Haocheng Sun · Zhiwei Geab · Zhihan Yao · Liang Wang 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325

摘要 基于钙循环（CaL, Calcium Looping）的吸附增强蒸汽甲烷重整（SE-SMR）是实现低碳氢气生产的重要方法。然而，现有的原位反应器难以长期连续稳定地生产氢气。本研究提出了一种基于CaL的新型准原位SE-SMR反应器，并建立了包含多反应耦合的多物理场模型。研究阐明了该反应器中传热传质及反应强化的作用机制，识别了影响制氢过程的关键参数。在穿透前期阶段，储存的热量驱动重整反应进行，使氢气平均纯度维持在95.62%，同时实现较高的碳捕集率；氢气产率达到3.61，表明甲烷得到了高效重整...

解读: 该钙循环储热-制氢耦合技术对阳光电源储能系统具有重要启示。其多物理场耦合建模方法可应用于PowerTitan储能系统的热管理优化,特别是波动热源下的稳定性控制与ST系列PCS的能量调度策略。准原位反应器的连续产氢机制为光伏制氢一体化方案提供技术参考,可结合iSolarCloud平台实现预测性维护。该...

Ali Moslehi · Mohsen Kandidayeni · Marie Hébert · Sousso Kelouwani · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325

摘要 本研究提出了一种综合性的方法，通过构建系统级能量管理策略（EMS）来优化混合燃料电池（FC）-电池动力系统的性能。该策略采用两级管理和控制架构，旨在提高系统效率、降低氢气消耗并增强动力系统的安全性。第一级为基于优化的EMS，专注于燃料电池与电池组之间的高效功率分配。该方法的关键在于考虑了空气供给系统的约束条件，包括避免压气机特性图中的喘振区以确保压气机的安全运行，以及维持氧气过量比（OER）在最优范围内。通过满足这些约束条件，该策略不仅提高了压气机的运行稳定性，还显著降低了氢气消耗。第二级...

解读: 该燃料电池双层能源管理策略对阳光电源氢能系统开发具有重要参考价值。其优化型EMS的功率分配逻辑可借鉴至ST储能变流器与氢燃料电池混合系统,通过氧过量比(OER)动态优化降低氢耗1.6-5.1%的思路,可应用于iSolarCloud平台的多能源协调控制算法。自适应PID控制层与阳光现有GFM/VSG控...

Yufei Zhang · Haiyang Wang · Peiye Zhang · Ruixiong Li 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.325

压缩空气储能技术是实现可再生能源并网的关键技术之一。高效利用压缩过程中产生的热量是提升压缩空气储能系统性能的重要途径。因此，本文提出一种基于甲醇分解反应的绝热-等温压缩空气储能系统，用于实现热、电、氢联产。在储能阶段，第一级采用绝热压缩，所产生的压缩热作为甲醇分解反应的热源；分解生成的氢气和一氧化碳被分离，其中氢气储存于加氢站，一氧化碳则储存在气体储罐中以供后续使用；第二级采用等温压缩，以减少压缩热的产生。在释能阶段，由分解反应产生的一氧化碳燃烧用以加热空气。该系统通过减少压缩热的产生并充分利用...

解读: 该绝热-等温压缩空气储能技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要参考价值。系统87.04%的往返效率和热电氢联产模式,可启发PowerTitan储能方案的能量梯级利用优化。压缩热回收与甲醇制氢的耦合思路,适用于阳光电源充电站与储能系统的集成创新,通过PCS控制策略优化实现多能互补。文中燃烧室和反应器的...

Quan Liab · Qian Zhang · Lei Zhang · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.346

摘要 微型燃气轮机（MGTs）正逐渐成为偏远地区和岛屿的一种多功能离网供电解决方案，同时也作为微智能电网的可靠电源，为传统集中式发电与输电提供了可行替代方案。本研究提出了一种新颖的混合性能预测框架，该框架融合了基于物理原理的白箱模型（WBM）与数据驱动的黑箱模型（BBM），实现了对MGT性能的高精度且计算高效的评估。以一台100 kW的MGT为参考系统，分别对回热循环（RC）和简单循环（SC）两种构型在环境温度为258.15 K、273.15 K和288.15 K条件下进行了分析，并系统地改变了...

