控制法、模糊-电导法三个仿真周期的振荡过程数据，研究发现相比于另外两种方法，模糊-电导法首次达到MPP所需时间分别缩短了0.21 s及0.14 s，且环境骤变所致振动损失分别减少了6.5%及3.1%。由该仿真结果可知，改进型模糊-电导法既优化了稳态振荡问题，又提高了PV发电效率。经比较传统控制算法，改进型模糊-电导法的可行性与有效性得以验证。
摘要：
燃煤电厂一直在寻找提高发电效率并且能延长电厂使用寿命的方法，其相关措施包括提高运行方式的灵活性以及降低燃煤对环境的影响。本文中探讨了两种相关方法：燃煤–太阳能集成发电以及燃煤电厂混燃天然气。这两种方法都很有潜力。根据具体的环境情况，两种方法都可以提高电厂的灵活性并且降低电厂的排放。在某些情况下，电厂的成本也可以降低。显然，只有在太阳辐射强度一直保持在较高水平的地方，才能使用太阳能发电系统。类似的，尽管很多燃煤装置在燃煤的同时也会使用少量天然气，但如果要大量使用天然气，则还需要有可靠、较廉价的天然气供应源。但是显然并不是所有地方都具备这些必要条件。然而这两种技术各自都有一些特点可以满足相关标准要求。由于需要良好的太阳辐射，燃煤–太阳能集成发电的利用会受到一定限制。短期来看，天然气的最大消费市场仍为美国现有燃煤电厂。然而，在天然气供应稳定且价格较低的其他国家，天然气具有一定市场潜力。
燃煤电厂一直在寻找提高发电效率并且能延长电厂使用寿命的方法，其相关措施包括提高运行方式的灵活性以及降低燃煤对环境的影响。本文中探讨了两种相关方法：燃煤–太阳能集成发电以及燃煤电厂混燃天然气。这两种方法都很有潜力。根据具体的环境情况，两种方法都可以提高电厂的灵活性并且降低电厂的排放。在某些情况下，电厂的成本也可以降低。显然，只有在太阳辐射强度一直保持在较高水平的地方，才能使用太阳能发电系统。类似的，尽管很多燃煤装置在燃煤的同时也会使用少量天然气，但如果要大量使用天然气，则还需要有可靠、较廉价的天然气供应源。但是显然并不是所有地方都具备这些必要条件。然而这两种技术各自都有一些特点可以满足相关标准要求。由于需要良好的太阳辐射，燃煤–太阳能集成发电的利用会受到一定限制。短期来看，天然气的最大消费市场仍为美国现有燃煤电厂。然而，在天然气供应稳定且价格较低的其他国家，天然气具有一定市场潜力。
摘要：
本文通过对分布式快速热解技术制备生物原油的装置与太阳能光伏发电装置进行整合以实现电力生产调度的相关问题进行了分析。太阳能光伏和风能等间歇性发电能源的迅速发展，使电网规模的储能及动态需求管理更加必要。目前正在开发的各种能量储存方式主要有电化学（例如电池储能）、机械（例如飞轮储能）和重力（例如抽水蓄能）。本文研究的是快速热解生物质生产生物原油装置的整合问题，因为由此得到的生物原油可以很方便地储存在储罐中，当需要补充太阳能光伏发电装置的发电缺口时，可以通过燃烧这些生物原油来发电，以满足能源需求。在这一整合方案中使用生物质热解技术具有很多益处：不仅可以灵活地增加间歇性可再生能源供应、将更多的生物能源整合到电力部门，还可以生产出商用数量的生物原油，经过提炼后制成可再生的、几乎没有其他替代品可替代的运输用燃油，例如航空燃油。生物原油，特别是部分经过提纯的生物原油，可以在不用的时候存储起来，然后在需要时作为合适的燃料用于发动机和燃气涡轮机中，以克服太阳能和风能发电项目的间歇供应性。利用生物质/生物原油及太阳能光伏和/或风能的混合发电方案，开发分布式100%可再生能源发电站也有望提高电力供应的稳定性，还可以进一步研究一次生物原油的质量和价格，将这些一次生物原油供给集中式生物炼油厂，从而大大降低投资新生物炼油产能的风险。
