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创新太阳能热利用系统在工业领域应用的环境性能评估：案例研究
Evaluation of the environmental performance of an innovative solar thermal system applied to the industrial sector: a case study
Lisa Baindu Gobio-Thomas · Mohamed Darwish · Antonio Rovir · Ruben Abbas 等9人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.299
摘要 对一种名为ASTEP的创新太阳能热利用技术进行了环境评估。ASTEP系统由三个主要部分组成：一种新型旋转菲涅尔日晷集热器、储热系统（TES）以及控制系统，可为最高温度达400°C的工业过程提供太阳能热能。该系统已在纬度较低和较高的两个地区分别应用于两家终端用户——Mandrekas公司和Arcelor Mittal公司。研究结果表明，在整个生命周期中，ASTEP系统的制造阶段产生的环境影响最为显著，其次依次为运行阶段、运输阶段以及废弃物处置阶段。在制造阶段中，储热系统（TES）组件的环境影...
解读: 该ASTEP太阳能热储能系统对阳光电源工商业储能方案具有重要参考价值。研究显示储能系统(TES)在制造阶段环境影响最大,这为ST系列PCS及PowerTitan储能系统的全生命周期优化指明方向。系统在工业场景实现年减排9.7-332吨CO2,验证了光储一体化在工业领域的减碳潜力。可结合SG系列工商业...
铁素体与奥氏体不锈钢
AISI 430和AISI 316L）在CSP/CST应用中与LiNaK碳酸盐共晶混合物接触时腐蚀行为的比较
Mafalda Gil · Fátima Pedros · Teresa Paiva · Isabel Figueir 等6人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.298
本研究重点探讨了两种不锈钢——奥氏体AISI 316L和铁素体AISI 430，在650 °C下长期暴露于LiNaK碳酸盐共晶混合物中的腐蚀速率及腐蚀机理。选择这两种不锈钢是基于它们在固有特性以及各自相关成本方面的差异。研究还强调了优化用于评估腐蚀速率的除垢方法的重要性。根据ISO 17245:2015标准，采用重量法测量腐蚀速率，结果显示两种钢均表现出渐近型腐蚀行为：经过2000小时的试验后，AISI 430的腐蚀速率为237 ± 21 µm，而AISI 316L为151 ± 13 µm。通过...
解读: 该研究对阳光电源光热储能系统具有重要参考价值。LiNaK碳酸盐作为高温储热介质(650°C)的耐腐蚀性分析,可指导PowerTitan等大型储能系统在光热电站(CSP)应用中的材料选型。AISI 430钢配合防护涂层的经济性方案,为ST系列PCS的热管理系统及储热罐体设计提供成本优化思路。研究中的长...
生物质碳基复合相变材料在热能存储中的性能调控与应用
Properties regulation and application of biomass carbon based composite phase change materials in thermal energy storage
Liwen Chena · Yuanlin Liab · Hua Feia · Jianmin Tonga 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.298
摘要 随着全球能源消耗的持续增长，高效储能材料的开发正受到广泛关注。相变材料（PCMs）因其优异的热能储存特性以及在相变过程中能够维持相对稳定温度的能力，在热能存储领域备受关注。这主要归功于其出色的储热能力和优越的热量调节性能。然而，材料泄漏和导热性差等问题限制了其在多种环境中的应用潜力。为了优化PCMs的热性能，可采用成本低廉、可持续且广泛可用的生物质多孔介质作为支撑材料，有效制备形状稳定的生物质基复合相变材料。本文综述了生物质碳基复合相变材料（CPCMs）的合成方法及研究进展，探讨了其对基础...
解读: 该生物质复合相变储热材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。相变材料的恒温特性可优化PowerTitan等大型储能系统的热管理方案,解决电池簇温度均衡难题。其在建筑热管理和余热回收的应用场景,可与ST系列PCS结合构建冷热电三联供系统,提升综合能效。生物质基材料的低成本和可持续性,为储能电站被动...