解读: 该混合燃料微燃机研究对阳光电源储能系统具有重要启示价值。论文提出的物理模型与神经网络融合预测框架,可借鉴应用于ST系列PCS的多场景功率预测与能量管理优化。其快速启动机制与储能耦合方案,契合PowerTitan在孤岛微网的GFM控制需求。多目标优化算法(NSGA-III)可用于ESS充放电策略优化,...

Ali Bahadar · Muhammad Usman Bin Ahmed · Ahmed Bilal · Mohammed Zwawi 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345

摘要 本研究开发并评估了一种基于生物质的多联产系统，该系统将椰壳原料气化与固体氧化物燃料电池（SOFC）、燃气轮机、超临界布雷顿循环、HDH海水淡化以及用于氢气生产的碱性电解槽进行集成，实现协同运行。在设计工况下，该系统将低热值生物质转化为约492.5 kW的净电功率和226 kW的有效热能，基于生物质的净发电效率达到45.0%（基于合成气为57.5%），整体净能效为67.6%。㶲分析表明，系统回收了502.5 kW的有效㶲，整体净㶲效率为43.1%（基于合成气为62.5%），总㶲损为369 k...

解读: 该生物质多联供系统的SOFC燃料电池与余热梯级利用技术对阳光电源氢能业务具有重要参考价值。系统67.6%的综合能效和43.1%的火用效率展示了多能互补优势,可借鉴于ST储能系统与制氢装置的耦合设计。其氢气成本降至0.5981美元/kg的经济性分析,为阳光电源氢储能解决方案的商业模式提供依据。建议将废...

Roque Aguado · Marcos Tostado-Véliz · Umberto Desideri · Francisco Jurado · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345

摘要 氢能是一种关键的能源载体，尤其在利用可再生能源驱动水电解制氢时，对多个领域的脱碳具有重要意义。质子交换膜（PEM）电解槽因其能够快速响应波动的电力输入而非常适合这一应用。尽管传统上在高温高压条件下运行以减少加热和压缩需求，但近期研究表明，在部分负载下，较低的运行条件可能提升效率。本研究提出了一种新颖的优化框架，用于动态调节PEM电解槽中的压力和温度。该模型在混合整数线性规划（MILP）框架内集成效率映射，并采用McCormick紧致化方法处理非线性问题。为期一周的案例研究表明，通过最优控制...

解读: 该PEM电解槽动态压力温度优化技术对阳光电源储能系统与制氢耦合方案具有重要价值。研究采用的MILP优化框架与阳光电源ST系列PCS的先进控制策略高度契合,可实现12.5%运行成本降低。建议将该动态调控算法集成至iSolarCloud平台,结合PowerTitan储能系统的GFM控制技术,优化光伏-储...

Jiacheng Yuan · Qihao Deng · Wenshang Chen · Xile Wang 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 随着氢能与燃料电池混合动力汽车（FCHEVs）的快速发展，对先进的能量管理策略（EMS）提出了日益增长的需求，以平衡能源效率、燃料电池退化以及经济性能之间的关系。然而，传统的基于规则的能量管理策略在动态驾驶工况下往往导致过大的功率波动，并加速燃料电池的老化。为解决上述问题，本文提出了一种集成小波变换的规则型控制策略（WT-RBC），旨在提高FCHEVs的能量效率并减少燃料电池的退化。结果表明，在CLTC驾驶循环下，所提出的策略使氢气消耗量保持在传统基于规则的EMS水平的8%以内，同时显著降...