本文通过对分布式快速热解技术制备生物原油的装置与太阳能光伏发电装置进行整合以实现电力生产调度的相关问题进行了分析。太阳能光伏和风能等间歇性发电能源的迅速发展，使电网规模的储能及动态需求管理更加必要。目前正在开发的各种能量储存方式主要有电化学（例如电池储能）、机械（例如飞轮储能）和重力（例如抽水蓄能）。本文研究的是快速热解生物质生产生物原油装置的整合问题，因为由此得到的生物原油可以很方便地储存在储罐中，当需要补充太阳能光伏发电装置的发电缺口时，可以通过燃烧这些生物原油来发电，以满足能源需求。在这一整合方案中使用生物质热解技术具有很多益处：不仅可以灵活地增加间歇性可再生能源供应、将更多的生物能源整合到电力部门，还可以生产出商用数量的生物原油，经过提炼后制成可再生的、几乎没有其他替代品可替代的运输用燃油，例如航空燃油。生物原油，特别是部分经过提纯的生物原油，可以在不用的时候存储起来，然后在需要时作为合适的燃料用于发动机和燃气涡轮机中，以克服太阳能和风能发电项目的间歇供应性。利用生物质/生物原油及太阳能光伏和/或风能的混合发电方案，开发分布式100%可再生能源发电站也有望提高电力供应的稳定性，还可以进一步研究一次生物原油的质量和价格，将这些一次生物原油供给集中式生物炼油厂，从而大大降低投资新生物炼油产能的风险。
摘要：
本文提出了一项新技术：使用水力、太阳能发电与电池储能相结合的方式为沿海地区供电。我们所说的沿海发电厂拥有一座多层式蓄水池，海水从蓄水池的底层被吸入，经由盖瑟空气泵分多级垂直泵运送至高位水池内，高位水池内的海水从高位流向水力发电站，实现水力发电。利用海面安置漂浮式光伏电站，以实现太阳能发电。间歇性可再生能源与电池储能系统结合起来，能很好地满足用电高峰期的用电需求。本项技术运用了海洋石油工业相关技术，先在岸上制造好相关组件，再运送至现场安装。本文就潜力和成本效益情况对一座规模达201 MW的沿海发电厂进行了分析。分析结果表明，在投资、运营以及维护成本方面，这项新设计具备有效性。相较于其他可再生能源技术，这项设计具有明显优势。
本文提出了一项新技术：使用水力、太阳能发电与电池储能相结合的方式为沿海地区供电。我们所说的沿海发电厂拥有一座多层式蓄水池，海水从蓄水池的底层被吸入，经由盖瑟空气泵分多级垂直泵运送至高位水池内，高位水池内的海水从高位流向水力发电站，实现水力发电。利用海面安置漂浮式光伏电站，以实现太阳能发电。间歇性可再生能源与电池储能系统结合起来，能很好地满足用电高峰期的用电需求。本项技术运用了海洋石油工业相关技术，先在岸上制造好相关组件，再运送至现场安装。本文就潜力和成本效益情况对一座规模达201 MW的沿海发电厂进行了分析。分析结果表明，在投资、运营以及维护成本方面，这项新设计具备有效性。相较于其他可再生能源技术，这项设计具有明显优势。
摘要：
