Kai-Qi Zhu · Quan Ding · Ben-Xi Zhang · Jiang-Hai Xu 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 风冷式质子交换膜燃料电池（PEMFC）中复杂的传热传质耦合现象以及物理场分布不均的问题，严重影响其功率密度和水热管理性能。作为关键部件，阴极流场在燃料供给、散热以及水传输方面对风冷式PEMFC起着至关重要的作用。优化流场结构设计是应对上述挑战的关键策略。本研究提出了一种创新的竹节形流场设计，并在25 cm²的单电池中进行了实验验证，结果证明该设计能有效提升风冷式PEMFC的传热传质能力与功率密度，同时降低供气能耗。此外，还建立了三维多相数值模型，用于深入探究该流场结构下液态水、反应物和热量...

解读: 该燃料电池热质传输优化技术对阳光电源氢能业务具有重要借鉴价值。竹节型流场设计通过分段加速和涡流区优化实现5.45%功率密度提升和4.17%能效增益,其多物理场耦合仿真方法可应用于公司储能PCS的热管理优化。研究中的熵分析法和非均匀流场设计理念,可迁移至SiC功率器件散热结构设计,提升ST系列PCS和...

Ronghe Wang · Panpan Song · Mingshan Wei · Ran Tian 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

固体氧化物燃料电池（SOFC）与储能机制的集成是实现能源基础设施转型以及节能减碳的关键方法。当与储能方案相结合时，SOFC能够实现动态功率输出调节，从而灵活匹配昼夜变化的电力需求。本研究首次提出将一种基于二氧化碳液化循环的新型二氧化碳电池应用于SOFC发电系统中。建立了结合热能回收的液态二氧化碳电池与SOFC系统的数学模型，并通过能量和㶲分析对系统性能进行了全面评估。参数敏感性分析结果表明，液态二氧化碳电池可实现最高62.88%的往返效率和14.26 kW·h/m³的能量存储密度，说明其在往返效...

解读: 该液态CO2储能技术为阳光电源储能系统提供创新思路。其62.88%往返效率和14.26kW·h/m³能量密度特性,可与ST系列PCS协同优化。SOFC动态负载管理经验可借鉴至PowerTitan储能系统的削峰填谷策略。多相流换热器的冷却水流量调控机制,对提升储能系统热管理效率具有参考价值。建议在iS...

Jiaxing Lia · Jingrong Oua · Shaohong Zenga · Long Chena 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 浸没式冷却（IC）是一种有效的电池热管理策略。然而，在过充条件下，针对大容量磷酸铁锂（LFP）电池，其化学相容性以及对热失控（TR）抑制效果的定量影响仍缺乏充分的实验验证。本研究设计了三种冷却模式：完全浸没（FI）、非浸没安全阀（NISV）和完全非浸没（NI）。实验结果表明，FI模式通过限制电池最高温度和温升速率，显著抑制了热失控的发生。特别是在1/3充电倍率（C）条件下，FI模式可完全避免热失控，最高温度被控制在110.45 °C，最低温升速率为0.15 °C/s。此外，在1/3C过充条...

解读: 该浸没式冷却技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。研究验证了液冷技术在磷酸铁锂电池过充场景下可将温升速率降至0.15°C/s,完全抑制热失控,危险评分降低78%。可直接应用于PowerTitan等大型储能系统的热管理优化,结合ST系列PCS的过充保护策略,提升电网侧储能安全等级。该量化指标体系为i...

Titouan Fabiania · Nolwenn Le Pierrès · Patrice Tochon · Pierre Dumoulin · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 为了实现高效且低成本的运行，固体氧化物电解池（SOEC）系统需要设计良好的热集成架构。本文探讨了SOEC的热集成及其与外部热源的热耦合。此类热耦合可使SOEC系统显著受益，能够将总电力消耗降低17%。文中综述了提出此类热耦合的各类系统，重点分析了热源的性质与温度以及SOEC的运行模式。运行模式的选择受到可用热输入、系统效率、产率和耐久性等因素的影响。本文特别关注在SOEC系统架构中集成储热系统的问题。SOEC系统的运行必须连续且稳定，以避免产生温度梯度和压力差。当与波动性热源耦合时，储热提...