解读: 该小波变换能量管理策略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。其功率波动抑制技术(48.59kW降至6.92kW)可应用于ST系列PCS的多能源协调控制,优化电池与氢储能混合系统的功率分配。小波分解算法可集成至iSolarCloud平台,实现充电站多源协同的预测性维护。燃料电池寿命延长策...

Shiwei Huab · Shuo Zhang · Shiqing Chena · Xinjing Zhanga 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 金属氢化物储氢是一种具有高储氢密度和低压特性的固态储氢方式。其性能面临吸氢过程余热未回收、释氢依赖电加热等挑战。有效的热管理对于推动金属氢化物大规模储氢应用至关重要。本研究提出一种基于热泵结合蓄热的金属氢化物热管理系统，以提升能量利用效率。该系统通过热泵回收吸氢过程产生的低品位热量，并将其升级为可用于释氢过程的高品位热量；蓄热单元则用于降低能耗，并在吸氢与释氢过程中快速提供所需热量。建立了热管理系统与金属氢化物反应器的耦合仿真模型，分析了在不同水温条件下系统的性能表现，包括水温与合金温度变...

解读: 该热泵-储热耦合氢储能热管理技术对阳光电源储能系统具有重要借鉴价值。金属氢化物储氢的吸放热特性与ST系列储能变流器的热管理需求高度契合:通过热泵回收吸氢过程低品位热并升级用于放氢,系统COP达5.4,较电加热提升470%,可显著降低PowerTitan等大型储能系统的温控能耗。该技术可启发阳光电源在...

Huan Yea · Fengxiang Chena · Yaowang Peia · Zhipeng Houb 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 金属氢化物（MH）作为一种低压氢气储存介质，其固有的压力特性使其特别适用于家庭应用。然而，与直接电能储存方法相比，氢气储存路径的能量往返效率较低，凸显了开发有效废热回收策略的迫切需求。本研究旨在提升家用氢能储存系统的整体效率。首先建立了一个针对基于金属氢化物的氢能储存系统的集成热管理系统（ITMS）模型，并对水电解、金属氢化物及燃料电池部分进行了模型验证。随后分析了氢气吸收与解吸过程，通过联合调控流量、压力和温度以优化系统性能。评估并比较了电力-氢能-电力（P2H2P）和热电联产（CHP）...

解读: 该金属氢化物储能热管理技术对阳光电源户用储能系统具有重要参考价值。研究中P2H2P模式47%效率与CHP模式87.5%综合效率的对比,为ST系列PCS与户用光伏系统的热电联供方案提供优化思路。特别是Level-of-Hydrogen在5%-95%区间的温度控制策略,可借鉴应用于PowerTitan储...

Xikai Tuab · Zhiming Taoa · Jin Lva · Yin Guanb 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 质子交换膜燃料电池（PEMFC）为无人机（UAV）提供了一种有前景的清洁能源解决方案。尽管在无人机应用中，风冷式PEMFC的空气化学计量比（ASR）在零加速度条件下的研究已较为广泛，但其在非零加速度条件下的最优行为仍鲜有探索，这阻碍了有效的热管理和输出性能优化。本文建立了一个耦合的PEMFC–UAV建模框架，以优化加速度及不同海拔条件下的ASR。结果表明，与零加速度条件相比，最优ASR随海拔高度和加速度的变化表现出显著差异。在海平面（0 m）处，ASR对加速度最为敏感：在0 m/s²时基准...

解读: 该PEMFC动态建模技术对阳光电源氢能储能系统及EV充电站具有重要参考价值。研究中的空气化学计量比自适应优化策略可借鉴至ST系列储能变流器的热管理系统,特别是在动态负载工况下的温度均匀性控制。非零加速度条件下的电压一致性提升方法(最高87.45%)可应用于PowerTitan储能系统的电池组管理,优...

