甲醇甲苯制取对二甲苯联产低碳烯烃技术

朱书魁

-/新能源与节能

芳烃(苯、甲苯、二甲苯,合称BTX)是重要的有机化工原料,其产量和规模仅次于乙烯和丙烯。对二甲苯(PX)则是近年来在芳烃产品中最受关注,产量增长最快的产品。对二甲苯是生产聚酯的主要原料,目前主要采用石脑油重整得到的甲苯、C9芳烃及混合二甲苯为原料通过歧化、异构化并通过吸附分离或深冷分离而制取,设备投资大,操作费用高。要避免对二甲苯分离使用的昂贵吸附分离技术,需要发展对二甲苯选择性接近100%的新工艺技术,这也是从根本上改变对二甲苯生产方法的关键技术。 甲苯甲醇烷基化是高选择性制取对二甲苯的新工艺路线之一,同时,由煤/天然气经甲醇制取低碳烯烃已成为乙烯和丙烯生产的新途径。因此,结合两条新技术路线的特点,创新性开发了甲苯甲醇制取对二甲苯联产低碳烯烃工艺技术,其特点是研究开发了高性能催化剂,在保持高选择性制取对二甲苯的同时,可以高选择性联产乙烯和丙烯。该技术的开发和实施,不仅在对二甲苯的生产中实现了石油化工和煤化工的有机结合,同时发展了由煤经甲醇生产乙烯和丙烯的新途径,更有意义的是可以为聚酯的生产同时提供所需的基本原料——对二甲苯、乙烯和丙烯,大大降低了聚酯生产对石脑油原料的依赖度,因此具有巨大的社会经济效益。 该技术于2012年7月完成了百吨级中试试验,并通过中国石油和化学工业联合会组织的技术鉴定,鉴定结论认为:在甲苯/甲醇=2,甲苯空速1�78h-1,500℃,0�1MPa条件下,甲苯单程转化率18�4%,甲醇单程转化率92%,二甲苯中对二甲苯选择性91�49wt%;乙烯和丙烯选择性(C1-C5及不凝气中)74�49wt%。并且PX和乙烯、丙烯的比例可灵活调节。

基于废热利用的多级喷射制冷装置

蔡老师

浙江大学宁波理工学院/新能源与节能

热驱动制冷是重要的节能减排的绿色技术。在渔业方 面,由于远洋渔船的发动机排放大量废热,而鱼类产品又需要低温冷 冻保鲜,如何利用废热实现冷冻保鲜是渔船节能的关键。针对远洋渔 船具有空间限制严格,所需温度低,船体起伏波动大等特点,采用结 构简单、紧凑、可靠性高的喷射式制冷技术,是解决渔船节能的重要 且可行途径。针对渔船不同工况下的余热分布与制冷需求,在研究分 级制冷、循环耦合和冷量品位提升原理的基础上,提出了一个双热源 驱动的深度冷冻两级喷射制冷新循环,并进行实验研究。此外,本项 目还研究由于船体颠簸所引起的制冷系统失重和超重问题及其对系 统性能的影响规律,以期通过合理的系统优化,最大限度地消除由于 超重和失重对系统带来的负面影响。本项目研究成果将为紧凑型的废 热驱动深度冷冻制冷方法提供基础,也将为制冷系统在失重和超重状 态时性能影响机理研究提供基础。本项目受国家自然基金面上项目、 宁波市以及鄞州区科技局重大专项、宁波市国际交流项目的资助,累 计获得国家发明专利7项,在国内外学术期刊和国际会议上发表论文8 篇,期刊论文12篇。此外,本项目成果的应用还得到了浙江省博士后 流动站支持项目:Improvementtheefficiencyofthecascadeand hybridcoolingsystemsutilizinganejectorcoolingcycle。