垃圾(废弃物)是一种宝贵的二次碳资源。在线性经济中，垃圾的主要处置方式就是填埋或焚烧。这些处置方式不仅导致了各种气候、环境和社会问题，还造成了碳资源的浪费。在循环碳经济中，垃圾则被用作二次碳原料，用以取代化石资源进行生产。这既有利于保护环境，也可以节约资源。此外，这种做法还能降低一个国家对化石能源进口的依赖性。中国正处于从线性碳经济向循环碳经济转型的初始时期。因此，中国可以借鉴其他经济体的废弃物管理经验，并且可以思考是否能学习这些做法以支持“无废城市”的发展。本文主要有三个重点。首先是对中国无废城市倡议的驱动因素以及为应对日益严重的垃圾处置危机而采取的措施进行评价。其次是分享德国在可持续废弃物管理方面的经验；德国是实施多层次式废弃物管理模式(减量–再用–再生–再恢复–填埋)的先驱，在循环碳技术方面拥有丰富的经验。最后是鉴别出有哪些做法可以被应用到中国无废城市的建设中。其中包括鼓励人们预防废弃物的产生、垃圾分类、垃圾减量、通过机械回收产生额外价值、将化学回收作为能量再恢复之前的一种回收方案以增加能量恢复机会等。
垃圾(废弃物)是一种宝贵的二次碳资源。在线性经济中，垃圾的主要处置方式就是填埋或焚烧。这些处置方式不仅导致了各种气候、环境和社会问题，还造成了碳资源的浪费。在循环碳经济中，垃圾则被用作二次碳原料，用以取代化石资源进行生产。这既有利于保护环境，也可以节约资源。此外，这种做法还能降低一个国家对化石能源进口的依赖性。中国正处于从线性碳经济向循环碳经济转型的初始时期。因此，中国可以借鉴其他经济体的废弃物管理经验，并且可以思考是否能学习这些做法以支持“无废城市”的发展。本文主要有三个重点。首先是对中国无废城市倡议的驱动因素以及为应对日益严重的垃圾处置危机而采取的措施进行评价。其次是分享德国在可持续废弃物管理方面的经验；德国是实施多层次式废弃物管理模式(减量–再用–再生–再恢复–填埋)的先驱，在循环碳技术方面拥有丰富的经验。最后是鉴别出有哪些做法可以被应用到中国无废城市的建设中。其中包括鼓励人们预防废弃物的产生、垃圾分类、垃圾减量、通过机械回收产生额外价值、将化学回收作为能量再恢复之前的一种回收方案以增加能量恢复机会等。
摘要：
鉴于太阳能无处不在，太阳能应用广受世人欢迎。太阳能技术种类繁多，其中太阳能制热应用最为普遍，故本文欲研究太阳池利用太阳能供热的方方面面。为此，本文对太阳池的热传递特性进行了数值模拟，并验证了模拟结果。本文分析有无阴影的两种情形下太阳能系统所面临的物理现实。其中一大重要发现是随着太阳池表面的增加，太阳池液体所吸收的热量越来越多，但阴影影响却越来越低。
鉴于太阳能无处不在，太阳能应用广受世人欢迎。太阳能技术种类繁多，其中太阳能制热应用最为普遍，故本文欲研究太阳池利用太阳能供热的方方面面。为此，本文对太阳池的热传递特性进行了数值模拟，并验证了模拟结果。本文分析有无阴影的两种情形下太阳能系统所面临的物理现实。其中一大重要发现是随着太阳池表面的增加，太阳池液体所吸收的热量越来越多，但阴影影响却越来越低。
摘要：
超临界CO2循环发电是一个创新型的可以将热能转化为电能的工艺概念。该工艺使用超临界CO2作为封闭或半封闭布雷顿热力循环的工作流体介质。超临界CO2热力循环有多项好处，循环的效率更高，设备尺寸更小，装置占地更少（因此资本成本也更低），且有捕集全部碳排放的潜力。能否利用超临界CO2循环的全部优势取决于能否克服一些工程和材料科学方面的问题，因为这些问题对循环的技术和经济可行性都有很重要的影响。比如，涡轮机械、同流换热器和高压富氧燃烧器的设计和建造方法在技术上都有很多问题。其他的研发工作还涉及材料选择和测试以及优化发电循环配置等。在过去几年里，全球的研究人员都做了大量的研发工作，希望将超临界CO2循环技术用于发电。在超临界CO2循环电力系统开发方面，人们已经取得一些较大的进展。一些小型的、温度较低的超临界CO2布雷顿循环发电系统已经开始投入商业市场，另外一个使用超临界CO2Allam循环工艺的示范燃气发电厂已经建成，即将启动。本文将探讨超临界CO2循环工艺用于化石燃料发电的应用情况，并且回顾超临界CO2循环发电技术的最新进展。
