Jiale Wena · Xicong Mia · Yubo Yaoa · Shengying Xiaoa 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 针对大型远洋船舶在多场景任务中对长续航、高效率运行的需求，本文提出一种结合并联级间冷却再热燃气轮机（IRGT）与固体氧化物燃料电池（SOFC）的新型全电推进系统。研究了该系统在典型运行场景下的协调功率切换特性及其相互关系，并制定了兼顾效率与安全性的宽负荷范围最优功率分配策略。结果表明，经验证的68 MW船舶混合动力系统在设计工况下效率达到50.1%，最大误差仅为2.5%，具有较高的建模精度。当船舶处于全速航行场景时，推进系统以2.11的功率比运行，效率为50.1%，此时需保证燃料流量大于0...

解读: 该船舶混合动力系统的多场景功率分配策略对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要借鉴价值。其SOFC/燃气轮机协调切换机制可应用于光储充一体化场景的多模式能量管理,特别是GFM/GFL控制策略在微电网孤岛与并网切换中的优化。研究中50.1%系统效率及10%-108%宽负载范围运行...

Jingjing Liang · Yi Zhaoa · Du Wena · Ye Huang 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.399

摘要 可逆固体氧化物电解槽（rSOE）因其固有的可逆性、电解模式下的共电解能力、高效率、对多种燃料的适应性，以及在处理碳基燃料时于燃料电池模式（SOFC）下浓缩CO2的能力，成为长时储能领域极具前景的解决方案。然而，其在电能-燃料-电能（P2X2P）应用中的经济可行性仍缺乏深入研究。本研究评估了一个250 MW规模的rSOE系统在六种不同储能形式下的储能平准化成本（LCOS），考虑了不同的放电持续时间（168–1440小时）和年度充放电循环次数（1–30次）。研究发现，储存在盐穴中的H2、储存在...

解读: 可逆固体氧化物电解技术(rSOE)为长时储能提供新思路,对阳光电源ST系列储能系统和PowerTitan产品线具有战略参考价值。研究表明MW级季节性储能场景下,rSOE通过双向运行和多燃料适配性实现0.2$/kWh的平准化储能成本目标。这启发我们在PCS拓扑设计中强化双向功率变换效率,结合iSola...

Junzhe Shia · Ulf Jakob FløAarsnes · Shengyu Taoa · Ruiting Wanga 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.397

摘要 燃料电池（FC）/电池混合系统在实现零排放公交、卡车、船舶和飞机方面已引起广泛关注。对于此类混合系统而言，在线能量管理系统（EMS）至关重要，它能够控制能量流动并确保系统的最优运行性能。关键考虑因素包括燃料效率以及缓解燃料电池和电池的老化退化。本文提出了一种面向健康状态的多堆燃料电池与电池混合系统的能量管理系统。所提出的EMS采用混合整数二次规划（MIQP）方法，独立控制混合系统中的每个燃料电池堆，即基于MIQP的单堆控制（ISC），从而显著降低燃料成本以及燃料电池和电池的退化程度。所提方...

解读: 该健康感知能源管理技术对阳光电源储能及充电桩产品具有重要价值。文中多堆栈独立控制策略可应用于ST系列PCS的电池簇管理,通过MIQP优化算法实现电池衰减降低4%、能效提升22%。其快速求解特性(比DP快2243倍)适配iSolarCloud平台实时调度需求。该方法可延伸至充电站多枪协同控制,降低设备...

Thore Pruss · Karsten Mülle · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.395

随着向可再生能源的转型，对高效、长期储能解决方案的需求日益增加。本研究评估了一种可逆式双极膜燃料电池——一种能够在燃料电池模式和电解槽模式下运行的集成化系统——其中平衡部件（Balance of Plant, BOP）的可靠性和安全性。采用故障树分析法识别潜在故障及其发生概率，并利用失效模式与影响分析法评估故障后果并提出相应的缓解策略。结果表明，在燃料电池模式下，系统的平均无故障时间（MTTF）为1700小时，而在电解槽模式下略低，为1540小时。氢气压缩机被识别为最易发生故障的部件，主要归因于...