利用相变材料内浸没翅片增强单 basin 太阳能蒸馏器的能量存储和产水性能
Enhancing energy storage and water productivity of single basin solar still using immersed fins within phase change material
Waqas Saad · Akram H.Abed · Erhan Kayabasic · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.298
摘要 本研究通过在相变材料（PCM）层内集成纵向浸没翅片，对单 basin 太阳能蒸馏器（SS）的性能提升进行了实验研究。研究旨在解决相变材料导热性能低的问题，以改善系统的热能储存能力与淡水产出效率。此外，在巴格达气候条件下，针对三种不同配置的系统开展了完整热经济分析：传统 SS（不含 PCM）、带 PCM 的 SS、以及在 PCM 中集成浸没翅片并与集水盆结合的 SS。实验中采用石蜡作为相变材料。PCM 储热容器的设计面积与水盆相同，为 0.5 m²，深度为 5 cm，并安装于水盆下方。实验过...
解读: 该相变储能增强技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要借鉴价值。研究通过浸入式翅片提升PCM导热性能,实现45.12%热效率提升,与我司PowerTitan液冷储能系统的热管理优化思路高度契合。可启发ST系列PCS在集装箱储能方案中优化相变材料布局,改进电池簇间热传导设计,提升能量存储密度和系统经济性...
通过集成交叉复合抛物面聚光器在生物炭基定形稳定储热介质中实现低辐射地区太阳能直接吸收的可持续解决方案
Sustainable solution for direct absorption of solar thermal energy in biochar-based form stable thermal energy storage media for low radiation regions by integration of Cross Compound Parabolic Concentrator
Dudul Das · Manosh C.Pau · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.297
摘要 满足低温热能需求的可再生能源是当前迫切所需，因其占能源消费总量近一半。采用热能储存技术可通过提高可靠性和效率来加速可再生热能在能源结构中的占比。本文通过将石蜡基相变材料（PCM）封装于多孔生物炭中，开发出一种新型热能储存材料，以提高导热性能并防止泄漏。该复合材料被置于矩形腔体内，并从顶部采用卤素光源照射，以模拟实际太阳加热过程。为达到较高辐照度，设计并使用了聚光比为4×的交叉复合抛物面聚光器（CCPC）。本研究包括对纯RT28与RT28-软木生物炭复合材料的对比分析。本文提出了一种解决方案...
解读: 该相变储热技术对阳光电源储能系统具有重要启示价值。文中生物炭复合材料提升80%热导率的方法,可借鉴于ST系列储能变流器和PowerTitan系统的热管理优化,改善电池模组温控均匀性。CCPC聚光技术在低辐照区的应用思路,与我司光伏逆变器MPPT优化技术协同,可拓展光热-光伏-储能一体化解决方案。直接...
基于无机中空微球的能量存储相变复合材料及其全光谱吸收太阳能光热转换用于防/除冰
Inorganic hollow microsphere based energy storage phase change composite materials with all-spectrum absorbing solar photothermal conversion for anti-/deicing
Yong Long1 · Jiyan Li · Yanju Jing · Jiaqing Zhang 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.295
摘要 高效太阳能光热转换与储能材料的开发对于解决太阳能间歇性和随机性问题至关重要。本文以二氧化钛和聚多巴胺为原料，采用高温碳热还原法制备了Magnéli相Ti<sub>n</sub>O<sub>2n-1</sub>（Ti<sub>4</sub>O<sub>7</sub>）介孔中空微球作为光热材料，并通过真空浸渍法将不同碳链长度的脂肪胺类相变材料——十四胺（TDA）、十六胺（HDA）和十八胺（ODA）引入Ti<sub>4</sub>O<sub>7</sub>中，合成了兼具光热转换与能量存储功能的T...