Baobao Hua · Zhiguo Qua · Yukun Songb · Keyong Wangb 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

Transformer及其变体在预测质子交换膜燃料电池性能衰减方面展现出显著潜力，能够准确捕捉衰减模式，从而为控制策略提供依据并延长系统寿命。然而，尽管已有研究取得了进展，这些模型在商用高功率燃料电池上的适用性仍不明确，因为现有研究主要集中在小规模实验室电堆上。为弥补这一空白，本研究针对一个60 kW的商用燃料电池系统，在两种不同的氢气供应条件（常温与低温）下开展了各1000小时的老化试验。针对每种工况的原始数据，采用基于特征电流的数据提取方法，根据动态负载循环中的电流分布选取了三个具有代表性的...

解读: 该Transformer变体预测技术对阳光电源氢能储能系统及PowerTitan产品线具有重要价值。Autoformer模型在商用60kW燃料电池系统的电压衰减预测中展现出10mV级高精度,可直接应用于ST系列PCS的健康管理模块。其多步预测和缺失数据鲁棒性特性,与iSolarCloud平台的预测性...

Gulenay Alevay Kilic · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 氢燃料电池系统中的热管理对于系统的效率和耐久性至关重要，而中冷器的优化直接影响这些系统的性能。本研究采用三维计算流体动力学（CFD）方法，在多种翅片几何形状、布置方式和运行条件下，对用于氢燃料电池系统中的叉流式水冷中冷器的热液性能进行了全面研究。针对三角形和I形翅片结构，在垂直和水平布置方式下，分别在空气入口温度为353 K和373 K、空气流速从1至12 m/s（涵盖层流到过渡流态）的条件下开展了参数化分析。数值模型通过文献中已有的实验数据进行了验证，平均绝对百分比误差为10.4%。结果...

解读: 该CFD热仿真技术对阳光电源氢能及热管理系统具有重要价值。研究中I型翅片垂直布置在过渡流态下热传递性能提升35%的发现,可直接应用于ST系列储能变流器和充电桩产品的散热优化设计。特别是j/f比优化方法能指导功率器件(SiC/IGBT模块)冷却系统设计,在保证传热效率同时降低泵功耗。建议将该仿真方法集...

Zhenghao Yanga · Yang Dub · Guangyu Jiab · Xu Gaob 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 椭圆转子发动机（ERE）因其高能量密度和紧凑设计，有望作为特种动力替代传统的往复式发动机。然而，其特殊的偏心结构导致点火时刻燃烧室呈现扁平化形态，不利于完全燃烧。为优化热力学效率与排放特性，本文通过数值模拟方法，基于缸内压缩流场构建了适用于ERE的湍流射流点火构型（TJI-ERE）。设计了三种不同的射流方向——前向射流（FJ）、垂直射流（VJ）和后向射流（BJ），并分别设置孔径为1 mm（D1）、2 mm（D2）和3 mm（D3）的喷射孔口。通过机理分析，系统研究了射流火焰传播与双向涡旋形...

解读: 该椭圆转子发动机湍流射流点火技术的流场耦合优化思路,对阳光电源增程式电动汽车动力系统具有重要参考价值。研究中的多物理场耦合仿真方法可应用于我司电驱动系统的热管理优化,特别是电机冷却流场与温度场的协同设计。射流方向与孔径对燃烧效率的影响机制,可启发储能变流器ST系列的散热风道设计,通过调控气流方向提升...

Qi Liua · Zijian Zhaoa · Zhe Lina · Haifeng Wangb 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.342

流道结构的优化对于质子交换膜燃料电池（PEMFC）在提升功率性能过程中的热能与能量管理至关重要。本研究分析了在双极板中设计的新型波浪形流道对大规模PEMFC电堆功率性能的改善效果。该新型波浪形流道的特点在于氢气与空气波浪形流道在空间上的重叠布置，以及双极板中气体通道与冷却剂通道的非对称几何结构。通过实验评估了采用波浪形流道的大规模PEMFC电堆的功率密度。建立了三维耦合数值模拟模型，用于研究流动动力学、传热传质及电能输出特性。在不同冷却剂温度（60 °C至80 °C）条件下，对比讨论了气体流速与...