解读: 该可逆燃料电池BOP可靠性研究对阳光电源储能系统具有重要借鉴意义。研究揭示氢压缩机为最易失效部件(MTTF仅1540-1700h),冗余设计增益有限(仅8%)且可能因复杂度增加反向作用,这为ST系列PCS及PowerTitan储能系统的冗余配置策略提供参考。FMEA强调应优先维护保护膜电极组件的关键...

Jingze Yanga · Binbin Fua · Jiaqi Penga · Guibin Wangb 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.393

摘要 在高比例可再生能源发电系统中，电力供需之间的跨季节失配问题日益突出。仅依赖成熟的储能技术（如电化学储能和热储能）难以有效应对这一挑战。本文利用盐穴实现大规模氢储能，并与电池储能和热储能形成互补，从而实现风光电力系统在多时间尺度上的功率调节。通过以平准化度电成本（LCOE）、电力供应缺失概率（LPSP）和弃电总量为优化目标的多目标优化，获得系统的最优配置及容量参数，并将综合性能与不含氢储能装置的系统以及采用氢气罐储氢的系统进行对比。结果表明，在供电可靠性极高的条件下，引入低成本、大规模的盐穴...

解读: 该研究对阳光电源储能系统架构具有重要启示。盐穴制氢储能可与ST系列PCS和PowerTitan电池储能形成多时间尺度互补调节,解决跨季节供需失配难题。在极高供电可靠性场景下,集成大规模氢储能可显著降低发电和储能装置容量配置,LCOE降低0.055美元/kWh,弃电减少76%。建议阳光电源在光储氢一体...

Tushar Kanti Roy · Sajeeb Sah · Amanullah Maung Than Oo · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.391

摘要 本研究探讨了集成光伏（PV）面板、电池、燃料电池（FC）、电解槽（EL）和氢气储罐（HT）的混合能源系统（HES），以满足澳大利亚偏远社区的能源需求。分析了两种系统配置：A型（PV/Batt/FC/EL/HT）和B型（PV/FC/EL/HT），重点关注成本效益、能源可靠性和氢气产量。采用了多种优化技术，包括布谷鸟搜索算法、非支配排序遗传算法II（NSGA-II）、序列二次规划算法（SQPA）、花粉授粉算法、约束粒子群优化（PSO）和和声搜索算法，以确定最优系统配置。当采用NSGA-II进行...

解读: 该混合能源系统研究对阳光电源ST储能系统与SG逆变器协同优化具有重要价值。研究验证了电池储能可降低22%系统成本,与我司PowerTitan方案理念契合;PV倾角优化可降低75%成本的发现,可指导SG逆变器MPPT算法改进;氢储能系统的能量管理策略可借鉴至我司GFM控制技术,提升离网场景下多能互补系...

Du Wen · Xinyi Wei · Antonin Bruneau · Aris Maroonian 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.390

摘要 氨由于其高氢含量、易于运输以及成熟的生产基础设施，被视为一种有前景的氢载体和储能介质。本研究对氨制氢（A2H）和氨发电（A2P）路径进行了全面的技术经济性分析，比较了多种用于氢气生产和发电的工艺配置。高温氨裂解器（600 °C）的最大能效达到87.55%，最大㶲效率达到86.09%，优于低温裂解器（450 °C），后者能效范围为82.16%至86.75%。在氢气分离技术中，变温吸附（TSA）造成的效率惩罚最低，但成本最高；而变压吸附（PSA）虽然能耗更高，但其单位氢气平准化成本（LCOH）...

解读: 该氨氢转换技术为阳光电源储能系统开辟新应用场景。研究显示氨作为氢载体可实现跨区域能源运输,与ST系列PCS和PowerTitan储能系统形成互补:在可再生能源富集区,利用光伏制氢合成氨存储;在用能侧通过氨裂解制氢,结合燃料电池或氢燃气轮机发电。特别是高温裂解-SOFC集成系统效率达69.55%,度电...

Mohammad Reza Salehizadeha1 · Muhammed Ali Beyazıtb1 · Akin Tascikaraoglu · Jay Liu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.387

摘要 为了满足燃料电池电动汽车（FCEV）日益增长的数量，建立一种可持续的氢气供应方法已成为当务之急。在此背景下，本文提出的方法利用住宅屋顶光伏（PV）面板产生的过剩电力，支持加氢站进行绿色氢气生产。为实现这一目标，我们建议组建若干可再生能源社区（REC），以聚合过剩电力。作为回报，聚合后的加氢站根据各REC在支持氢气生产方面的贡献，在需求响应（DR）时段向REC内的家庭用户提供相应的能源信用额度。加氢站配备有社区储能系统（CESS），用于储存电能，并在DR时段将电能回馈给REC。为实施该构想，...