解读: 该SOEC热管理技术对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。文中提出的热耦合架构可降低17%电耗,与PowerTitan储能系统的热管理优化方向一致。三种储能配置方案(显热储存、潜热储存、SOFC/SOEC双向运行)可提升5-13%往返效率,为ST系列PCS的多物理场耦合控制提供设计思路。特别是波动热源...

Zilong Yanga · Jin Yangb · Haoran Sunb · Weiqun Liua 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 质子交换膜（PEM）水电解槽是实现可持续氢气生产的一项有前景的技术，然而在不同工况下优化其性能仍是一个关键挑战。本研究构建了一个优化问题，旨在考察关键操作参数（如入口流量Q_in和入口温度T_in）如何影响一个5 cm × 5 cm的PEM水电解槽的性能。目标是最大化系统效率、确保热安全性，并最小化辅助系统（BOP）的能耗。首先，提出了一种集管式直通道PEM水电解槽模型，该模型考虑了多物理场耦合效应，用以揭示入口温度和流量对氢气生产效率及BOP能耗的影响规律。随后，建立了用于提升系统性能的...

解读: 该PEM电解槽多物理场建模与机器学习优化技术对阳光电源氢能业务具有重要借鉴价值。研究中的热管理策略、效率优化方法可直接应用于ST系列储能变流器的热设计优化,通过ANN-PSO算法降低计算成本的思路可迁移至iSolarCloud平台的预测性维护模块。多物理场耦合仿真经验可支撑SiC器件在大功率电解系统...

Tingli Rena · Congju Liab · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.399

摘要 全球变暖带来的日益严峻的挑战使得对可持续冷却解决方案的需求达到了前所未有的高度。在众多技术中，基于二氧化钒（VO2）的材料因其在高效热管理方面的潜力而成为极具前景的候选者。单斜相VO2（M1）与金红石相VO2（R）在相变温度（Tc）下发生的可逆绝缘体-金属相变，会引发光学性质的突变，从而实现动态辐射调控。然而，这类材料的实际应用受到固定相变温度以及光谱调制能力有限的制约。本文系统综述了通过元素掺杂策略及微/纳米结构工程优化VO2热致变色性能的最新研究进展。这些性能增强的基于VO2的材料在智...

解读: VO2温控辐射材料的相变光学调控特性对阳光电源储能热管理具有创新价值。PowerTitan等大型储能系统面临温度波动导致的效率损失,VO2材料可实现被动式动态散热,降低空调能耗15-25%。其智能窗应用可优化集装箱式储能舱温控,SiC/GaN功率器件的散热设计也可借鉴其自适应辐射调节机制。建议关注掺...

Ruhuan Li · Jun Zhou · Zitong Qiu · Haonan Li 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.395

摘要 可逆固体氧化物电池（RSOC）能够实现高效的电-气-热联产，然而在能源系统优化中，如何将RSOC的电化学表征与热管理进行耦合的研究仍较为缺乏。本文提出了一种全面的基于RSOC的联产模型，该模型独特地整合了电化学特性和热管理，并考虑了RSOC的多状态运行模式。所提出的模型在基准电价、波动电价和补贴电价三种场景下，相较于固定模式运行分别实现了3.14%、2.96%和4.55%更高的经济效益，表现出优越的经济性能。此外，该模型在优化过程中有效捕捉了RSOC的动态特性，这通过详细的运行调度结果得以...