解读: 该PEMFC波浪流道优化技术对阳光电源氢能储能系统具有重要借鉴价值。研究中的热管理策略(60-80°C冷却温度优化)可应用于ST系列PCS的液冷系统设计,通过流道结构创新降低欧姆热源和熵产生。波浪流道产生的间歇速度模式增强传质的机制,可启发PowerTitan储能系统的散热通道优化,提升功率密度。三...

Zhipeng Huaa · Jintao Wua · Jiong Tangb · Xianguang Caob 等7人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.341

摘要 氢燃料电池系统为高效利用氢能提供了有前景的途径。在传统热电联产系统主要关注燃料电池堆余热回收的基础上，本文提出的创新性多级回收技术进一步全面考虑了阴极排气总热量（包括显热和潜热）、排气动能、功率转换装置热量以及辅助部件热量的回收。为此搭建了实验平台以评估这些技术，重点在于评估排气潜热回收对系统性能的影响——这是该领域的首次评估。实验结果表明，在燃料输出功率为85 kW时，排气总热量回收可达10.75 kW，分别是排气动能回收、功率转换装置热量回收和辅助部件热量回收的4.30倍、10.24倍...

解读: 该燃料电池多重热回收技术对阳光电源氢能储能系统及热电联供方案具有重要借鉴价值。研究中阴极排气全热回收(显热+潜热)占比最高,峰值达10.75kW,这与阳光电源ST系列PCS的热管理设计理念高度契合。功率转换装置余热回收技术可直接应用于SiC/GaN功率器件的热管理优化,提升系统综合效率8.82%-1...

Hyeonrok Choi · Youngjae Leea · Won Yang · Changkook Ryub 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.341

摘要 氢气是一种有前景的零碳燃料，可用于减少发电过程中的CO2排放，并正越来越多地被整合到燃气轮机联合循环（GTCC）系统中。本研究通过分析两种理想化的运行工况——固定透平入口温度（TIT）和固定燃气轮机（GT）输出——对一台600 MWe级GTCC电厂在掺氢燃烧条件下的热力性能进行了评估，并进一步提出了一种维持联合循环总输出恒定的负荷跟随策略。采用过程模拟模型，在三种环境条件下评估了氢气掺混对燃气轮机性能、烟气成分以及底部循环系统（包括余热锅炉（HRSG）和蒸汽轮机（ST））的影响。氢气掺烧带...

解读: 该氢气掺烧燃气轮机研究对阳光电源综合能源系统具有重要参考价值。氢储能与ST系列储能变流器结合可构建电-氢-电耦合系统,通过电解槽制氢消纳光伏过剩电力,掺氢燃气发电调峰时可利用PowerTitan储能系统平抑功率波动。研究中的负荷跟踪策略与阳光电源GFM控制技术理念契合,可优化多能互补微网的动态响应。...

Chengyu Zhang · Guopeng Yub · Youcai Liang · Guorui Linga · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.336

摘要 为应对不断上升的燃油成本以及航空排放带来的环境问题，本文提出了一种集成的多学科研究框架，用于探索以氢为燃料的回热式旋翼机动力装置概念。整体方法涵盖了一系列分析，包括旋翼机飞行动力学、涡轴发动机仿真、氢气储存以及回热器性能评估。此外，在改装旋翼机的背景下开展了设计空间探索和重量 penalty 评估，以考察系统集成性与整体性能。针对多种推进构型进行了对比研究，包括以煤油或氢为燃料的简单循环与回热循环，重点关注燃油经济性与有效载荷能力。分析表明，储氢罐重力效率和回热器热有效性是影响系统重量 p...