超临界CO2循环发电是一个创新型的可以将热能转化为电能的工艺概念。该工艺使用超临界CO2作为封闭或半封闭布雷顿热力循环的工作流体介质。超临界CO2热力循环有多项好处，循环的效率更高，设备尺寸更小，装置占地更少（因此资本成本也更低），且有捕集全部碳排放的潜力。能否利用超临界CO2循环的全部优势取决于能否克服一些工程和材料科学方面的问题，因为这些问题对循环的技术和经济可行性都有很重要的影响。比如，涡轮机械、同流换热器和高压富氧燃烧器的设计和建造方法在技术上都有很多问题。其他的研发工作还涉及材料选择和测试以及优化发电循环配置等。在过去几年里，全球的研究人员都做了大量的研发工作，希望将超临界CO2循环技术用于发电。在超临界CO2循环电力系统开发方面，人们已经取得一些较大的进展。一些小型的、温度较低的超临界CO2布雷顿循环发电系统已经开始投入商业市场，另外一个使用超临界CO2Allam循环工艺的示范燃气发电厂已经建成，即将启动。本文将探讨超临界CO2循环工艺用于化石燃料发电的应用情况，并且回顾超临界CO2循环发电技术的最新进展。
摘要：
本文的主要目的是全面介绍现有利用海浪能发电技术的相关情况。文中将说明海浪能利用技术的潜力以及相关技术面临的各种挑战，另外还将结合海上风电–海浪发电项目(亦称为混合项目)简要地讨论其多种优势。同时本文将简要说明现有各种利用波能发电技术的关键要素(包括利用率和捕集宽度)及其面临的影响。最后将讨论最具应用前景的技术的平准化能源成本目标。
本文的主要目的是全面介绍现有利用海浪能发电技术的相关情况。文中将说明海浪能利用技术的潜力以及相关技术面临的各种挑战，另外还将结合海上风电–海浪发电项目(亦称为混合项目)简要地讨论其多种优势。同时本文将简要说明现有各种利用波能发电技术的关键要素(包括利用率和捕集宽度)及其面临的影响。最后将讨论最具应用前景的技术的平准化能源成本目标。
摘要：
农业可燃废弃物由于其有机质含量高，热值高，被视为一种具有极大潜力的能源来源。随着中国经济的迅猛发展，能源需求量急剧增长，与此同时环境保护的要求也越来越严格。这些相互竞争的要求使人们迫切需要寻找一种绿色环保的方式从农业废弃物中获取能源。在本项研究中，开发了一种全新的把农业废弃物直接作为燃料的液体催化燃料电池技术。这种类型的液流燃料电池可以直接将农业可燃废弃物在常压下转换为电能，反应温度为80~150 ℃，是一项绿色环保的新型电池技术。杂多酸作为催化剂和电荷载体驱动液流电池。以小麦秸秆和酒糟代表农业可燃废弃物的主要组成成分进行了电池效能研究。实验结果表明，以农业可燃废弃物为燃料的液流燃料电池能量密度高达111 mW/cm2，是微生物燃料电池的数千倍之多。
