Ildar A. Sultanguzin · Vladislav Y. Chaikin · Tserendorj Tsetsgee · Yuri V. Yavorovsky 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月

本研究对用于为节能住宅供暖的地下热能储存（TES）系统的季节循环进行了实验研究。该分析基于实验连续两年的测量数据。可再生能源可持续发展的关键因素在于通过解决太阳能活动的季节性和不稳定性问题，提高太阳能热能的利用效率。根据研究工作的结果，对住宅系统热能的产生和消耗监测结果进行了分析。通过使用热泵（HP）、热能储存系统（TES）和太阳能集热器（SC），住宅供暖和生活热水供应的电能消耗从 2021 年的 5180 千瓦时降至 2023 年的 3050 千瓦时，降幅达 41%。将热能储存系统（TES）和...

解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项关于季节性地下热储能系统的研究为我们的综合能源解决方案提供了重要的技术参考价值。该研究实现了从2021年到2023年供暖和热水供应能耗降低41%，并最终达成净零碳排放，充分验证了多能互补系统的可行性。 该项目的技术架构与阳光电源的业务布局高度契合。研究中光伏系统、热泵...

Meiyan Zhang · Zhonghong Panb · Quangan Hub · Zhuorui Jiang 等10人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 热集成泵送式热能存储系统因其高电能往返效率、地理独立性以及对低品位废热的利用能力而受到越来越多的关注。然而，实际系统与理想系统之间存在巨大差距，目前尚不清楚如何针对这一差距突破实际系统的性能限制。本文基于能量和㶲分析，挖掘了推动实际系统向理想系统迈进以突破性能瓶颈的技术路径：提高能量转换效率和增强废热利用能力。为实现这两个目标，提出了一种三重效率提升方法，即结构改进、放电时间延长以及非共沸混合工质的应用。首先，开发了一种双压放电循环，以匹配工质与热源之间的温度分布，使电能往返效率达到142...

解读: 该热泵储能系统突破性技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要启示。三重效率提升方法(双压放电、延长放电时间、工质优化)可应用于储能系统热管理优化,特别是利用低品位废热提升系统效率从107%至220%的思路,可借鉴于大型储能电站的余热回收与温控系统设计。建议结合iSolarC...

Zhixiong Ding · Wei Wu · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 近年来，吸收式热电池（ATB）因其高储能密度（ESD）、低热损失以及多样的输出功能而受到广泛关注。然而，在低品位可再生能源条件下，降低充电温度以提升系统性能对ATB的应用提出了关键挑战。为此，已提出两级ATB用于极低充电温度工况。为全面且准确地研究两级ATB在不同条件下的性能，本文建立了一个经过实验验证的动态模型。随后，对比了基本循环与两级循环在冷量储存和热量储存场景下的运行行为及循环性能。接着，研究了在不同充电温度下，两个溶液罐（即主储液罐和辅助罐）之间的溶液分配对循环性能的影响。此外，...

解读: 该两级吸收式热电池技术为阳光电源储能系统提供了长时储能新思路。其在55°C低温充电下实现115.8 kWh/m³冷储能密度,在50°C下达59.7 kWh/m³热储能密度,均为基础系统两倍以上,可与ST系列PCS及PowerTitan系统形成冷热电三联供方案。该技术低热损、高密度特性适配可再生能源波...

Eid Gul · Giorgio Baldinelli · Jinwen Wang · Pietro Bartocci 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.382

摘要：集成储热系统的塔式聚光太阳能发电系统为可靠且具有成本效益的能源生产提供了有前景的解决方案。本研究应用人工智能技术，以提高塔式系统的运行效率、可靠性及经济性能。提出了一种全面的实时数据驱动优化模型，该模型结合了基于人工智能的机器学习方法——随机森林回归器，并采用网格搜索交叉验证技术，以精确预测输出功率。此外，进行了相互关联的双参数优化，以优化关键系统参数，包括反射镜角度和传热流体流量。所提出的模型支持能量预测、性能优化和运行决策制定，以及经济性分析、天气影响分析和敏感性分析。通过净现值和均化...