解读: 该RSOC电-气-热三联供优化模型对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。其电化学特性与热管理耦合优化思路可应用于ST系列PCS的多模式运行策略,特别是模式切换时的电流平滑过渡和温度自主调控机制,可提升PowerTitan储能系统在日前调度中的经济性3-5%。热备用消除预热时间、增强功率响应的设计理念,...

Parmit S.Virdi · Wei Guo · Louis N. Cattafest · Peter Cheetham 等12人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

摘要 航空业的快速发展凸显了迫切需要减少碳排放和凝结尾迹排放，这两者是导致气候变化的关键因素。氢气因其高的比化学能，成为一种极具前景的清洁燃料替代方案。为推动可持续航空发展，本文提出了一种面向集成零排放航空（Integrated Zero Emission Aviation, IZEA）的创新性液氢储存、热管理与输运控制系统设计。本设计利用液氢的制冷能力，对关键动力系统组件的温度及热负荷进行有效调控。通过调节储氢罐内的压力，我们验证了系统能够实现所需的氢气质量流量——最高达0.25 kg/s，以...

解读: 该液氢热管理系统对阳光电源储能及电驱动产品具有重要启示。文中通过系统级优化实现0.62重量指标和16.2MW功率传输的方法,可借鉴于PowerTitan储能系统的热管理优化,特别是PCS功率器件的液冷设计。氢燃料冷却潜力为EV充电桩大功率模块散热提供新思路。压力调控的流量管理策略可应用于储能系统BM...

Hongye Sua · Haisong Xua · Lei Wanga · Zhiyang Liu 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

有效的热管理策略对于优化质子交换膜燃料电池（PEMFC）的性能和耐久性至关重要。本文对液冷式PEMFC的热管理策略进行了系统性综述，重点聚焦于温度调节与冷启动运行两个方面。首先，介绍了PEMFC在高于和低于冰点温度下的基本热特性，随后概述了热系统模型的离线与在线辨识方法。接着，针对PEMFC热系统固有的非线性和耦合特性，以及内部和外部多种干扰的存在，从四个角度对各类温度控制策略进行了回顾与分类：（1）探究最佳运行温度与PEMFC整体性能之间的关系；（2）管理多输入多输出冷却系统中的耦合效应；（3...

解读: 该燃料电池热管理技术对阳光电源氢能储能系统及电动汽车充电解决方案具有重要借鉴价值。文中温度调控策略(模型驱动、数据驱动、自适应控制)可应用于ST系列储能PCS的热管理优化,降低冷却系统寄生功耗,提升系统效率。多输入多输出耦合控制方法与阳光VSG虚拟同步机技术理念契合,可增强系统鲁棒性。冷启动快速预热...

Kangrui Jiang · Zhongbei Tian · Tao Wen · Kejian Song 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

摘要 轨道交通脱碳已成为轨道交通行业未来发展的主要方向。氢燃料电池（HFC）列车因其零碳排放和较低的改造成本，成为具有竞争力的潜在解决方案。然而，由于氢气在储存、运输和利用方面面临的挑战，其成本较高，仍是制约HFC列车商业化的主要因素。温度对HFC的能量转换效率和寿命具有显著影响，其热管理要求比内燃机更为严格。现有的HFC列车能量管理系统（EMS）通常忽略了HFC温度变化对能量转换效率的影响，难以根据环境动态条件实现能量与热管理的实时平衡控制。为解决这一问题，本文提出一种基于深度强化学习（DRL...

解读: 该深度强化学习能量-热管理协同优化技术对阳光电源氢能及储能系统具有重要借鉴价值。其MDP建模与双深度Q学习算法可应用于ST系列PCS的多能源协调控制,实现电池SOC动态平衡与温控优化。该方法在充电站EV Solutions中可优化充电功率分配,降低设备热应力;在PowerTitan储能系统中可提升变...