解读: 该文提出的光伏-储能-氢能耦合架构与阳光电源产品线高度契合。户用光伏余电聚合场景可应用SG系列逆变器的MPPT优化技术提升发电效率;社区储能系统(CESS)可部署PowerTitan或ST系列PCS实现双向能量调度;需求响应期间的削峰填谷需求验证了储能系统快速响应能力的价值。文中提出的三阶段优化决策...

Zaixing Wang · Yi Lin · Yu Guo · Fengli Liang 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.384

可靠的离网能源供应在偏远地区和应急场景中仍然面临挑战，特别是对于通信基站而言，传统的单燃料系统常常面临燃料依赖性和供应中断的问题。在我们前期验证了现场制氢用多燃料重整技术的基础上，本研究开发了一种集成燃料重整与燃料电池技术的替代燃料灵活发电系统。首先通过实验验证该系统的可行性，随后通过仿真模拟评估多种系统结构。实验验证结果表明，甲烷、甲醇、乙醇、煤油和柴油五种燃料均能实现稳定的氢气生成和持续的电力输出。各燃料系统均可稳定输出接近500 W的功率，燃料转化率均超过95%，氢气含量高于70%，产氢速...

解读: 该多燃料制氢-燃料电池系统为阳光电源离网储能方案提供重要补充思路。针对通信基站等场景,可与ST系列PCS协同构建混合供电系统:燃料电池提供长时基载,储能系统负责功率调节与波动平抑。系统53.1%的能效及多燃料适应性,启发iSolarCloud平台开发燃料-储能协同优化算法。GFM控制技术可实现燃料电...

Pulin Zhang · Diankai Qiu · Linfa Peng · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.383

摘要 为了满足高功率输出的需求，大面积的质子交换膜燃料电池（PEMFCs）已成为研究的重点。然而，在实际应用中，燃料电池内部的非均匀反应难以避免，这会导致性能下降以及电堆寿命缩短。了解燃料电池内部物理量分布的变化规律，并准确预测其未来的内部状态，对于燃料电池的控制与维护至关重要。本文提出了一种多物理量融合图自编码器网络（MP-GAE），该模型是一种针对燃料电池性能及多物理场分布的瞬态预测模型，重点考虑了反应时间、空间位置以及多个物理场之间的耦合关系。基于图注意力机制和时序网络，构建了分段时序图注...

解读: 该PEMFC多物理场预测技术对阳光电源氢能业务具有重要借鉴价值。论文提出的MP-GAE时空预测模型可应用于我司燃料电池系统的智能运维:1)非均匀反应预测算法可集成至iSolarCloud平台,实现电堆性能衰减的预测性维护;2)多物理场耦合分析方法可优化燃料电池DC/DC变换器的动态响应控制策略;3)...

Hanyou Liu · Ailong Fan · Yongping Li · Richard Bucknall 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.379

摘要 船舶能量管理系统中的能量管理策略与本地控制器相互关联，共同影响混合推进系统的性能。为实现氢燃料电池（FC）与电池混合动力系统的高效运行，本文在对混合动力系统建模与分析的基础上，提出了一种基于非线性模型预测控制（NMPC）的能量管理策略，并设计了动态虚拟阻抗下垂控制器和经典的比例-积分（PI）控制器作为本地控制器。通过采用硬件在环（HiLs）技术，模拟设计的随机负载工况、脉冲负载工况以及实际航行工况，对六种不同的能量管理策略及其与本地控制器协同下的综合性能进行了比较与分析。从能耗、运行压力、...

解读: 该燃料电池/储能混合动力船舶能量管理策略对阳光电源ST系列储能变流器及海事电力系统具有重要借鉴价值。文中NMPC+PI控制架构可应用于PowerTitan储能系统的多能源协调管理,动态虚拟阻抗下垂控制与阳光VSG技术理念契合,可优化GFM/GFL混合并网控制。该策略实现氢耗降低7-40%、运行压力降...

