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并网混合能源系统的优化
摘要 ：以经济可行且环境友好的方式满足机构和组织的能源需求的挑战正变得越来越复杂，尤其是在尼日利亚这样的发展中国家。这项工作提出了一种有弹性的混合可再生能源系统，以供应尼日利亚阿布贾大学主校区的电力需求，估计为 900 kW，消耗率为 6300 kWh/天。HOMER 软件被用作建模工具，进行模拟、优化和敏感性分析，以探索利用阿布贾（MSW）与乌耶河的微型水力发电潜力和太阳能光伏资源混合以满足校园负荷需求的可行性。混合工厂具有以下组件规格：水力资源标称流量为 14.5 m3/s；最大水头为 10 m，潜在容量为 885 kW；MSW 工厂的规格确定为 500 kW 容量，废物处理量为 2.3 吨/天；太阳能光伏组件容量为 500 kW，城市固体废物的低热值为 15.84 MJ/kg。2 MW 混合电厂的总安装成本确定为 54.4 亿奈拉（722.5 万美元），年发电量计算为 799,000 kWh/年。模拟系统的净现值成本为 93.7 亿奈拉（12,486,120 美元），相应的 LCOE 为 55.2 奈拉/kWh（0.0736 美元/kWh）。碳排放量估计为每天 7.33 克，接近净零排放，表明所利用的可再生能源对环境友好。使用项目寿命、通货膨胀率、太阳辐照度、MSW 的低位热值 (LHV)、容量短缺和乌耶河的年平均体积流量对系统进行的敏感性分析表明，净现值成本随着工厂寿命的增加而增加，而能源的平准化成本随着寿命的增加而降低，从工厂寿命 25 年时的 ₦55.02/kWh 降低到 30 年时的 ₦43.73/kWh。
Ullah, M.、Gopalraj, SK、Gutierrez-Rojas, D.、Nardelli, P.、Kärki, T. (2023)。智能工业热解Pro的物联网框架和要求
摘要。累积的碳纤维增强聚合物 (CFRP) 复合材料废料需要得到有效处理。到目前为止，最有效的热基回收技术，即热解，在英国和德国等发达国家已呈指数级增长，以实现工业规模。通常，即使是最轻微的错误也会导致如此大规模的操作环境（例如，> 1 吨/天的操作能力）中的不良结果和工作流程延迟。现有的半自动化和在某些情况下完全自动化的工厂应不断更新，以适应不同类别和体积的 CFRP 复合材料废料。为了克服此类研究差距和不精确的人工错误，提出了基于物联网 (IoT) 的框架。本文研究了基于物联网的框架在热解过程中回收 CFRP 复合材料废料的理论实现，以基于信息物理系统的原理管理该过程。所提出的框架由传感器和执行器组成，它们将用于收集数据并与中央管理进行通信，中央管理构建为一个平台，该平台将表达和操纵数据以满足回收过程的要求，并通过物理实体之间的逻辑关系进行计算建模。在这种情况下，管理单元可以是可控制的，也可以是远程监控的，以增加工厂的运行时间。我们的目标是提出一种可扩展的方法来改进回收过程，这也将有助于未来处理回收碳纤维的决策。具体来说，这项研究将超越该领域的最新技术，通过 (i) 自动计算废物的质量并调整运行时间、温度、大气压力和惰性气体流量（如果需要），(ii) 再生热量，以便在第一批回收后，高热值的树脂将被燃烧并释放能量，其产生的热量需要被困在炉内，然后再生到系统中，以及 (iii) 降低能耗并加快工艺流程时间。总之，提出的框架旨在提供用户友好的控制和温度监控，从而可以提高整个过程的效率，并避免可能的过程关闭，甚至通过热解反应器中的受控气氛形成焦炭。
固体火箭发动机点火系统
