Jiacong Li · Chongyu Zhang · Michael R.Davidson · Xi Lu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 电力系统占中国总二氧化碳排放量的40%以上，截至2022年，56%的电力由火电厂生产。灵活运行的碳捕集与封存（CCS）技术已被提出作为实现燃煤电厂脱碳的有效措施，相较于传统CCS技术，其具有更低的捕集成本和更小的能耗惩罚。本研究刻画了在含有波动性可再生能源的大规模电力系统中，灵活碳捕集电厂（CCPPs）的运行特征，并量化了灵活CCPPs与波动性可再生能源之间协同作用在系统层面带来的环境与经济收益。小时级分析表明，灵活CCS可在用电高峰时段降低能耗，并在低谷时段满负荷运行，以利用原本将被弃用...

解读: 该研究揭示灵活碳捕集电厂与可再生能源协同运行的价值,对阳光电源储能系统具有重要启示。研究指出灵活CCS在低谷时段满负荷运行以消纳弃风弃光,这与阳光电源PowerTitan储能系统的调峰功能高度契合。通过ST系列PCS的GFM控制技术和iSolarCloud智能调度平台,可优化储能系统与火电机组的协同...

Shichao Gao · Shugang Wang · Peiyu Hu · Jihong Wang · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 吸附式热能储存（ATES）是实现太阳能高效利用的最重要途径之一。目前缺乏有效的反应器性能预测方法，严重制约了ATES系统的应用。本文提出了一种基于吸附反应波模型的反应器性能预测方法。通过引入吸附速率波的波参数，推导出反应器性能与设计参数之间的表达式，分别建立了设计参数与波参数之间、波参数与反应器性能之间的数学关系。开展了以沸石-水蒸气为工质对的吸附式热能储存实验，测量了反应器进出口处的空气温度和比湿度，并由此获得了相应的吸附量、储存热能及稳定输出功率。将所提出方法对反应器性能的预测结果与实...

解读: 该吸附储热反应波预测方法对阳光电源ST系列储能系统及PowerTitan产品具有重要参考价值。通过建立设计参数-波动参数-反应器性能的数学关系,可优化储能系统热管理策略,提升电池温控精度。该方法预测偏差小于6%的高精度特性,可集成至iSolarCloud平台实现储能电站热失控预警与预测性维护。特别适...

Chengguo Su · Lingshuang Wang · Quan Sui · Huijun Wu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 梯级水电站的协同发电与数据中心的均衡用电有助于促进电力流的优化。然而，水流传递的时间延迟以及数据负载在时空上的转移时滞带来了显著的异步性，给电力系统的调度运行带来巨大挑战。为解决该问题，本文提出一种考虑多源能源时空异步转移特性的电力系统调度策略。首先，建立考虑排沙和通航需求的梯级水电站运行模型；其次，设计考虑数据负载时空转移特性的多数据中心协同调度方法，并构建可通过数据中心调控的具有级联效应的备用容量模型；进一步地，建立计及数据中心参与调度的梯级水-火-风电力系统最优运行模型，以在满足电力...

解读: 该多源协同调度策略对阳光电源储能系统具有重要价值。文中梯级水电-风电协调优化思路可应用于ST系列储能变流器的多能源协调控制,通过PowerTitan储能系统实现类似数据中心的时空负荷转移功能,平抑风电波动。混合整数线性规划方法可集成至iSolarCloud平台,优化多站点储能调度策略。研究中16.1...

Wei-Wei Wangac1 · Teng Liub1 · Jun-Zhe Guo · Bin Li 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 高强度太阳光聚集在光伏电池上会导致半导体温度显著升高，从而降低光电转换效率并可能引发光伏组件的不可逆故障。为此，在热设计中创新性地提出了一种超薄扇形板脉动热管（FS-PPHP），通过优化传统平行流道结构，实现对小尺度HCPV电池的高效冷却。本文全面分析和讨论了充液率、倾斜角度、工质种类以及加热功率对FS-PPHP传热性能的影响。结果表明，蒸发段与冷凝段的变直径设计有助于工质回流至加热区域，并增大相邻流道间的压力差势，从而确保FS-PPHP在不同工况下更平稳地启动。在充液率为57%、倾斜角为...