Wenxing Jiang · Fangfang Wan · Qiqi Wan · Endao Zhang 等11人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.378

摘要 直接硼氢化物燃料电池（DBFC）因其高能量密度而受到广泛关注。然而，其功率密度仍不足以满足商业应用的需求。目前已有大量研究聚焦于阳极反应动力学，但对阴极水管理的关注较少，而阴极水管理对于直接液体燃料电池除了至关重要。本文开发了一种具有异质结双微孔层（HJD-MPL）结构的新型气体扩散层（GDL）。利用该HJD-MPL结构，在80 °C下实现了688 mW cm−2的峰值功率密度，超过了文献报道值（453 mW cm−2）。由于具有更高的孔隙率、渗透性以及更强的梯度毛细力，氧气传输阻力从商用...

解读: 该燃料电池阴极水管理技术对阳光电源储能及充电桩产品具有重要借鉴价值。其异质结双微孔层结构通过梯度毛细力优化传质过程,将氧传递阻抗降低67%,功率密度提升52%。该思路可应用于ST系列PCS的液冷散热优化和充电桩热管理系统,通过仿生梯度孔隙结构改善冷却液流动特性,降低热阻抗,提升SiC功率器件散热效率...

Francesco Superchi · Antonis Moustakis · George Pechlivanoglou · Alessandro Bianchini · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 由于额外的复杂性和计算成本，迄今为止大多数关于混合能源系统的经济技术分析都忽略了组件的长期性能衰减。本研究提出了一种新颖的模拟方法，该方法在考虑退化效应的同时保持了合理的计算成本，相较于完整的基于物理机制的模型实现了88.5%的时间节省，而在估计长期影响时仅引入0.015%的误差。所提出的方法通过一个实际案例研究——即提洛斯岛混合能源系统的升级改造，以实现完全能源自给——进行了验证，该系统依靠光伏和风能发电，并由锂离子电池与氢链系统（电解槽、压缩机、储氢罐和燃料电池）组合提供支持。该新型模...

解读: 该退化建模研究对阳光电源储能系统设计具有重要价值。研究揭示忽略退化会导致电解槽低估103%、储氢罐低估31.5%、电池低估59.6%,这直接关系到PowerTitan储能系统和ST系列PCS的容量配置准确性。建议将该快速退化仿真方法集成到iSolarCloud平台,结合实际运行数据优化光储氢混合系统...

Ehsan Kazemi-Robati · Sofia Varotto · Bernardo Silva · Irina Temiz · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 随着混合型海上园区技术的近期发展以及未来大规模实施的预期，研究适当的能量管理策略以提高这些园区在电力系统中的并网能力变得至关重要。本文提出了一种多目标能量管理方法，采用由电池和氢/燃料电池系统组成的混合储能系统，应用于多源风浪联合及风-光联合海上园区，旨在最大化电能输送量的同时最小化输出功率的波动。为求解所定义的能量管理优化问题，本文提出一种基于权重因子集合分析的策略，构建帕累托前沿，并在混合整数线性规划框架下评估每个权重对应的优化问题。随后，采用模糊决策方法从帕累托前沿中选取最终最优解。...

解读: 该多目标能源管理技术对阳光电源海上新能源场站解决方案具有重要价值。研究中的混合储能系统(电池+氢燃料电池)与我司ST系列PCS及PowerTitan储能系统高度契合,可实现功率波动降低40-80%的优化效果。多源互补架构可结合SG系列光伏逆变器与储能系统协同控制,通过混合整数线性规划优化算法提升能量...

Clint Ameri Wankouo Ngouleu · Yemeli Wenceslas Koholé · Fodoup Cyrille Vincelas Fohagui · Ghislain Tchuen · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 全球对电力生产的需求正在稳步增长，使得采用混合系统成为一项关键解决方案。这些系统被用于为不同地区提供电力，以应对太阳能和风能资源的间歇性问题。通过整合两种或多种绿色能源，混合系统需要对不同配置进行技术经济性和环境影响评估，以确保可再生能源资源的高效利用。本研究针对喀麦隆库塞里地区，对包含电池储能（BES）、燃料电池储能（FCS）、抽水蓄能（HES）和热能储能（TES）单元的光伏/风能/柴油混合系统，与仅使用柴油发电的系统进行了深入的技术经济与环境性能分析。优化过程针对十二种不同的混合系统展...