高能材料研究实验室 (HEMRL) 是开发国防军所需的所有高能材料的先驱机构。其职责包括高能材料的基础研究和应用研究。作为基础研究的一部分，HEMRL 负责识别、合成和表征高能分子，以便将有前景的分子扩大到中试水平，供系统使用。该实验室正在开展应用研究，以开发固体火箭推进剂、弹头填充物、火药筒和照明弹、枪支推进剂系统、坦克和飞机防护系统等。过去几十年来，随着对高能分子、高强度和轻质材料、模拟和建模技术和软件工具的理解不断进步，火箭和导弹固体火箭推进剂的开发逐渐发展。顺应全球趋势，HEMRL 一直努力开发和提供用于火箭和导弹发展的高能推进剂。从 20 世纪 60 年代开发 EDB/CDB 推进剂开始，这种推进剂的比冲最多只能达到 190 秒左右，HEMRL 目前正致力于开发比冲约为 260 秒的推进剂，目标是在未来 5 年内达到 270 秒。最初，HEMRL 参与了双基推进剂火药点火器的开发。后来，随着综合制导导弹发展计划 (IGMDP) 的启动，它在 20 世纪 80 年代开始开发点火器。IGMDP 设想的导弹需要更高能量的推进剂，因此传统的双基推进剂被高能推进剂取代。因此，同时开发了先进的点火技术，利用高热量（高热值）的硼/镁和硝酸钾基点火器组合物，装在设计合适的铝合金/钢罐中。由于这些点火器的能量很高，可以与推进剂增加的能量相匹配，因此还开发并引入了创新的安全方法。同时，还开发了独立点火器鉴定方法等设计评估方法。20 世纪 90 年代末，开始研究壳体粘合推进剂技术，要求点火系统具有先进功能，即尺寸更小、单位重量效率更高，这些技术要求严格而苛刻。如今，HEMRL 正在成功地为所有战略和战术计划的发动机提供点火系统。HEMRL 还证明了其在开发较新且具有挑战性的技术方面的优势，例如尾端点火、喉部点火、通过空气启动、通过舱壁启动等。《技术焦点》本期介绍了点火技术以及 HEMRL 在高能分子、材料和技术领域的进步所做出的贡献，从而为所有国产火箭和导弹（包括战术和战略系统）开发了点火器。
缓解热电厂污染的新解决方案
摘要：可再生能源渗透率的快速增长迫使火电厂以更灵活的模式运行，火电厂在满足峰值需求和补充可再生能源发电量低的时期发挥着关键作用。在灵活运行中，火电厂将面临更多的负荷变化，从高负荷到远低于设计极限的负荷，以及更快的爬坡率。这种灵活运行，特别是火电厂的低负荷运行，对锅炉有严重的有害影响。这种激进的操作会导致锅炉及其下游设备的热应力和机械应力增加，可能导致不可逆转的损坏和使用寿命缩短。印度锅炉由于本土煤的总热值 (GCV) 较低和灰分含量较高而本质上较大，锅炉在低负荷运行时面临着额外的复杂性，例如火焰不稳定导致被迫停机、效率降低、辅助电力消耗增加、除缩短设备寿命之外，最有害的影响是缩短设备寿命。与火电厂集成的热能存储系统的创新解决方案有助于避免蒸汽发生器的低负荷和严重周期性运行，从而解决与灵活工厂运行相关的挑战。该解决方案还可用于在高峰时段使用现有的热电厂基础设施提供额外的电力，以平衡供需缺口，而无需增加额外的热电容量。本文介绍了热能存储与火电机组的集成详细研究，以及印度 500MW 机组的案例研究。本文分析了各种充电和放电策略选择。此外，还讨论了有关确定 TESS 集成策略和充电蒸汽的作用的设计因素、针对不同用例的兼容和高效充电选项和 TESS 放电选项的选择的细节。本文介绍了 TESS 的独特优势，使其非常适合与 TPP 集成。关键词：热能存储系统、可再生能源集成、火电厂、灵活性、峰值需求 1. 简介 全球实现净零排放的努力刺激了可再生能源的采用迅速增加。采用可再生能源为我们的能源系统脱碳和减轻气候变化的影响提供了一条途径，使我们更接近可持续的“净零”未来。可再生能源在印度电网中的日益渗透给我们主要依赖化石燃料的电力部门带来了挑战。可再生能源 (RE) 渗透率的快速增长使得火力发电厂必须转向更灵活的运营。随着太阳能和风能等可再生能源在能源结构中的份额越来越大，现在，火电厂需要提供平衡电力，以有效管理电网稳定性。在这种不断变化的形势下，火电厂在高需求时期或可再生能源发电量较低时提供峰值电力方面发挥着至关重要的作用。然而，这给火电厂带来了一些运营挑战，要求它们调整发电计划和发电量上升率，以适应可再生能源产量的波动，确保电网的稳定性和可靠性，同时将更高比例的可再生能源整合到能源结构中。在灵活运营中，火电厂将面临更多