新能源小客车全过程风险监测与评估-车辆抽检及评估

-/新能源与节能

1、完成19辆次随机抽取的北京市预售电动汽车性能检验,检验项目包括:充电安全功能、一般性检查项目、续驶里程、-15℃续驶里程、-15℃低温充电性能、-20℃低温冷起动、模拟涉水、模拟暴雨试验等,并出具相关检测报告;  2、完成15辆次随机抽取的北京市在用电动汽车性能检测,检测项目包括:充电安全功能、一般性检查项目、续驶里程、-15℃续驶里程、-15℃低温充电性能、-20℃低温冷起动、模拟涉水、模拟暴雨试验等,并出具相关检测报告;  3、基于北京市新能源小客车预售新车及在用车共34辆车辆测试数据及情况,从新能源小客车一般性检查项目、安全性、耐候性和明示参数验证等方面进行北京市新能源小客车综合性评估分析,完成《北京市新能源小客车质量安全风险评估报告》。在车型评估的基础上,形成了《新能源小客车评分标准》,指标体系包括了电动汽车识别标志、安全及救援信息标识、过充保护功能、充电口人员防触电、车辆充电枪连接状态、交直流互锁功能、模拟涉水、模拟暴雨试验、低温充电性能、低温启动、最高车速、常温续驶里程、百公里能耗和低温续驶里程等,并对被测车型进行了评分;  4、完成《北京市新能源小客车质量安全风险监管模式》研究报告,提出以企业主动检查、远程监控、相关主管部门抽查和新能源汽车安全运行管理多方面对纯电动小客车质量安全风险的监管模式。

新能源汽车产业工程院建设 

-/新能源与节能

1、任务来源  为贯彻落实《自治区党委办公厅自治区人民政府办公厅印发<关于深化科技体制改革加快广西创新体系建设的实施意见>的通知》(桂办发[2012]41号)精神,加强新能源汽车产业化技术研发,为我区新能源汽车产业科学发展提供强有力的科技支撑,桂政办发[2012]230号文件下达的“关于建设广西新能源汽车产业工程院的实施方案”决定由柳州五菱汽车工业有限公司(以下简称:五菱工业公司)实施,项目合同编号:桂科能12237009。  2、技术原理与考核指标  广西新能源汽车产业工程院建设,是依托五菱工业公司,通过新能源汽车关键技术开发和创新、人才培养,达到自主创新能力、产业核心竞争力和推动行业共同发展的目的。  2.1技术原理  广西新能源汽车产业工程院建设期间,利用五菱工业公司自身的技术力量,以自主研究开发为主,结合中国汽车技术研究中心、武汉理工大学、北方工业大学、广西科技大学、北方车辆研究所等单位的技术力量,集中解决电机驱动、整车控制、安全管理等新能源汽车核心零部件共性关键技术、整车匹配技术以及产业化推广配套技术问题。  项目建设完成后,可开展新能源汽车关键核心技术研究开发、新能源汽车整车研发、新能源汽车关键零部件和整车测评,核心技术成果商品化、产业化,成为推动广西新能源汽车产业发展的重要技术基础。  2.2考核指标  到2015年底,新能源车汽车产业化工程院的新能源汽车工程化研究、测试和评估能力达到广西领先、国内先进水平,项目申请专利168项,年平均申请专利56项,研发团队491人,博士4人,硕士31人。项目开发了15款新能源车产品,研发成果转换产值预计10.06亿,承担家级、区级项目12项,制定了企业标准14项,获得新能源车产品公告7项。可向行业提供平台服务,推广新技术、新产品成果,限制提升广西新能源汽车产业综合竞争力。  3、技术的创造性与先进性  (1)广西新能源汽车产业工程院建设期间,通过专家咨询、专家聘用、技术服务等方式,获得新能源汽车行业内一批一流技术人员的技术支持,从中获取到最先进的研发、测试技术,并了解到行业的前沿动向。  (2)开展广西区首个新能源汽车检测技术公共服务平台建设,采购到位一批国际先进仪器设备,同时开展测试方式方法的研究,新能源汽车关键零部件及整车测试到达国内先进水平。  (3)技术创新与人才培养并行开展,到2015年底,组成了一支有491人的研发团队,技术软件实力达到国内先进水平。  4、技术的成熟程度,适用范围和安全性  (1)广西新能源汽车产业工程院建设期间,掌握了车用电机控制系统、电动汽车整车控制策略、电动汽车安全防护系统等核心技术,能够独立自主设计开发交流系统和直流系统的电动车,为纯电动车的开发创造了技术条件。  (2)项目完成新能源汽车整车检测技术能力建设、新能源汽车关键系统总成检测技术能力建设,促进企业对新能源汽车整车及核心零部件检测技术的研究,完善开发、检测试验仪器设备体系。  (3)项目期间申请专利168项,其中发明专利37项,实用新型111项,广西新能源汽车产业化工程院建设成果具有一定的创新性和先进性。  目前工程院拥有完全自主知识产权的纯电动汽车共计20多种车型,均已满足批量生产条件,部分产品已出口美国,越南、泰国等国家,成为广西重要的新能源汽车生产基地;新能源汽车检测平台为工程院产品开发服务,开展并完成了电动社区车、纯电动邮政车、纯电动环卫车、电动客车等的零件和整车测试,同时开展了第一批示范运营车辆的开发和运营过程测试,为工程院建设节约了大量委外测试资金。通过项目的实施,五菱工业公司完成了新能源汽车共性技术研发服务平台及公共检测平台建设,建立了新能源汽车测试实验室,具备了为公司及区内其他新能源相关企业提供包括电池、驱动电机和控制器、整车控制和匹配以及高压安全方面的测试与技术服务的条件与能力。在广西区内,能为相关企业提供相应的测试服务,有助于缩短产品开发周期,赢得市场,同时,也有助于整合区内资源,提升区内新能源汽车产业的核心竞争力。  5、存在的问题和改进意见  广西新能源汽车产业工程院完成了多款新能源汽车开发,搭建了新能源汽车检测平台,有助于缩短产品开发周期,提升产品质量,同时有利于整合区内资源,为广西新能源汽车的科学发展提供重要的技术支撑,增强区域新能源汽车集群产业核心竞争能力,带动广西新能源汽车行业的技术进步和产业结构升级,具有良好的市场推广应用前景。  但由于广西新能源汽车鼓励政策及推行力度落后于周边省份,且广西区内无新能源示范运营城市,因此新能源汽车在本地区的示范推广受限,向国内其他新能源示范城市推广困难,因此新能源汽车的销量和保有量较少,采取的解决措施是:  (1)加强对国家新能源汽车政策研究,以市场主导和政府扶持相结合,加快产品产业化进程;  (2)加强产学研合作,突破关键核心技术,不断提高产品质量;  (3)加强高层次人才建设,培养综合性人才队伍。  6、历年获奖情况:无

