1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 中国科学院大学北京 100049
熔盐堆作为第四代先进反应堆的重要堆型之一，以高沸点熔盐为核燃料熔融载体，具有高温输出、常压操作等特点。而基于温差发电的热管熔盐堆，兼具了熔盐堆、热管和温差发电的优势，具有输出温度高、热电转换效率高、结构简单及安全可靠等优点，在能源系统领域具有极大的优势，是外太空及深海探测任务的理想能源。但因堆芯熔盐低热导率而形成的热管密集排布给热管冷凝段的温差发电传热设计带来了难题。针对该堆型设计需求，本文提出适于熔盐堆的热管-温差发电耦合系统结构并进行了传热分析。堆芯热管冷凝段采用塔式温差发电系统结构设计，整体热端座与堆芯热管冷凝端相配合，形成从下至上的第1层至第N层热段套；冷端座套置于热端座外，内设冷端热管通道；热端座的外侧壁与冷端座的内侧壁之间贴有温差发电片，发电片间隙采用保温棉减少漏热。采用Ansys Workbench开展了适于热管熔盐堆的4层塔式温差发电系统传热仿真模拟，分析表明：系统运行的高温热管最高温度为696 ℃时，整体塔座温度分布均匀，热量有效利用率大于96%，系统漏热量小于4%，发电片两侧温差大于490 ℃，利于提高热电转换效率，设计具有可行性，有利于推动温差发电在热管熔盐堆中的应用。
熔盐堆 热管 温差发电 传热模拟 能源 Molten salt reactor Heat pipe Thermoelectric power generation Heat transfer simulation Energy
南京邮电大学 通信与信息工程学院, 南京 210003
为了解决水下环境中物联网感知终端的能源供给难题, 利用氮化镓量子阱二极管的多功能光电特性, 采用兼容的制造工艺, 在同一块氮化镓芯片上集成能源、照明、通信和感知等器件, 在器件之间实现互联, 制备出氮化镓能源通信感知一体化芯片, 并对该芯片进行了可见光无线传能和通信实验。实验结果表明: 该芯片能够吸收外界的光脉冲信号并产生稳定的信号输出, 且信号发射速率能够达到1 Mb/s, 具有中继通信的潜力; 在水下环境中该芯片也能实现能源的采集与信号通信。
量子阱二极管 通信感知一体化 中继光通信 能源自供给 生物可穿戴设备 quantum well diode integrated communication and sensing trunking optical communication self supply of energy bio-wearable devices
在定义玻璃熔窑单位吨玻璃液的天然气能耗参数时,将经典统计回归分析法与计量经济学的条件异方差自回归模型有机组合,创建融合式的动态模型。该模型大幅度提升了拟合精度和预测能力,为科学化管理能源体系奠定了良好的基础,并最终成为标准化模板,指导职责部门高效运作能源绩效,该模型可为后续其他能源问题确立参数、监控能耗过程和持续改进指标提供参考。
能耗参数 经典回归分析 条件异方差自回归模型 动态模型 能源绩效改进 energy indicators classical regression analysis ARCH dynamic model energy performance improvement
1 清华大学未来实验室, 中国 北京 100084
2 清华大学美术学院, 中国 北京 100084
3 耶鲁大学机械工程与材料科学系, 美国 康涅狄格州 纽黑文市 06520
4 纽约大学数据科学中心, 美国 纽约州 纽约 10012
5 清华大学能源与动力工程系, 中国 北京 100084
6 清华大学材料学院, 中国 北京 100084
随着清洁能源系统的推广应用, 锂离子电池、固体氧化物燃料电池作为清洁能源器件受到广泛的关注。然而, 作为复杂的电力动力系统, 电池的商用化一直面临长时间、多维度、高精度的性能预测需求, 一些新型的电池性能预测方法仍处于起步探索阶段。近年来, 随着人工智能的普及与推广, 机器学习这项基于传统人工神经网络的技术被国内外研究者所重视。机器学习等数据科学的最新进展为科学和工程界提供了灵活而快速的预测框架, 在材料研发等方面显示出巨大的应用前景。本工作总结了采用机器学习方法用于固态氧化物燃料电池、锂电池、CO2电化学还原催化剂的最新进展, 并对未来的发展方向提出了若干建议。