解读: 该扇形板脉动热管技术对阳光电源高功率密度产品具有重要应用价值。在SG系列大功率光伏逆变器中,功率器件散热是关键瓶颈,该超薄热管结构可优化IGBT/SiC模块的温度管理,降低热阻23%意味着可提升功率密度或延长器件寿命。对于PowerTitan储能系统,该技术可改进电池簇温控方案,解决高倍率充放电时的...

Shiqian Donga · Yanqiang Dib · Yafeng Gaoa · He Longc 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 PV/T集热器是一种先进的光伏光热一体化技术，能够实现太阳能全光谱利用。PV/T集热器的能量收益不仅依赖于精密的设备设计，还与运行调控条件密切相关。本文基于未来三天逐时水平面太阳总辐射预测模型，结合鲸鱼优化算法（WOA），对混合运行策略进行了分析。结果表明，为期三天的变倾角运行策略效果不理想。当地面反射率从0.4变化到0.95时，月累计辐射量相对提高了8%；地面反射率每增加5%，平均可带来0.45%的性能提升。反射板长边与宽边的最优比例分别为0.9和0.6，可使热能增益和电能增益分别提高8...

解读: 该PV/T光热光伏一体化运行优化研究对阳光电源SG系列光伏逆变器及iSolarCloud平台具有重要参考价值。研究基于3天辐照预测的多混合策略可使热增益和电增益分别提升17.76%和13.61%,这与阳光电源MPPT优化技术和预测性维护理念高度契合。LSTM-Attention预测模型(R²达94%...

Tong Tian · Xuan Yang · Ji Li · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 由于对计算能力需求的不断增长，数据中心（DCs）的功耗已显著上升。然而，这些数据中心产生的大量低品位电子废热在能耗型冷却系统的辅助下直接排放到环境中，导致能源浪费成倍增加。因此，亟需开发创新的冷却技术以及低品位废热回收技术应用于数据中心。本研究提出了一种具有双梯度毛细芯接力结构的环路热管电池（LHPB）。根据梯度毛细芯接力策略，蒸发器入口处的热量泄漏得以缓解，从而使内部蒸汽更快速地传递热量，并冲击安装在冷凝器入口处的微型发电机。此外，设计了两种高效的微型发电机。实验结果表明，在12 V风扇...

解读: 该热管电池冷却技术对阳光电源储能系统具有重要价值。ST系列PCS和PowerTitan在大功率运行时产生大量低品位废热,传统散热方案能耗高。文中双梯度芯热管技术可将热阻降至0.20°C/W，PUE达1.0015，同时通过微型发电机回收废热产生280mW电能。该技术可应用于储能集装箱热管理优化，降低H...

Geun Jeong Lee · Jae Won Lee · Hyung Won Choi · Seonggon Kim 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 近年来，正能源建筑受到广泛关注，旨在减少建筑对电网能源的消耗。正能源建筑被定义为产生的可再生能源超过其自身所需能耗的建筑。为此，高效的热能储存系统对于充分利用建筑内部产生的可再生能源至关重要。本文开发了一种以二氧化碳（CO2）和单乙醇胺（MEA）为工作介质、具有高能量存储密度的热化学吸附电池。合成了Al2O3/HZSM-5催化剂，以提升在低温热源充电条件下热化学吸附电池的能量存储密度。通过比较CO2-MEA热化学吸附电池在不同热源温度和催化剂复合材料质量比下的性能系数（COP）和能量存储密...

解读: 该CO2热化学储能技术为阳光电源储能系统提供创新方向。其100°C低温驱动特性可与PowerTitan储能系统的余热管理结合,利用PCS运行产生的低品位热能驱动化学储能,实现能量梯级利用。57.5%的储能密度提升对ST系列储能变流器的系统集成具有参考价值,可探索热-电混合储能拓扑。该技术在建筑领域7...