新能源汽车充电站手机应用云服务平台  

-/新能源与节能

新能源”应用已成为时代的潮流,降低碳排放,保护地球,已经是人类社会的共识,刚刚结束的巴黎气候大会,签署了巴黎气候协定,明确了世界各国在减排降碳上的目标和责任,中国作为世界大国,世界第二经济体,同样也承担着重任。新能源汽车的兴起和推广,其背后无疑有着政府的推动和时代的大背景。而作为新能源汽车应用普及中不可或缺的一环,充电设施的建设无疑是其中的重要组成部分。而我们研制的这一套充电设施监控运营管理云服务系统,对于国内整个产业链是一个极其重要的补充,对整个行业快速健康发展有着极大地推动作用。该技术不但填补了国内的空白,甚至是在国际领域也是走在前列的,新能源汽车今后会是国家的又一项战略产业,今后必然会像高铁一样走向世界,充电设施也会伴随一起迈向国际,而且因为中国的大量应用,积累丰富的经验和技术,今后在世界也将处于领先水平。超大规模物联网系统和大规模混合云架构运营管理系统全面整合的关键核心技术的成功将会形成新的技术制高点,并且能够极大地加速国内充电设施建设和应用的发展,为国家2020年充电设施建设目标的达成起到重要推动作用。此外,本项目的开发还将进一步发挥高新技术企业的辐射带动作用,促进新能源汽车应用相关技术的进一步发展和成熟,促进产业快速成长成熟,提高国家经济发展水平,并最终为我国产业机构的升级换代战略转型做出贡献。