解读: 该AI优化模型对阳光电源ST系列储能变流器与PowerTitan系统具有重要应用价值。随机森林算法的功率预测技术可集成至iSolarCloud平台,实现光热储能系统的智能调度与预测性维护。双参数优化方法可应用于储能系统的充放电策略优化,提升GFM/GFL控制算法在复杂气象条件下的响应能力。经济性评估...

Hayder I.Mohammed · Farhan Lafta Rashid · Hussein Togun · Ephraim Bonah Agyekumde 等9人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.400

摘要 随着对清洁能源需求的不断增长以及传统热力系统的局限性日益凸显，亟需整合先进技术以提升热能系统的效率、适应性和可持续性。本文综述了近年来纳米技术和人工智能在太阳能集热器、换热器及潜热储能装置等热能系统优化中的应用进展。研究表明，纳米技术（特别是采用纳米增强型相变材料以及Al₂O₃和CuO等纳米流体）可使热导率提高达28.8%，显著加快能量吸收与储存速率。与此同时，人工智能算法（尤其是人工神经网络和粒子群优化算法）能够实现预测建模、实时系统控制和故障检测，在复杂运行条件下部分模型的预测准确率超...

解读: 该纳米技术与AI优化热管理研究对阳光电源储能系统具有重要价值。纳米流体可提升ST系列PCS及PowerTitan液冷系统散热效率达28%,延长功率器件寿命。AI预测算法可集成至iSolarCloud平台,实现储能柜温度预测性维护和故障诊断,准确率超97%。纳米相变材料可优化集装箱式储能热管理,降低H...

Tommaso Rebol · Lorenzo Gini · Luca Mantell · Alberto Travers · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.346

摘要 热能储存（TES）系统广泛应用于发电、工业和住宅领域，通常与聚光太阳能发电系统、热泵或专用换热器结合使用，以回收工业过程中的废热。这类系统具有高可靠性、缓慢退化以及投资和维护成本低的优点。在现有技术中，采用相变材料（PCM）的潜热储存系统具有高紧凑性和小温度波动的优势。然而，目前对PCM装置运行特性的认识仍然有限，尤其是在其动态响应以及用于调节交换热功率的控制系统性能方面。本文分析了一种壳管式PCM-TES装置的动态响应特性，该装置在实验室环境下运行，但具备工业级规模的储热容量（180 k...

解读: 该相变储能MPC控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统具有重要参考价值。研究揭示PCM储能系统的强非线性特性与传统PID控制局限性,验证了模型预测控制在复杂热管理场景的优越性。可启发阳光电源在液冷储能系统、工商业储能温控及iSolarCloud平台集成先进MPC算法,提升储能...

Pan Guo · Weiguo Chena · Junyu Lua · Ligang Zhang 等9人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 相变材料（如石蜡）在热能存储方面具有广阔前景，但存在导热系数低以及熔融过程中结构不稳定的问题。本文报道了一种受生物启发的重力导向组装方法，用于制备形状自适应的相变复合材料，该方法将铜纳米片集成到聚二甲基硅氧烷（PDMS）基体中，形成类似贻贝结构的互锁层状支架。 hierarchical 铜纳米片网络使面内导热系数提升至4.27 W·m⁻¹·K⁻¹（是纯石蜡的20倍），并具有5:1的各向异性比，实现了快速的横向热扩散。PDMS基体赋予材料柔韧性和形状自适应能力，而互锁的铜纳米片则对熔融石蜡起...

解读: 该仿生铜纳米片相变复合材料技术对阳光电源储能及光伏系统具有重要应用价值。其84.8%光热转换效率和4.27 W·m⁻¹·K⁻¹导热系数可优化PowerTitan储能系统的热管理性能,降低PCS功率模块温升。柔性形状自适应特性适用于SG系列逆变器复杂散热结构,特别是1500V高压系统的SiC/GaN器...