数据科学 机器学习 绿色能源 固态氧化物燃料电池 锂电池 二氧化碳电化学还原催化剂 data science machine learning renewable energy solid oxide fuel cells lithium batteries carbon dioxide electrochemical reduction catalysts
为提高电力系统对新能源出力的接纳能力，降低区域电网的等效负荷波动，维护系统安全性的同时，增强电动车车主响应的积极性，以区域电网系统内的等效负荷波动量最小和电动车车主经济效益最优为优化目标，建立规模化电动汽车与新能源协同调度模型，来合理安排电动汽车的充放电行为。运用最大模糊满意度法将多目标问题化为单目标问题，提出一种改进烟花算法，通过优化初始种群分布，以“双精英—锦标赛”的选择策略提升算法性能。通过算例结果对比，验证规模化电动汽车与新能源协同调度可有效平抑等效负荷波动，为电动汽车用户创造收益。改进的算法降低了计算开销，求解精确度更高。
电动汽车 协同调度 可再生能源发电 最大模糊满意度 改进烟花算法 Electric Vehicle cooperative scheduling renewable energy generation maximum fuzzy degree of satisfaction Improved Fireworks Algorithm(IFWA) 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(7): 738
武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
力争2030年前碳排放达峰，2060年前实现碳中和是我国应对气候问题作出的战略部署。这一目标的实现需要在能源消费端与能源供应端减少对化石能源的依赖。玻璃行业在实现碳中和目标过程中发挥着重要作用。玻璃行业通过燃料替换、高效用能、原料替代、碎玻璃回收以及产品减薄等方式释放巨大的节能、减排潜力，各种节能玻璃产品也将在能源消费端起到更加显著的节能效果。在能源供应端，玻璃又是支持光伏发电、风力发电以及核电等清洁能源发展的关键材料。玻璃行业将为我国碳中和目标做出更大贡献。
碳中和 玻璃 节能 减排 清洁能源 carbon neutrality glass energy saving emission reduction clean energy
中国科学院 理化技术研究所 仿生材料与界面科学重点实验室, 北京 100190
驱动器以其优良的性能和广阔的应用前景, 在软机器人、人工肌肉等领域引起了广泛的研究兴趣。通过将偶氮苯分子引入到驱动器材料中, 并基于偶氮苯分子可逆的光致异构化过程, 可以实现无接触、精确控制、低能耗的光响应驱动器。经过多年的发展, 偶氮苯液晶驱动器材料历经了从最初的聚硅氧烷类、聚丙烯酸酯类等到先进的动态酯交换网络等。驱动材料的发展进一步促进了驱动形式的多样化和功能化。偶氮苯液晶驱动器的驱动形式从简单的弯曲、螺旋、震荡到更为实用化的光控马达、提拉重物、微量液体运输等。本文总结和评述了偶氮苯液晶驱动器的发展历程、典型应用和目前存在的问题等, 最后展望了其在能源转换领域的应用前景。
光致形变 偶氮苯液晶 驱动器 能源转换 智能材料 photoinduced deformation azobenzene liquid crystal actuator energy conversion smart material
南京邮电大学 电子与光学工程学院、 微电子学院， 南京 210003
采用标准018 μm CMOS工艺，设计了一种可以同时高效收集压电、光电、热电、射频能量的多源能量收集芯片。该收集芯片由多种能源接口电路、可重构电荷泵和自适应控制电路等单元构成。可重构电荷泵中，通过调节电压转换倍率和开关工作频率来降低电荷再分配损耗，提高了转换效率，扩大了输入电压范围。自适应控制电路中，采用固定导通时间法控制系统的输出电压，所产生的峰值电压被复用，并用来控制电荷泵的工作状态，降低了电路的复杂度和功耗。仿真结果表明，该收集芯片的整体动态功耗为33 μW，能量转换效率最高为603%。版图尺寸为1 672 μm×1 990 μm。
能量收集 多能源 自适应 电荷泵 最大功率追踪 energy harvesting multi-sources adaptive charge pump MPPT