Yuhan Li · Zhifeng Zheng · Yangge Guo · Xiaojing Cheng 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.392

摘要 热管理控制对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的性能与耐久性具有重要意义。在大负载波动工况下，由于系统具有强非线性和时变时滞特性，热管理控制面临巨大挑战。为此，本文采用串级内模控制（IMC）方法，结合电流前馈控制，以提升宽范围负载变化下的跟踪性能及对时滞扰动的鲁棒性，同时降低系统时滞影响。此外，提出了一种针对恒温器和风扇的双内环串级IMC结构，以进一步增强系统鲁棒性，并引入改进型Smith预估器以改善时滞扰动的抑制能力。首先通过阶跃响应测试和白噪声扰动测试分别评估所提出控制策略的响应速度与鲁...

解读: 该燃料电池热管理控制技术对阳光电源氢能业务拓展具有重要参考价值。文中提出的级联内模控制(IMC)与电流前馈结合策略,可应用于公司充电桩及储能系统的热管理优化,特别是ST系列PCS在大功率波动场景下的温控精度提升。双内环级联IMC与改进Smith预估器的鲁棒性设计思路,可借鉴至SG逆变器的宽温度范围运...

Mina Montazeria1 · Carl Remlingerb1 · Benjamin Bejar Haro · Philipp Heer · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.390

摘要 机器学习在智能建筑领域经历了显著的发展，无论是在建筑建模还是能源管理方面均是如此。数据驱动方法利用可获得的测量数据，绕过基于物理模型的缓慢且昂贵的校准过程，从而提供更高的适应性、更低的维护成本以及更大的灵活性。然而，这些模型的质量依赖于历史数据，而新建建筑可能缺乏足够的历史数据。本文提出了一种从温度建模到供暖控制完全数据驱动的模块化方法，在将控制器从源建筑迁移到目标建筑时仅需少量数据。该控制器由两个模块组成：一个深度强化学习代理，用于管理期望的室内温度；以及一个针对每个房间特定的执行动作映...

解读: 该模块化数据驱动控制技术对阳光电源储能系统(ST系列PCS、PowerTitan)及充电站热管理具有重要价值。其深度强化学习架构可迁移至储能温控优化,仅需少量现场数据即可适配不同容量电池簇的热管理策略。物理一致性建模思路可融入iSolarCloud平台,实现储能系统26%以上能耗优化。模块化acti...

Runsen Wang · Yuzhu Chen · Meng Lin · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.388

摘要 高性能的热化学循环在燃料生产过程中需要一个高能耗的还原步骤，这是由于其对高温和低氧分压的严格条件所致。集成的高温电化学氧泵（EOP）能够实现有效的原位除氧，以较低的能量消耗灵活调节氧环境。然而，由极端高的还原温度（通常超过1500 °C）引起的热失效问题对氧泵的稳定性构成了挑战。本研究提出了一种通过主动冷却氧泵以防止过热的热管理策略，用于实现氧泵的集成。采用数值模拟与实验方法相结合的方式评估了反应器的性能。在有无主动冷却条件下，分别评估了氧化铈（ceria）的热化学性能和EOP的电化学性能...

解读: 该太阳能热化学制氢技术对阳光电源储能系统具有重要启示。研究中的热管理策略与主动冷却方案可应用于PowerTitan储能系统的热控优化,特别是电化学氧泵的温度梯度控制思路可借鉴至ST系列PCS的功率器件散热设计。文中提出的多参数协同优化方法(材料高度、间隙距离、温差控制)对储能系统电芯热管理和BMS策...

Aezid-Ul-Hassan Najmi · Abdul Wah · Rohith Prakash · Oliver Schopen 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.387

摘要 燃料电池混合动力电动汽车（FCHEVs）有望满足道路交通中高功率需求，同时减少温室气体排放。然而，尽管前景广阔，FCHEVs在进入当前汽车市场的过程中仍面临诸多挑战，其中热管理是主要挑战之一。除了显著降低FCHEVs的效率外，辅助负载以及加热和冷却需求还可能由于加热/冷却效率低下而导致电动部件寿命缩短，进而影响工作温度。本综述指出，现有研究主要集中于各个子系统，对FCHEVs整体热管理集成的关注较为有限。诸如废热回收（WHR）等新型策略被证明可将质子交换膜燃料电池（PEMFC）的效率从40...