Rong Xu · Kaiyuan Wang · Zhongguo Zhao · Wenhu Li 等12人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.334

摘要 相变材料在热管理领域具有广泛应用，但由于光热转换效率低和易泄漏等问题，其在新能源转换与存储领域的应用受到限制。本研究通过溶液共混、定向冷冻、化学气相沉积处理和真空浸渍方法制备了一种垂直取向的聚乙烯醇/MXene/正二十八烷复合相变材料。MXene的引入拓宽了材料的光吸收光谱，增加了复合相变材料的表面粗糙度，有助于形成额外的热传导通路并提高负载能力。通过化学气相沉积法对材料进行甲基三乙氧基硅烷改性后，显著增强了聚乙烯醇/MXene气凝胶与正二十八烷之间的相互作用，进一步提升了材料的负载能力、...

解读: 该复合相变材料技术对阳光电源储能系统具有重要应用价值。其97.1%的光热转换效率和236 J/g高焓值可优化PowerTitan储能柜的热管理系统,解决电池模组散热难题。垂直取向结构与MXene增强的0.42 W/(m·K)热导率,可应用于ST系列PCS功率器件散热设计,提升SiC/IGBT模块可靠...

Silvia Trevisan · Sharat Pathi · James Brown · Bjarke Buchbjerg 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.342

灵活的、结合储热技术的电转热系统是实现工业领域脱碳的关键技术。本研究考察了一套兆瓦级电转热中试装置的热力性能与动态响应特性，该系统集成了熔盐电加热与储热单元，可按需产生蒸汽。文中讨论了在接近设计工况及非设计工况下采集的实际运行数据。同时对电加热单元的动态性能进行了详细评估与展示，包括时间常数和升功率效率。结果表明，该系统能够可靠地按需供应热能，同时具备提供电网灵活性的能力。在接近设计工况下运行时，系统实现了超过94%的往返热效率。在停机期间，冷罐和热罐的温降速率分别记录为约0.5°C/h和2.3...

解读: 该熔盐电加热储能系统验证了94%往返热效率和5秒内0-5MW功率爬坡能力,对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统在工商业热电联供场景具有重要参考价值。其毫秒级功率响应特性可与我司GFM控制技术和VSG虚拟同步机算法结合,增强电网调频能力。熔盐储热与光伏制热耦合方案可拓展SG工商业逆变...

Hongwei Liua1 · Wei Shuaia1 · Zhen Yao · Jin Xuan 等7人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377

摘要 固体氧化物电解池（SOEC）是一种将CO2和H2O转化为合成气的前沿技术，具有显著的经济与环境效益。然而，该过程需要大量的高温热量输入，传统上依赖电能供给。本研究提出一种创新方法，利用聚光太阳辐射作为SOEC的可再生热源，并通过集成热能储存（TES）系统来应对太阳辐射固有的波动性挑战。我们构建了一种混合模型，将多物理场仿真与深度学习算法相结合，能够在实时直法向辐照度条件下快速优化电解过程。研究结果表明，在系统架构中引入TES后，SOEC入口处的温度变化率显著降低了53%，从而确保了运行的稳...

解读: 该研究将光热储能与固体氧化物电解耦合的深度学习优化方法,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。其热能存储系统可降低53%温度波动率的控制策略,可应用于我司储能系统的热管理优化;混合多物理场仿真与深度学习算法的实时优化框架,可增强iSolarCloud平台的预测性维护...

Salman Hassan · Ilya S.Girni · Milad Ebadi · Majid M. Bahrami · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.328

摘要 本研究针对当前吸附式热变换器系统存在的一些关键局限性，特别是其成本、尺寸和重量问题，这些问题阻碍了其在各类应用中的广泛推广。本文提出了一种新型的壳管式吸附反应器设计，采用轻质外壳替代传统用于包裹吸附反应器的真空腔室。在所提出的结构中，吸附材料被合成为圆盘形状并置于管内，而传热流体则在壳体与管之间流动。对吸附材料进行了全面的材料表征，包括热扩散率测量、热重分析和孔隙率测定。设计、搭建并测试了一个原理验证型实验室规模原型。利用这种圆盘状复合材料，所提出的吸附反应器在单位可用体积内安装了更高活性...

解读: 该新型吸附式热储能技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要参考价值。其0.74 MJ/kg能量密度已接近锂电池水平,且成本更低,可作为PowerTitan等大型储能方案的补充技术路线。壳管式反应器的轻量化设计理念可启发PCS热管理优化,特别是在工业储能场景中实现电-热混合储能,提升系统经济性。该技术的...