新能源汽车充放电与电网互动关键技术

-/新能源与节能

随着石油、煤炭等传统能源的日益枯竭以及环境问题的日益加重,发展新能源技术已经成为全世界解决能源问题的共同选择。大力发展新能源汽车,加快推进节能与新能源汽车的产业化进程,是有效应对能源和环境挑战、实现我国产业转型的必然选择。如何避免大量新能源汽车的无序充电给电力系统带来的供电压力,增强电网的消峰填谷能力,是国内外电网企业普遍面临的困境,因此急需解决新能源消纳的峰谷差以及车网时序互动的关键技术这一世界性难题。研究能量双向、实时、可控技术解决新能源有序充放电及电网互动负荷特性的业务需求,开展规模化新能源汽车的有序充放电试验研究,是解决问题的重要手段和途径。  本项目紧密依托国家863课题“新能源汽车与电网互动技术”,大连作为全国新能源汽车应用试点城市,为项目的研究和应用提供了有利条件。由国网大连供电公司、国网南瑞科技股份有限公司和国网电科院组成项目研发团队,历时5年开展大量的理论研究和现场试验,取得了实质性的成果。研究的主要技术内容包括:本项目研发了一种结合风力发电的新能源汽车有序充放电协调控制系统,增强新能源、电网、电动汽车间的有序互动,并通过双馈能测试子系统对充放电设施进行智能化性能测试和故障诊断,最大限度减少了新能源汽车无序充电造成的谐波污染和对电网的不利影响,提高清洁能源的利用效率和电网的稳定水平;提出了基于电网侧和用户侧有序控制方法的调频控制策略,采用蒙特卡罗模拟,通过概率密度函数模拟充电负荷,通过Matlab/Simulink搭建配电网仿真结构图,研究不同渗透率下、不同充电模式配置比例下充电负荷所造成的影响,从而大幅降低新能源汽车大规模充电对电网造成的影响;提出基于时空分布的新能源充电需求评估分析方法,有效控制不同空间位置充电站的充电高峰负荷,提高新能源汽车对电网的平峰填谷能力;提出了考虑节点支路密度的网络分块算法,对电力仿真系统进行分块解耦,解决接入后电力系统数值仿真难度加大的问题,得出充电电池集中充电站最优的接入方案,保证电力系统的安全稳定运行。  项目取得发明专利9项,实用新型专利5项,软件著作权3项,出版专著1部,发表SCI/EI、中文核心论文9篇。项目获国家电网公司科学技术奖一等奖,中国电力企业联合会信息化成果二等奖。  项目成果已在大连成功示范应用,并在全国19个地市进行了推广应用,效果良好。新能源汽车有序充放电协调控制系统已经安全稳定运行3年。利用新能源汽车来储存清洁能源再稳定送入电网,大连电网清洁能源上网发电比例提升至37.89%;增强电网的消峰填谷能力,降低高峰负荷值9.14kW;平均每年带来3000万千瓦时的电网容量效益,降低电网固定成本约1770万元;电网调频服务大幅提升,充放电功率与电网频率相关系数达到0.9566;推动新能源汽车市场化发展,2015-2016年增加售电收入16300万千瓦时,累计增加收入7791.4万元;在节能减排方面,每年可减少SO2、CO2等气体排放约135.28万吨,为实现大连乃至辽宁省能源结构转型提供了有力的能源支撑,实现经济社会可持续发展。  

新能源汽车动力磷酸铁锂电池产业化关键技术研究

-/新能源与节能

本项目以先进磷酸铁锂动力电池的设计研究与开发、先进磷酸铁锂动力电池制造工艺的研究与开发及先进磷酸铁锂动力电池制造规模化生产关键技术研究与开发为主要内容,通过从磷酸铁锂材料改性及新添加剂引入入手,通过对电池结构及工艺过程的优化研究,提高产品质量,降低生产成本,实现高安全、高能量密度、长寿命、低成本型磷酸铁锂动力电池的规模化生产及应用。  1、项目主要任务  1)先进磷酸铁锂动力电池的设计研究与开发;  2)先进磷酸铁锂动力电池制造工艺的研究与开发;  3)先进磷酸铁锂动力电池制造规模化生产关键技术研究与开发。  2、项目研究设计思路  1)磷酸铁锂动力电池安全设计  在锂离子电池安全性能方面,我们认为产品的安全品质是主要是设计出来的,并认为锂离子电池的安全问题主要是电池内部发热的问题,如果产生的热不能够迅速释放出去,电池温度将不断升高,持续上升的温度又加剧电池内的化学反应,最终导致电池热失控,直至发生爆炸、燃烧等安全事故。  2)磷酸铁锂动力电池单体能量密度改善  电池外部包装采用密度更小的铝壳代替钢质外壳,同时,自主研发铝壳钝化防腐技术以及铝壳带电技术保证铝壳电池的可靠性;针对电池内部的电池芯包装,采用厚度0.15mm的PP片热熔固定,取代0.80mm的PP包装盒机械卡扣固定;采用克容量更高的改性磷酸铁锂粉料及厚度更薄的铜箔基材等。  3)磷酸铁锂动力电池的循环寿命改善  在寿命改善方面,我们重点研究LiFePO4电池的容量衰减机理,基于LiFePO4为阴极、石墨为阳极的LiFePO4电芯体系,深入了解LiFePO4电池的容量衰减机理后,我们从核心阴极活性材料磷酸铁锂粉料出发,自主开发改性磷酸铁锂粉料,采用核壳结构,依次包括:含有Na+体相掺杂的Li1-aNaaMnxFe1-xPO4内核层、含有金属氟化物MeFy的中间过渡层、以及位于表面的碳包覆层。通过材料成份及结构的改性,有效提高了磷酸铁锂材料的导电率、有效抑制正极材料的胀气和高温存储性能、改善了电池的循环使用寿命。  3、项目采用的技术路线  优选电池原材料、优化动力电池设计、采用先进的制造工艺、制造规模化确保生产的锂离子动力蓄电池满足项目需求。  