解读: 该相变储热材料技术对阳光电源储能系统具有重要启发价值。Ti4O7/PCMs复合材料实现90.3%光热转换效率和超疏水特性,可应用于PowerTitan储能柜的热管理优化,解决极寒环境下电池预热难题。其电热转换性能与ST系列PCS的功率调节特性结合,可开发智能除冰系统。中空微球结构的纳米限域效应对Ga...
基于拓扑优化的聚光光伏-相变材料-热电发电机系统性能研究
Performance investigation of a concentrated photovoltaics-phase change material-thermoelectric generator system based on topology optimization
Bohan Hao · Yemao Wang · Liyao Xi · Yulong Zhao 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.293
在聚光光伏-相变材料-热电发电机（CPV-PCM-TEG）系统的相变材料区域中引入高导热翅片可显著提升光伏发电和废热回收性能。本研究对相变材料内的翅片结构进行了拓扑优化，并采用固体各向同性材料惩罚法（SIMP方法）得到了三种拓扑翅片结构。随后建立了CPV-PCM-TEG系统的数值模型，用以研究这些拓扑翅片对系统整体性能的影响。结果表明，与直翅片相比，拓扑翅片能够进一步降低相变材料的热阻，使CPV温度降低15.68 K，CPV输出功率提高10.52%，同时TEG输出功率增加4.56%。然而，在无太...
解读: 该CPV-PCM-TEG集成系统的拓扑优化技术对阳光电源光储融合方案具有重要借鉴价值。研究中的相变材料热管理与拓扑优化翅片设计,可应用于ST系列储能变流器及PowerTitan系统的热管理优化,降低功率器件工作温度15K以上,提升系统效率10%。特别是其废热回收理念,可与SG系列光伏逆变器结合,通过...
基于颗粒介质并与聚光太阳能发电集成的抽热式储能系统分析
Analysis of pumped thermal energy storage using particle media integrated with concentrating solar power
Joshua Mc Tigu · Zhiwen Ma · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.292
摘要 抽热式储能（Pumped Thermal Energy Storage, PTES）是一种电能存储系统，它将电能转换为热能进行储存，并在后续将其重新转化为电能。先前的研究表明，颗粒材料具有较低的初始投资成本，并可在较宽的温度范围内运行。采用颗粒储热的PTES系统相比使用熔盐储热的系统，能够实现更高的往返效率和比功率输出。本文探讨了将PTES与聚光太阳能发电（Concentrating Solar Power, CSP）相结合的混合系统。由于混合系统可共享大部分组件，因此相较于两个独立运行的...
解读: 该PTES-CSP混合储能技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要启示。颗粒介质储热可实现750-1200K宽温域运行,往返效率达62%,比熔盐方案更优。双模式概念与阳光电源光储一体化战略高度契合:同一套PCS可支持储能模式(>60%效率)和光伏发电模式(>40%热机效率)...
由光热+光伏驱动的零碳综合能源系统：一个孤立电网的实际案例
A zero-carbon integrated energy system energized by CSP + PV: A real case of isolated grid
Xiaoyu Zeng · Haipeng Xi · Xuri Chen · Qi Cao 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.292
摘要 浓缩太阳能发电（CSP）系统与光伏发电（PV）的集成能够扩展太阳能的可调度性，同时有助于实现碳中和目标。本文研究了一个完全由太阳能驱动的零碳综合能源系统的实际案例，该系统整合了CSP、PV、储热（TES）和电池储能。系统采用具有灵活热电比的抽汽冷凝式汽轮机作为CSP发电单元，并辅以独立的蒸汽发生系统（S-SGS），使TES能够直接进行热能生产，从而降低电输出与热输出之间的耦合度。基于该案例，通过全年逐小时生产模拟所开展的综合技术经济性分析表明，该混合系统可实现连续24小时运行，年发电生产率...