德国利用电池辅助太阳能光伏系统生产绿色氢气的可行性研究
一年 𝐵𝑎𝑡𝑡 𝑠𝑝𝑎𝑟𝑒 𝑐𝑎𝑝 电池中的可用备用容量 𝐵 𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 可用电池输出 𝐶 𝐸 特定能耗 𝐶𝐴𝑃𝐸𝑋 特定资本支出 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑃𝑉 光伏供电特定电力成本 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑔𝑟𝑖𝑑 电网供电特定电力成本 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑏𝑎𝑡𝑡 电池特定电力成本供应的电力 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑆𝐸 (𝑔𝑟𝑖𝑑) 电网辅助制氢系统的特定电力成本 𝐶𝑜𝑠𝑡 𝑆𝐸 (𝑏𝑎𝑡𝑡) 电池辅助制氢系统的特定电力成本 𝐸 𝑔𝑒𝑛 光伏发电能量 𝐸 𝑔𝑒𝑛,𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒𝑑 缩放的光伏发电概况 𝐸 𝑔𝑒𝑛,𝐺𝑟𝑜ß𝑒𝑛𝑔𝑜𝑡𝑡𝑒𝑟𝑛 Großengottern 的光伏发电量 𝐸 𝑠𝑢𝑝𝑝𝑙𝑖𝑒𝑑,𝑃𝑉 直接供应给电解器的光伏能源 𝐸 𝑃𝐸𝑀 电解器所需的能源 𝐸 𝑔𝑟𝑖𝑑 从电网获取的能源 𝐸 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠 可用的过剩光伏能源 𝐸 𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑑 充入电池的能量 𝐸 𝑑𝑖𝑠𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒𝑑 从电池中释放的能量 F 法拉第常数 𝐹𝐿𝐻 𝑃𝑉 PV 提供的满负荷小时数 𝐹𝐿𝐻 𝐵𝑎𝑡𝑡 电池提供的满负荷小时数 𝑓 𝐻2 氢气生产率 𝛥𝐺 吉布斯自由能变化 𝛥𝐻 焓变化 HHV 较高热值 𝐻 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 实际产生的氢气量𝐻 𝑖𝑑𝑒𝑎𝑙 可生产的最大氢气量 𝐼 𝑐𝑒𝑙𝑙 电池电流 𝐼 𝑀 电解模块电流 LCOS 平准化存储成本 𝜂 𝐸 电解器效率 𝜂 𝐹 法拉第效率 𝑁 𝑐𝑒𝑙𝑙 电解器中的电池数量 𝑃 𝑃𝑉,𝑑𝑒𝑠𝑖𝑟𝑒𝑑 所需峰值功率 𝑃 𝑃𝑉,𝑑𝑒𝑠𝑖𝑟𝑒𝑑 Großengottern 的标称功率 𝑃 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑦𝑧𝑒𝑟 电解器的额定功率容量 Q 热量 r 折扣因子 𝛥𝑆 熵的变化 𝑆𝑜𝐶 电池的充电状态 𝑇 温度 𝑈 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑙𝑦𝑧𝑒𝑟 电解器的利用率 𝑉 𝑟𝑒𝑣 可逆电池电压
关于市政塑料废物催化热解的综述
由于全球经济和人口增长和城市化，市政固体废物（MSW）的产生不断加速（Kaza等，2018）。估计，2019年世界人口为77亿，在2030年可能达到85亿，在2050年的97亿，到本世纪末，根据所谓的中等人口增长轨迹（联合国（经济和社会事务部人口部人口部），本世纪末，2019年）。这意味着需要更多的资源来满足世界人口的需求，因此，如果不正确管理，将会产生更多的废物。塑料由于其多功能性，耐用性和适应性而是一种便宜且普遍存在的材料，2019年全球生产了3.68亿吨塑料（Plastics Europe，2020年）。