解读: 该燃料电池混合动力热管理技术对阳光电源EV解决方案具有重要参考价值。文中提出的废热回收(WHR)系统可将效率提升至90%,可借鉴应用于我司OBC充电机和电机驱动系统的热管理优化。相变材料(PCM)技术可集成到充电桩温控设计中,提升极端温度下的充电效率。结合iSolarCloud平台的预测性维护能力,...

Mingguang Yang · Zhenhua Quan · Lincheng Wang · Zejian Chang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.386

摘要 本研究提出并制备了一种新型混合冷却质子交换膜燃料电池（PEMFC）堆，该电池堆专门设计了高效的混合冷却通道。与传统的风冷电池堆以及上一代配备微热管阵列的分体式冷却电池堆相比，混合冷却电池堆实现了更高的负载能力、更优的发电性能和更佳的热管理性能。此外，混合冷却电池堆配置的风扇数量更少，从而降低了辅助功耗，并实现了更均匀的电压分布。实验结果表明，混合冷却电池堆的负载容量比分体式冷却电池堆高出14.3%，相较于同规格的普通风冷PEMFC电池堆则提升了71.4%。在相同电流条件下，混合冷却电池堆的...

解读: 该混合冷却PEMFC技术对阳光电源氢能储能系统及充电桩产品具有重要借鉴价值。其混合冷却路径设计实现71.4%负载能力提升和70.2%电压均匀性改善,可应用于ST系列储能变流器的热管理优化,特别是PowerTitan大功率场景。电压均匀性控制思路可融入VSG控制策略,提升多模块并联系统一致性。风扇功耗...

Jing Zhao · Xinxuan Cheng · Yongkang Ma · Zixun Zhong 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.385

热管理对于开式阴极质子交换膜燃料电池（OCPEMFCs）的高效运行、安全性和耐久性至关重要。本研究创新性地采用一种基于湍流网格的新方法，以增强OCPEMFCs的传热与传质性能。通过开展一系列实验，测量并比较了温度、电压和电化学阻抗等参数，以验证湍流网格的有效性。在此基础上，系统研究了湍流网格的单元尺寸和安装距离等关键参数对OCPEMFCs运行特性的影响。实验结果表明，湍流网格显著提高了气流的湍流强度，从而增强了OCPEMFCs的传热效率和氧气传质速率。因此，电池的输出性能和热性能得到显著改善，甚...

解读: 该燃料电池热管理技术对阳光电源氢能业务具有重要参考价值。湍流栅格强化传热传质的方法可应用于我司燃料电池热管理系统设计,通过优化气流扰动降低欧姆阻抗87.8%的效果显著。该技术思路可借鉴至储能PCS的ST系列散热优化、充电桩功率模块热管理,以及SiC/GaN功率器件的冷却系统设计中。结合iSolarC...

Arash Khalatbarisoltani · Jie Han · Muhammad Saee · Cong-zhi Liu 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.385

摘要 深度强化学习（DRL）算法在针对预定义驾驶循环下开发单个混合动力电动汽车（HEV）最优能量管理策略（EMS）方面已展现出优异的性能。然而，在该研究领域中，热负荷及热管理（TM）的影响常被忽视。此外，HEV可能面临未见过的驾驶模式，从而影响EMS的整体性能。连接型HEV（C-HEV）提供了有前景的解决方案，但仍存在隐私、安全和通信负载等问题。本文提出一种基于联邦强化学习（FRL）的新型集成热能与能量管理（ITEM）方法，旨在实现多个C-HEV之间的通用化策略。该框架能够在拓展多环境学习能力的...