解读: 该CSP+PV零碳综合能源系统对阳光电源储能及逆变产品具有重要启示。系统通过热储能(TES)与电池储能协同实现24小时连续供电,LCOE达0.121美元/kWh,验证了多时间尺度储能配置的经济性。阳光电源ST系列PCS和PowerTitan储能系统可深度参与此类场景:通过GFM控制技术支撑孤岛电网稳...
Progress in particle-based solar energy capture and storage for concentrated solar power and thermal technology applications
Progress in particle-based solar energy capture and storage for concentrated solar power and thermal technology applications
Peter G. Loutzenhiser · Renkun Chen · Clifford K. Ho · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.292
[Editorial - 特邀编辑社论，关于粒子基太阳能捕获与储存的进展，无独立摘要]
用于带热能存储的聚光太阳能发电的流化床颗粒接收器的降阶建模
Reduced order modeling of a fluidized bed particle receiver for concentrating solar power with thermal energy storage
Keaton J.Brewster · Janna Martinek · Federico Municchia1 · Winfred J.Arthur-Arhin 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.289
摘要 氧化物颗粒可作为下一代聚光太阳能发电（CSP）电站中的传热和热能存储（TES）介质，其中高温热能存储能够支持高效动力循环在600°C以上温度下实现可调度的电力输出。在兆瓦级中央塔式接收器中，将热量传递给高温流动颗粒仍然是CSP领域面临的一项挑战。对于采用外部壁面来容纳颗粒的间接式接收器，要使壁面温度保持在结构金属合金耐温极限以下，就需要在壁面与运动颗粒流之间实现高的传热系数。向下流动颗粒的鼓泡流化状态可以维持较高的床-壁传热系数（>1000 W m⁻² K⁻¹）。本研究基于实验校准的床-壁...
解读: 该流化床颗粒储热技术为阳光电源ST系列储能系统提供长时储能方案启发。研究中750°C以上高温储热与高效换热技术(>1000 W/m²K)可与PowerTitan储能系统形成互补,拓展光热-光伏混合储能应用场景。间接腔体接收器的热流优化方法对PCS热管理设计具有参考价值,特别是高功率密度工况下的温度均...
提高倾斜式太阳能蒸馏器性能以实现高效海水淡化：竹质灯芯与金属储能材料组合的对比研究
Enhancing inclined solar still performance for effective desalination: A comparative study on combination of bamboo wick and metal energy storage materials
P.Anburaj · R.Vijayakumar · R.Vignesh Kumar · Jayanta Chanda 等5人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.287
摘要 全球范围内，水资源短缺是一项严峻的环境问题。相较于反渗透、热法海水淡化、废水回用以及大气取水装置，太阳能蒸馏器因其低成本和低环境影响，为解决此类环境问题提供了更优的方案。本研究旨在探讨采用多种储能材料（包括低碳钢、铸铁和铜）与竹质灯芯材料相结合的方式，对倾斜式太阳能蒸馏器（ISS）的能量效率、产水性能及㶲效率的影响。研究设置了多个案例进行比较分析，以确定最佳性能配置：案例1为传统ISS；案例2为带竹质灯芯材料的ISS；案例3为带竹质灯芯与低碳钢的ISS；案例4为带竹质灯芯与铸铁的ISS；案...
解读: 该太阳能海水淡化储能研究对阳光电源储能系统具有启发意义。研究验证了金属储能材料(铜、铸铁、钢)结合可再生能源的有效性,与我司PowerTitan储能系统的热管理技术理念契合。铜材料储能方案实现53.6%能量效率和最优性价比(0.023美元/升),可为ST系列PCS在离网光伏-储能-淡化一体化场景提供...