当前生产的塑料的一半是单用塑料（Giacovelli，2018年），尽管在塑料项目上出现了40多年的回收符号，但这些单使用包装塑料中只有2％在闭环回收中流动（Ellen MacArthur Foundation超过40年，2016年）。在COVID-19大流行期间，由于PPE使用的增加而导致闭环回收的单一塑料产生不会上升（Yuan等人，2021年）。自上世纪中叶以来，塑料的生产增加了200倍（Geyer，2020）；目前，大约6％的年度石油需求用于塑料生产，预计到2050年将达到20％（Ellen MacArthur Foundation，2016年）。例如，1千克宠物的产生需要84 MJ能量，高于原油的加热值（44 MJ/kg； Gervet，2007年）。塑料废物是三个相互交织的世界灾难的主要原因之一，即环境污染，气候变化和自然资源稀缺。从2015年生产的化石燃料塑料中发出的温室气（GHG）为1.8 GTCO 2 -EQ，对于整个生命周期的角度（不包括回收），而Emisions的最大份额（60％）来自聚合物的产生（Zheng＆Suh，2019年）。寿命末期通常是不可持续的，这对陆地和海洋生态系统构成了环境污染。Jambeck等。（2015）计算出4.8 - 1,270万吨的塑料碎片进入了海洋。由于通过传输途径（陆地，水生和大气途径）在全球范围内跟踪塑料污染系统的复杂性，因此缺乏信息，这使得塑料问题难以解决（Bank等，2021）。例如，没有标准化的方法来量化和提取土壤中的塑料颗粒（Dissanayake等，2022）。在全球范围内，各种运动都试图解决这些问题。超过500个组织，包括200个企业，负责超过20％的全球包装塑料，以及27家拥有价值4美元三元资产的金融机构为将塑料留在循环经济中，到2025年将塑料置于其源环境中的目标（Ellen MacArthur基金会，2020年）。欧盟（EU）还制定了循环经济立法和循环经济行动计划中的塑料，以推动可持续的塑料废物管理（欧洲委员会，2018年）。估计，将五个关键行业（即水泥，铝，钢，塑料和食物）转移到循环经济中可以将温室气体排放量减少到2050年（Ellen MacArthur Foundation，《材料经济学》，2019年）。除了其对人类的经济负担外，塑料废物还对陆地和海洋系统的环境和生物物种具有深刻的占地面积（OK，2020年）。总共以一种不可持续的方式处理了60 - 9900万吨塑料废物，并在环境中最终出现，而在2060年，每年不雄厚的塑料废物在商业场景下可能达到155 - 2.65亿吨（Lebreton＆Andrady，2019年）。每年，塑料废物的11％（19-2300万吨）最终出现在海洋中，如果继续使用业务 - 与众不同的情况，到2030年，这个数字可能每年超过9000万吨（Borrelle等人，2020年）。大约1.5亿吨塑料碎片漂浮在海洋中（麦肯锡商业环境中心，2015年），塑料废物通常通过河流到达世界海洋，这被称为主要的塑料废物运输系统之一（van Emmerik＆Schwarz，2020年）。由于塑料碎片到达海洋系统而导致的年度世界经济负担为80亿美元（Kershaw，2016年）。对塑料污染对海洋生态系统及其他地区的不利影响提出了极大的关注。塑料碎片是喂养损害的原因（Savinelli等，2020）和海洋物种的纠缠（Jepsen＆de Bruyn，2019; Nisanth＆Kumar，2019）和Discomurbs自然二氧化碳循环（Shen等，2020）。在最近的一项研究中，发现三分之二的海洋和河口鱼类具有摄入的塑料。实际上，过去十年的记录表明，自2010年以来，海洋物种中微塑性发生的平均频率已翻了一番（Savoca等，2021）。微塑料是塑料颗粒，尺寸为5 mm（Tirkey＆Upadhyay，2021）。微塑料颗粒的形状从不规则到球形（Rosal，2021）变化，但是由于机械剪切，热氧化和太阳能暴露，较旧的颗粒具有光滑的边缘或面积更大（Chubarenko等人，2016年）。