农业可燃废弃物由于其有机质含量高，热值高，被视为一种具有极大潜力的能源来源。随着中国经济的迅猛发展，能源需求量急剧增长，与此同时环境保护的要求也越来越严格。这些相互竞争的要求使人们迫切需要寻找一种绿色环保的方式从农业废弃物中获取能源。在本项研究中，开发了一种全新的把农业废弃物直接作为燃料的液体催化燃料电池技术。这种类型的液流燃料电池可以直接将农业可燃废弃物在常压下转换为电能，反应温度为80~150 ℃，是一项绿色环保的新型电池技术。杂多酸作为催化剂和电荷载体驱动液流电池。以小麦秸秆和酒糟代表农业可燃废弃物的主要组成成分进行了电池效能研究。实验结果表明，以农业可燃废弃物为燃料的液流燃料电池能量密度高达111 mW/cm2，是微生物燃料电池的数千倍之多。
摘要：
本文介绍了丹麦风电和能源结构的现状，分析了丹麦在风力发电领域居世界领先水平的原因。丹麦政府的能源发展目标是到2050年完全摆脱化石能源，实现100%的可再生能源供给。如何实现用电侧与发电侧之间的平衡，尤其是在大规模接入风能的条件下，将极具挑战性。本文阐述了通过优化利用跨能源流的热电互联所提供的灵活性，即所谓的间接电能存储方案来进一步提升当前和未来的风电接入。文章最后总结了丹麦发展风力发电过程中所取得的各种经验和教训。
本文介绍了丹麦风电和能源结构的现状，分析了丹麦在风力发电领域居世界领先水平的原因。丹麦政府的能源发展目标是到2050年完全摆脱化石能源，实现100%的可再生能源供给。如何实现用电侧与发电侧之间的平衡，尤其是在大规模接入风能的条件下，将极具挑战性。本文阐述了通过优化利用跨能源流的热电互联所提供的灵活性，即所谓的间接电能存储方案来进一步提升当前和未来的风电接入。文章最后总结了丹麦发展风力发电过程中所取得的各种经验和教训。
摘要：
在本文的研究中，讨论了采用旋涂工艺制备自支撑金属氧化物/聚合物复合纳米膜的相关情况。首先制备了金属氧化物以及聚乙烯亚胺(PEI)和邻甲苯缩水甘油醚-甲醛共聚物(PCGF)的环氧树脂(PEI@PCGF)双层纳米膜。我们成功地制备了自支撑纳米膜，但是该纳米膜在较大幅度弯曲时，金属氧化物纳米层出现了缺陷。为克服金属氧化物纳米层的易碎问题，通过层层组装技术(LbL)向金属氧化物纳米层中引入了聚乙烯醇纳米层。通过层层组装技术制备的宏观纳米膜也是自支撑的，柔性极高。即使将层层组装的纳米膜转移至一个多孔载体上，扫描电子显微镜结果表明，纳米膜没有明显的裂纹。虽然层层组装纳米膜的柔性非常好，但是气体渗透性低，说明没有重大缺陷。我们相信层层组装纳米膜可以作为一个有效的设计分子纳米通道的平台，而分子纳米通道则是高效气体分离面临的下一个挑战。
在本文的研究中，讨论了采用旋涂工艺制备自支撑金属氧化物/聚合物复合纳米膜的相关情况。首先制备了金属氧化物以及聚乙烯亚胺(PEI)和邻甲苯缩水甘油醚-甲醛共聚物(PCGF)的环氧树脂(PEI@PCGF)双层纳米膜。我们成功地制备了自支撑纳米膜，但是该纳米膜在较大幅度弯曲时，金属氧化物纳米层出现了缺陷。为克服金属氧化物纳米层的易碎问题，通过层层组装技术(LbL)向金属氧化物纳米层中引入了聚乙烯醇纳米层。通过层层组装技术制备的宏观纳米膜也是自支撑的，柔性极高。即使将层层组装的纳米膜转移至一个多孔载体上，扫描电子显微镜结果表明，纳米膜没有明显的裂纹。虽然层层组装纳米膜的柔性非常好，但是气体渗透性低，说明没有重大缺陷。我们相信层层组装纳米膜可以作为一个有效的设计分子纳米通道的平台，而分子纳米通道则是高效气体分离面临的下一个挑战。
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