太阳能驱动相变材料-热电耦合系统传热强化研究
Research on heat transfer enhancement of solar-driven phase change materials-thermoelectric coupling systems
Xiaoxiao Yua1 · Jiawei Wanga1 · Zihua Wu · Lan Dong 等7人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.287
摘要 相变材料-热电发电机（PCMs-TEG）耦合系统是一种实现稳定且高效发电的有效技术。然而，PCMs-TEG系统的低传热性能限制了其热能存储与发电能力。本研究通过嵌入铜网来提升相变材料（PCMs）的传热能力。实验结果表明，增加铜网能够减小PCMs两端的温度差，并缩短温度平衡时间。有趣的是，热能存储能力与传热性能之间存在一种竞争关系，这种关系实际上对PCMs-TEG耦合系统的发电性能产生不利影响。此外，降低PCMs与TEG之间的界面热阻可使发电性能提高41.4%。在铜网与导热界面材料的协同作用...
解读: 该PCMs-TEG耦合系统研究对阳光电源储能产品线具有重要价值。铜网强化传热技术可应用于ST系列PCS及PowerTitan储能系统的热管理优化,降低界面热阻提升41.4%发电性能的方案,可借鉴于SiC/GaN功率器件散热设计。多物理场耦合分析方法对三电平拓扑热-电协同优化有启发意义。相变储能与光伏...
聚吡咯改性酵母相变微胶囊的制备及光热转换与储能性能提升
Preparation and performance improvement of poly-pyrrole modified yeast phase change microcapsules for photothermal energy conversion and storage
Min Li · Peiying Chang · Yujie Pan · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.286
摘要 为了进一步增强微胶囊的功能性，在酵母相变微胶囊（YPs）表面构建了聚吡咯层。分析了三种具有不同亲水亲油平衡值（HLB）的表面活性剂（Span80、SDBS、SDS）对聚吡咯合成的影响。采用SEM、DSC、FT-IR等测试方法对聚吡咯改性酵母相变微胶囊（PYPs）的形貌和性能进行了研究。结果表明，聚吡咯的修饰使YPs同时具备储热能力和良好的导电性，同时提高了相变材料的抗泄漏性能。当选用HLB值最大的SDS作为表面活性剂，且吡咯与SDS的摩尔比为2:1时，所合成的聚吡咯呈现膜状连接结构，制得的...
解读: 该聚吡咯改性相变微胶囊技术对阳光电源储能系统具有重要参考价值。其光热转换与储能特性可应用于ST系列PCS的热管理优化,通过相变材料吸收功率器件热量并提升导热性能,降低储能系统温控能耗。聚吡咯导电层设计思路可启发PowerTitan液冷系统中导热界面材料改进,提升SiC/IGBT模块散热效率。该技术的...
二元、三元和四元硝酸盐的热物理性质及相图分析及其在储热应用中的研究
Thermophysical properties and phase diagram analysis of binary, ternary and quaternary nitrates for the thermal energy storage applications
Haozhao Wang · Jun Wei · Linyun Luo · Jianfei Wang 等8人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.286
摘要 本研究探讨了包含NaNO₃、KNO₃、Ca(NO₃)₂和LiNO₃的二元、三元及四元硝酸盐体系的相图及其热物理性质。我们开发了一种等组成法，基于CALPHAD方法并结合FactSage软件，用于预测共晶点及其对应的组成。该方法能够在保持与三元相图一致的前提下，将现有的二元和三元相图扩展至四元体系。预测得到的共晶点熔融温度为382.19 K，其摩尔组成为9.16% NaNO₃ / 49.91% KNO₃ / 13.93% Ca(NO₃)₂ / 27% LiNO₃。在预测的共晶点处测得的熔点、...
解读: 该四元硝酸盐熔融盐研究对阳光电源储能系统具有重要价值。其352-384K低熔点特性和833K高分解温度,可优化PowerTitan储能系统的热管理方案,降低ST系列PCS功率器件工作温度,提升SiC模块可靠性。1.30 kJ/kg·K比热容适合构建储能电站被动冷却系统,减少主动散热能耗。该相图预测方...