解读: 该研究对阳光电源混合储能系统具有重要参考价值。研究表明PV/柴油/热储能配置在经济性和环保性上表现最优,验证了我司ST系列PCS与光储柴一体化方案的技术路线正确性。热储能系统优于电化学储能的结论,启发我司可探索PowerTitan系统与热储能的混合配置,针对离网场景开发多能互补解决方案。研究采用的布...

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...

Simone Mucci · Marc-Daniel Stumm · Michael J.Rix · Alexander Mitsos · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 氨是一种有前景的无碳能源载体，因其可在温和条件下以液态储存，且由氢气和氮气生产氨的工艺已建立并具有较高效率。文献中已提出多种氨制电（Ammonia-to-Power）方案，其中许多采用了尚未成熟的电化学技术。本文在Aspen Plus软件中对三种氨储能方案的充能与放能阶段进行建模，旨在在高效性与技术成熟度之间寻求平衡。在充能阶段，所有考虑的方案均通过哈伯-博世（Haber–Bosch）工艺利用低温水电解产生的氢气合成氨。在放能阶段，建模了三种不同的氨转化过程：（i）利用储热提供的热能将氨热...

解读: 该氨储能技术为阳光电源长时储能方案提供新思路。研究显示氨储能往返效率30-34%,适合季节性储能场景,可与现有ST系列PCS形成互补。充电阶段的低温电解制氢环节可结合SG系列光伏逆变器实现绿氢生产,放电阶段的燃料电池技术与公司电力电子变换器技术协同。建议关注氨-氢-电转换路径的能量管理策略,将火用分...

Ze Liua · Mingyang Yangb · Xingwang Tangc · Lei Shib 等6人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.401

摘要 阴极循环（CR）已成为缓解质子交换膜燃料电池（PEMFC）在低负载条件下加速退化的一种有前景的策略。尽管以往的研究主要集中在CR对外部性能的影响上，但其在高功率自增湿系统中提升耐久性的根本机制及运行特性仍缺乏充分理解。本研究首先通过严格控制的单电池实验，系统地探究了CR增强耐久性的机理。宏观分析表明，CR显著减缓了极化曲线的退化，在0.3 A/cm²时最大衰减降低达58.4%。微观表征揭示，CR主要缓解了电荷转移电阻和扩散电阻的增加，与无循环（NCR）模式相比，电化学活性表面积（ECSA）...

解读: 该PEMFC阴极循环增效技术对阳光电源氢能布局具有重要参考价值。研究揭示的氧稀释与增湿平衡机制可应用于燃料电池充电桩系统优化,通过动态调节循环泵速适配不同负载工况,延长电堆寿命62.7%。其怠速功率管理策略可借鉴至ST储能系统的待机能耗优化,结合iSolarCloud平台实现预测性维护。阴极催化层裂...

Morten Phan Klitko · Albert Lopez de Moraga · Julian Taubman · Stéven Pirou 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.400

摘要 固体氧化物电池（SOC）由于其无与伦比的效率，适用于大规模电解应用。目前燃料电极支撑型电池的性能瓶颈在于Ni-YSZ燃料电极，其在高电流密度下会发生严重的退化，从而限制了氢气的生产能力。为克服上述限制，本研究展示了将Ni-GDC（Ce0.9Gd0.1O1.95）燃料电极集成到共烧结薄电解质电池中的可行性。Ni-GDC在电解质支撑型电池中广泛应用，且未表现出类似的退化现象。本研究在制造工艺上的创新之处在于将共烧结温度降低至1250°C，以抑制GDC与氧化锆基电解质之间的有害互扩散。实验表明，...

解读: 该固体氧化物电解池技术对阳光电源氢能储能系统具有战略价值。研究中Ni-GDC电极在高电流密度下的长期稳定性改善,可为ST系列储能变流器的电解制氢应用提供技术参考。低温共烧结工艺(1250°C)降低界面扩散的思路,与阳光电源功率器件的热管理优化理念契合。虽然当前电化学性能下降50%,但500小时无Ni...