解读: 该氢燃料旋翼机动力系统研究对阳光电源氢能储能及充电站产品具有重要参考价值。研究中热回收器效率提升23-44%的能效优化思路,可应用于ST系列储能变流器的热管理系统设计。氢储能罐重量效率评估方法,可借鉴至PowerTitan储能系统的能量密度优化。多学科集成分析框架对阳光电源开发氢能充电站及氢-电混合...

Zhihao Sun · Yanyan Li · Guanchen Liao · Xianglong Luo 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.334

质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种具有前景的清洁能源技术；然而，有效的热管理仍然是一个关键挑战，尤其是在高功率密度下，温度分布不均会严重影响电堆的性能和寿命。沸腾冷却利用冷却剂的相变过程，为提升PEMFC的热管理水平提供了潜在解决方案。尽管该技术前景广阔，但其在燃料电池电堆中的实际应用尚未得到充分探索。本研究旨在通过构建性能测试平台，系统评估在沸腾冷却条件下PEMFC的温度特性和输出性能，以弥补这一研究空白。采用壁面温差（Td）和温度均匀性指数（TUI）来评价温度均匀性，并重点分析冷却剂入口...

解读: 该PEMFC沸腾冷却技术对阳光电源氢能战略布局具有重要参考价值。研究中的相变冷却方案可借鉴至大功率PCS功率器件散热,特别是ST系列储能变流器中SiC模块的热管理优化。温度均匀性提升47-58%的成果,可应用于充电桩大功率模块设计,解决功率密度提升带来的局部过热问题。多参数协同优化方法论对iSola...

Kangjie Liu · Zhiyu Han · Junbo Zhang · Ziwei Tang 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.332

摘要 重型卡车在汽车领域中占据了相当大比例的石油消耗和二氧化碳排放。然而，其向低碳可再生能源的转型进程却落后于乘用车。本研究系统评估了多种低碳燃料动力系统及燃料-电力混合系统在重型长途卡车上的性能、能耗、全生命周期成本（TCO）以及油井到车轮（WTW）的二氧化碳排放表现。所考虑的燃料包括液化天然气（LNG）、甲醇、氢气和电能，而评估的混合系统构型则涵盖串联式、并联式和混联式。首先对这些柴油-电力混合系统的结构参数进行了优化，以提升其性能与成本效益。结果表明，混联式设计为最有效的构型，并被进一步应...

解读: 该研究揭示重卡混合动力与低碳燃料的协同减排路径,对阳光电源充电桩及储能业务具有战略价值。研究证实电池-燃料混合系统优于纯内燃机,验证了阳光电源充电站配套储能系统的市场潜力。氢能与甲醇重卡的TCO分析表明,需通过可再生能源制氢/醇降低全生命周期碳排,这与阳光电源光伏-储能-制氢一体化解决方案高度契合。...

Zhiting Chen · Qitai Eri · Liwei Yang · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.327

摘要 为实现碳中和目标，航空业需要低碳发展战略。氢驱动固体氧化物燃料电池（SOFCs）作为一种具有前景的绿色能源，具备零碳排放和高能量效率的优点。然而，当前大多数SOFC研究主要集中在地面应用中最大化效率，导致其功率质量比较低，限制了其在航空领域的适用性。本文探讨了一种将SOFC与燃气轮机相结合的混合动力系统，用于长航时无人机（UAVs）。在该系统中，SOFC实现高效发电，同时向燃气轮机提供可回收利用的余热，从而提升系统的整体效率和功率质量比。本文在起飞和巡航两个飞行阶段对四种混合动力系统构型进...

解读: 该SOFC-燃气轮机混合动力系统对阳光电源氢能储能技术具有重要启示。其42-52%的系统效率和0.77kW/kg功率密度,验证了氢燃料电池与能量回收系统集成的优势。可借鉴其热电联供架构,应用于ST系列储能系统的氢储能扩展方案,结合iSolarCloud平台实现燃料利用率和压比的智能优化控制。该混合拓...