Simone Girell · Dario Alfan · Ettore Morosin · Marco Astolf · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.344

摘要 基于CO2的卡诺电池系统作为一种大规模、长时储能的有前景解决方案，兼具高往返效率和不受地质条件限制的优势，同时还可实现热能与冷能的共同储存。本文探讨了基于CO2的卡诺电池系统的最优设计准则，重点研究在充放电阶段共用换热器（即高温储热、低温储冷及回热器）且采用显热型固体介质作为高温储热介质的系统构型。系统的设计与性能在MATLAB环境中建模分析，针对广泛的运行工况，结合电厂部件性能的实际假设，对往返效率、能量密度以及系统占地面积进行了系统性研究。通过对数百个模拟案例进行优化分析的结果表明，在...

解读: CO2卡诺电池技术为长时储能提供新思路,其55-60%往返效率与阳光电源PowerTitan液冷储能系统形成互补。该技术的热冷双向储能特性可启发ST系列PCS在冷热电三联供场景的拓展应用。其150-250bar压力优化设计理念可借鉴于储能系统热管理优化,提升能量密度至11kWh/m³的目标与阳光电源...

Baifan Wanga · Baoliang Zhang · Shikun Fua · Peng Gaoa 等6人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345

摘要：太阳能光伏发电（PV）为数据中心脱碳提供了有前景的解决方案。然而，在炎热夏季，光伏组件温度急剧上升，显著降低了其发电效率。通过利用光伏组件产生的废热驱动化学吸附冷能储存单元，可在提升光伏性能的同时为数据中心提供冷却能力。然而，化学吸附冷能储存单元所需的高驱动温度与光伏组件废热温度偏低的特点不相匹配。本文提出了一种新型高效的太阳能光伏/热（PV/T）协同制冷与发电系统，该系统将PV/T模块与化学吸附冷能储存循环及蒸气压缩制冷循环深度集成。为积极适应较低的废热温度，研制了一种复合吸附剂BaCl...

解读: 该光伏/热协同系统对阳光电源ST储能系统和SG光伏逆变器产品线具有重要启示。通过化学吸附冷储能技术降低组件温度,可提升13%发电效率,这与我们MPPT优化技术形成互补。系统的异步启停控制策略可借鉴至PowerTitan储能系统,实现昼夜能量协调管理。特别适用于数据中心场景,可与iSolarCloud...

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...

Mohana Alanazi · Abdulaziz Alanazi · Yassir A.Alamri · Elimam Abdallah Alid 等6人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.301

摘要 自然盐湖，如大盐湖、艾尔湖和乌尔米耶湖，作为可再生能源储存系统在盐度梯度太阳能池（SGSPs）方面具有巨大潜力。值得注意的是，乌尔米耶湖栖息着可在高盐环境中繁盛生长的卤虫（Artemia），其以藻类为食，能够改善水体透明度，从而提高系统的热效率，并带来生态与经济双重效益。本研究评估了在这些天然适宜环境中建设SGSPs的可行性及其热性能优化方案。基于Crank–Nicolson有限差分法建立了数值模型，利用自然盐湖逐月实际气象数据模拟SGSP的热行为。该模型探讨了不同分层厚度（上对流区UCZ...

解读: 该盐梯度太阳池储热技术为阳光电源ST系列储能系统提供创新启示。研究显示115°C峰值温度和湿度对热效率5.89°C提升,可指导PowerTitan液冷储能系统的热管理优化。盐湖环境的长周期储热特性与我司大规模储能解决方案的季节性调峰需求高度契合,NCZ厚度优化策略可借鉴于电池簇热分层控制。建议结合i...

Christopher Gradwohl · Dan Cornelius Maxim · Shama Islam · Thomas Kienberger · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.334

摘要 全球能源格局正在经历一场向更清洁、更可持续以及可再生能源转型的深刻变革。然而，可再生能源固有的间歇性、储能能力有限以及电网输电约束，导致电力供需出现显著波动。为维持电网的稳定性与韧性，亟需先进的灵活性调节措施，尤其是在中低压配电网中。热泵结合热能储存系统时，能够提供一种可控且适应性强的负荷形式，可根据电网运行状况进行调节，因而展现出良好的应用前景。本研究探讨了在分布式能源系统中，通过灵活调控热泵运行以满足供热需求的理论潜力，旨在提升可再生能源的消纳水平并降低局部电网负荷。与以往侧重于系统设...