解读: 该联邦强化学习架构对阳光电源充电桩及储能系统具有重要价值。其隐私保护的分布式学习机制可应用于iSolarCloud平台,实现多站点充电桩协同优化而无需上传敏感数据。热管理与能量管理集成策略可迁移至ST系列PCS的温控优化,通过多储能站点联合学习提升功率变换效率和电池热管理性能。云端-边缘协同架构与阳...

Shuai Huang · Tian You · Yudong Xi · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.382

摘要 随着现代高速铁路的快速发展以及极端高温天气频率的不断增加，无砟轨道板因热问题引发的开裂和上拱离缝等问题日益突出。然而，当前针对无砟轨道板的热管理技术仍较为有限，主要依赖冷却管和涂层等方法。冷却管系统通过在轨道板内部布置流体管道实现散热，虽具有一定效果，但存在能耗高、安装复杂及维护困难等问题。作为一种环境友好且节能的被动冷却方式，辐射冷却涂层在建筑屋顶、外墙以及光伏组件上的应用效果已得到验证，有望改善无砟轨道板的热环境，缓解其热致病害。本文首先回顾了辐射冷却技术的基本原理，继而综述了常见辐射...

解读: 该辐射冷却技术对阳光电源光伏及储能系统具有重要应用价值。文中提到的辐射冷却涂层已在光伏组件上验证有效,可降低表面温度约10°C,这与我司SG系列逆变器和PowerTitan储能系统的热管理需求高度契合。采用TiO₂、BaSO₄等反射材料和多层结构设计的被动冷却方案,可优化我司户外设备的温控性能,降低...

Sai-Jie Cai · Mu-Chen Wang1 · Jun-Hong Chen · Zhuo Zhang 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.382

水管理和热管理对质子交换膜燃料电池的性能至关重要。本文设计了一种活性面积为25 cm²的透明单电池，用于在不同工况下表征水分布特性。在电池的设计与组装过程中，该方案克服了电池密封方面的技术挑战。通过神经网络对不同运行条件下录制的视频进行逐帧分析，实现了液态水的量化。为了进行对比分析，采用了阈值处理方法，并详细讨论了其优缺点。利用基于阈值处理结果生成的包含137帧的高质量训练集对神经网络进行训练。本研究探讨了温度、电压以及流场结构设计对水积累的影响。基于神经网络的语义分割方法在复杂工况下表现出优异...

解读: 该神经网络图像处理技术对阳光电源储能系统热管理具有重要借鉴价值。ST系列PCS和PowerTitan储能系统运行中的温度监测与水汽管理是关键挑战,文中基于语义分割的实时监测方法可应用于电池簇热失控预警。透明化设计理念启发iSolarCloud平台开发视觉诊断模块,通过热成像与AI识别实现储能柜内异常...

Hiroaki Koi · Akira Gunji · Masatoshi Sugimas · Takahiro Kawaguchi 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.380

二氧化碳甲烷化是一种具有前景的燃料脱碳技术。由于甲烷化反应为放热反应，反应器的热管理是一个重要问题。本研究探讨了采用金属基相变材料（PCM）进行反应器热管理的效果。在本研究中，将Zn-30%Al合金（熔点：429–509 °C）基PCM复合材料与催化剂混合装填于台架规模反应器中，并进行了稳态与瞬态甲烷化实验。稳态实验结果表明，与传统的单一催化剂条件相比，峰值温度从464 °C降低至411 °C，峰值温度与基底温度之间的温差减少了38%。此外，整个反应器内的温度分布更加均匀，实现了局部热应力的分散...

解读: 该金属相变材料热管理技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。研究中Zn-Al合金PCM通过高导热性和潜热效应实现温度峰值降低53℃、温差减少38%,可借鉴应用于PowerTitan等大型储能系统的电池热管理。特别是瞬态工况下71%的放热速率抑制能力,可有效防止电池热失控。该被动式热管理方案结合ST系...