Davinder Singh · Tanguy Rugamb · Harsh Katar · Kuljeet Singh Grewal · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 本研究提出了一种创新性方法，将计算流体动力学（CFD）与机器学习（ML）相结合，用于热能储存（TES）系统的设计与优化。基于使用CFD开展的放热过程参数化分析结果，训练了多种机器学习模型，包括线性回归、K近邻回归（KNN回归）、梯度提升回归（GBR）、XGBoost、LightGBM以及神经网络（NN）。结果表明，神经网络（NN）在预测混凝土和传热流体（HTF）温度随时间变化方面表现最优，是最适合的模型。训练后的机器学习模型为传统的CFD模拟提供了高效的替代方案，能够在不同入口条件、流速和...

解读: 该CFD与机器学习融合技术对阳光电源储能系统具有重要价值。可应用于PowerTitan液冷储能热管理优化,通过神经网络模型替代传统CFD仿真,计算效率提升99%以上。适用于ST系列PCS多模块级联散热设计,快速预测电池簇温度分布。该方法可集成至iSolarCloud平台,实现储能电站热失控预测性维护...

A.Martín-Alcántar · Ramon Fernandez Feri · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

采用多孔介质中带有局部热源的单向流动方程，对内加热式填充床热能储存（IH-TES）装置中的流体与固体温度进行建模。在无热源项的情况下，通过文献中已有的TES装置实验数据验证了模型方程的数值结果。利用摄动方法获得了该方程组的近似解析解，并基于此解推导出适用于IH-TES系统设计与运行的有用关系式。内部热源的存在显著改变了系统相对于以往TES装置研究结果的操作尺度和定性行为特征。本文根据所获得的解析解，提出了若干改进IH-TES系统设计与运行的实用建议。例如，为实现最优性能，热源应布置在填充床长度约...

解读: 该固态储热技术研究为阳光电源储能系统热管理提供理论参考。论文揭示的热源优化布局(3/4位置)、高孔隙率设计原则可应用于PowerTitan液冷系统和ST系列PCS散热优化。解析解方法对预测性维护算法开发有启发,可集成至iSolarCloud平台实现储能柜温度场建模与故障预警。固-气耦合传热机理亦适用...

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...

Jingbo Han · Guoliang Li · Chong Zhu · Yansong Wang 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

摘要 以LiMnxNiyCozO2（NMC）为正极材料的能量型电池因其优异的能量密度特性，被广泛应用于电动汽车（EV）中。随着高功率应用场景的不断增加，研究能量型电池在高倍率放电条件下的老化机理，并对老化现象进行定量分析，已成为一项至关重要的任务。本研究首先在1C、2C和3C三种放电倍率下开展了加速老化实验，并结合多种宏观与微观测试技术，对电池老化的物理过程进行了系统深入的分析。结果表明，正极集流体溶解、铝元素在负极的沉积以及正极颗粒的破裂是导致容量衰减的主要原因。此外，通过将改进的巴特勒-伏尔...

解读: 该研究揭示的高倍率放电老化机制对阳光电源储能系统具有重要价值。针对正极集流体溶解、颗粒破裂等衰减机理,可优化PowerTitan储能系统的BMS热管理策略和充放电曲线设计。所建立的电化学-热-老化耦合模型可集成至iSolarCloud平台,实现全生命周期SOH精准预测和预防性维护。对ST系列PCS的...

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...

Zhi Ling · Xuan Wang · Hua Tian · Gequn Shu 等10人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.391

摘要 深海水下设备的能量系统是支撑其运行的核心要素，高能量密度、高安全性和稳定性是衡量该系统性能的关键指标。针对目前水下设备缺乏高度适应性二次循环系统的现状，本文构建了一套100 kW级回热再热型超临界CO2循环水下动力系统原型，并首次在模拟深海冷源（<2 °C）与微型反应堆热源（>500 °C）条件下，完成了从待机到发电全过程的性能测试。结果表明，该系统的实际循环热效率达到22.7%，发电功率为97.6 kW，在冷源温度±1 °C波动范围内均可稳定运行，且当海水温度突变时，系统流量波动仅为0....

解读: 该超临界CO2循环技术对阳光电源海上储能及电力电子系统具有重要借鉴价值。其22.7%循环效率和1MW/m³功率密度为海上风电储能系统(PowerTitan海上版)提供热管理优化思路。密闭自回流冷却技术可应用于ST系列PCS和SG大功率逆变器的液冷散热设计,提升功率密度。±1°C温度波动下0.725%...