基于Mn-Fe颗粒的高温储能系统热化学反应动力学
Thermochemical reaction kinetics of Mn-Fe based particles for High-Temperature energy storage systems
Jiasong Li · Peiwang Zhu · Haoran Xu · Yiming Bao 等6人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.285
摘要：结合储热技术（TES）的聚光太阳能发电（CSP）系统对于提升可再生能源的稳定性至关重要。然而，CSP技术在效率和成本方面仍面临持续挑战。提高热量收集与储存温度被视为提升效率并降低成本的有效策略。本研究探讨了Mn-Fe颗粒在CSP系统中用于储热的应用，突出了其优异的循环稳定性和适用于高温环境（>900 °C）的特性。我们对氧化动力学进行了详细分析，确定了氧化过程的平衡氧分压（pO₂,eql(Tₒₓ)），发现其起始温度超过850 °C，在较低氧分压下存在明显滞后现象，而在较高氧分压下该滞后则减...
解读: 该Mn-Fe高温储热技术为阳光电源光热储能系统提供创新方向。研究的>900°C高温储热特性和氧化动力学模型,可启发ST系列储能变流器在光热电站的热电耦合优化设计。精确的反应动力学控制模型(R²=0.9993)与阳光电源智能控制技术协同,有助于提升PowerTitan等大型储能系统在光热发电场景的能量...
显热与潜热储能耦合对混合模式太阳能隧道干燥器中黄瓜干燥动力学及产品品质的影响
Effect on drying kinetics and product quality of cucumber in a mixed mode solar tunnel dryer upon integration of sensible and latent heat thermal energy storage
C.N.Deepa · A.K.Behur · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.285
本研究探讨了在集成显热和潜热储能的混合模式太阳能干燥器中，黄瓜干燥动力学、经济特性及营养品质的变化。干燥室底部设置厚层黑色卵石以实现显热储能，同时将填充月桂酸相变材料（PCM）的定制腔室与太阳能集热器串联连接，以实现潜热储能。实验分别在无储能（试验1）、仅显热储能（试验2）以及同时具备显热与潜热储能（试验3）三种工况下运行干燥器。与露天日晒干燥相比，试验1、试验2和试验3的干燥时间分别缩短了29.4%、47%和70.5%。试验1、试验2和试验3记录的平均干燥器温度分别为42.3 °C、45.9 ...
解读: 该混合储能干燥系统验证了显热-潜热协同储能的技术优势,对阳光电源ST系列储能变流器与PowerTitan系统的多场景应用具有启发意义。研究显示复合储能可提升70.5%效率并缩短投资回收期至0.7年,印证了阳光电源推广的工商业储能经济性模型。其温度分级利用策略可借鉴至液冷储能系统热管理优化,结合iSo...
新型太阳能驱动的相变材料与干燥剂系统结合的旋转干燥机性能及生命周期评估
Performance and LCA evaluation of a new designed solar powered rotary dryer with phase change material and desiccant system
Allan Matapou · Hadi Samimi-Akhijahan · Samira Zaree · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.300
摘要 本研究介绍了结合相变材料（PCM）和带有干燥剂的空气循环机制的创新太阳能旋转干燥机的开发与分析。本文旨在通过考虑旋转式太阳能干燥机中传热传质区域内的气流分布均匀性，确定干燥过程中各参数的最优条件。研究评估了旋转式太阳能干燥系统在三个水平下的气流速度与转鼓转速性能，以及配备和未配备相变材料的热能储存系统（TES）的表现。试验中考虑了三种气流速率（2.5、3.5 和 4.5 m/s）和三种转鼓转速（0.1、0.3 和 0.5 rpm）。采用自适应神经模糊推理模型来建模系统输入与输出变量之间的关...
解读: 该太阳能干燥系统集成PCM储能技术与阳光电源ST系列储能变流器应用场景高度契合。研究验证的相变储能可降低9.7%环境排放,为我司PowerTitan储能系统在农业光伏场景提供技术参考。其自适应模糊控制算法可借鉴至SG逆变器MPPT优化策略,提升变工况适应性。建议将该分布式能源管理理念融入iSolar...
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