解读: 该研究的热泵-储能协同优化策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan系统具有重要应用价值。通过多目标优化框架实现自发自用率提升与成本降低的平衡,可直接应用于iSolarCloud平台的智能调度算法。研究验证的日前电价需求响应策略,可增强阳光电源储能系统在中低压配电网的削峰填谷能力,为热泵...

Meghavin Bhatasan · Amy Marie Marconne · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.343

摘要 由于功率密度不断提高以及功率分布日益动态化，热管理在电力电子模块中正发挥着越来越关键的作用，尤其是在汽车应用领域。相变材料（PCM）已成为这些模块中有效热管理的一种有前景的解决方案。然而，目前对于使用PCM时这些模块的热行为理解仍存在不足，特别是在考虑实际器件几何结构和功率分布方面。本文评估了包含基于相变材料的热能存储（TES）的新模块架构相对于传统架构的热性能。我们基于驾驶循环提取出真实的瞬态热负荷条件进行分析，并采用三个性能指标进行全面的性能比较：平均时间最大温升、最大温升速率以及瞬态...

解读: 该相变材料热管理技术对阳光电源电动汽车驱动产品线具有重要价值。针对OBC充电机、电机驱动器等功率模块,PCM热缓冲可有效应对瞬态热冲击,抑制温度峰值达33%。双面冷却+铜基复合PCM架构可优化SiC/GaN器件散热设计,提升功率密度。该技术还可回收废热用于电池预热,降低能耗。建议在ST系列PCS和充...

Çağatay Yıldız · Müslüm Arıcı · Mustafa Seçilmiş · Dong Lidb · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345

摘要 本文开展了对集成于空气源热泵（ASHP）系统的蓄热（TES）单元的实验与数值评估。该蓄热单元由一个水箱及内部增设的若干管路构成，管路中填充有蓄热材料，即纯水或相变材料（PCM）。在实验研究中，采用月桂酸作为相变材料，并将其结果与使用水作为蓄热材料的情况进行对比。实验在四种不同的加热负荷条件下进行，范围从3.1 kW至12 kW。此外，基于实验数据建立了相应的数值模型。在数值模拟中，考虑了包括实验所用月桂酸在内的四种不同相变材料，并对其热性能进行了数值评估，同时与以水作为蓄热材料的情形进行了...

解读: 该相变储热技术对阳光电源ST系列储能系统具有重要参考价值。研究表明PCM材料可提升负荷转移指数达10.1%,与我司PowerTitan储能系统的削峰填谷功能高度契合。通过优化热导率可实现82.3%的LSI,为ST系列PCS在热电联供场景的应用提供技术启发。建议将相变储热与电化学储能耦合,结合iSol...

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...

John Crosby · Haoran Cui · Yan Wang · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127

多孔石墨烯和石墨因其独特的结构与热学特性，在电化学储能和光热应用中日益受到关注。本研究系统分析了含孔石墨及多层石墨烯的晶格热输运行为与声子谱特征。结果表明，相对于石墨烯基面呈倾斜传播的声子模式是跨平面热输运的主要贡献者，且表现出显著的弹道特性，导致跨平面热导率随层数近似线性增加。石墨烯中引入纳米孔会宽频抑制跨平面声子输运，而锂离子插层则有望增强该输运。研究揭示了关键石墨烯结构中跨平面热传导的内在机制，为热管理材料设计提供了重要指导。

解读: 该石墨烯跨平面热输运研究对阳光电源储能系统热管理具有重要价值。研究揭示的纳米孔抑制热传导和锂插层增强热输运机制，可直接应用于PowerTitan大型储能系统和ST系列储能变流器的热界面材料优化。通过调控石墨烯层间结构，可实现电池模组与功率器件的定向导热设计：在需要隔热的区域引入多孔石墨烯降低热桥效应...