全钒液流电池储能系统开发及应用

李爱魁

-/新能源与节能

全钒液流储能电池,是将具有不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质,分别储存在各自的电解液储罐中。在对电池进行充、放电实验时,电解液通过泵的作用,由外部储液罐分别循环流经电池的正极室和负极室,并在电极表面发生氧化和还原反应,实现对电池的充放电。通过材料改性、优化结构设计,使全钒液流电池储能系统电堆能量效率达到75%;开发出一体化监控系统,集了电池管理系统和储能变流器控制系统,实现一体化联动控制;开发出全钒液流电池储能应用工程化检测评价技术平台,建立全钒液流电池储能系统指标数据库和评价方法。(1)提出了一种全钒液流电池电极用石墨毡的改性方法,采用空气加热法,结合过氧化氢溶液或芬顿试剂对全钒液流电池电极用石墨毡进行改性,大大增加碳纤维表面的羟基和羧基的数量,提高石墨毡电极表面的润湿性与电化学活性。(2)基于全钒液流电池电解液外置的特点,开发了集成电池管理与能量转换控制于一体,且具备储能系统能效优化功能的全钒液流电池储能监控系统,该系统可准确反映电池SOC大小,并协调控制储能双向变流器功率和电池系统运行能耗。(3)提出了一种以高分子树脂和导电炭黑的均匀混合物为基材,以金属微粒悬浮液为导电剂,采用模压成型工艺兼具高强度和高导电率特性的导电塑料双极板制备方法。国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司研究开发了可提高全钒液流电池电极活性的石墨毡改性技术,优化了电堆结构,使电堆能量效率达到75%以上,在此基础上建设了100kW/2h全钒液流电池储能系统,其中监控系统集成了电池管理系统和储能变流器控制系统,实现了一体化联动控制,提高了系统运行效率。开发了全钒液流电池储能应用工程化检测评价技术平台,建立全钒液流电池储能系统指标数据库和评价方法,完成了全钒液流电池储能系统在分布式发电和微电网的试点应用。全钒液流电池储能系统作为面向电网级储能应用而开发的一种化工型电池储能系统,具有管理简单、单体一致性好、运行安全、功率和容量可以独立设计、使用寿命长等优点,在新能源接入、智能电网建设等领域具有广阔的应用前景。依托崇阳京钒科技有限公司、南通一隆电力设备科技有限公司及武汉未来科技城智能电网综合工程,全钒液流电池储能系统成功应用于分布式风力、光伏发电/微电网中,解决了间歇式电源接入电网带来的冲击,实现了平抑光伏发电的波动、瞬间调频、调压、平衡负载、削峰填谷等作用,提高了供电质量。目前正在蒙东电网末端的薄弱环节建设百千瓦级全钒液流电池储能系统。基于本项目的研究成果和结论,全钒液流电池储能技术研究方面还分别存在以下几个问题有待深入研究:(1)能量效率亟待提高。分析全钒液流电池储能系统中影响能效的各种因素,以及所占权重,从电堆材料分选组合、结构设计、管路系统流场及电场分布、系统热管理、运行控制等方面进行综合能效优化;(2)模块化系统的开发。通过电堆、管路系统、传感元器件和能量转换系统的紧凑型设计,以及各单元的载荷布局和运行协调控制,实现全钒液流电池储能系统作为一个独立电气模块与外界的互联互动,减少了应用现场的基础施工量和时间,增加了储能系统可移动性,还可以通过多模块的有机组合,实现不同功率等级和容量的叠加应用,可扩展储能系统的应用适应性;同时,标准化的储能模块可批量化生产,进而降低单位建设成本,提高系统的性价比,促进全钒液流电池储能系统在分布式储能领域中的应用。(3)预测模型的开发。研究并建立电堆漏电电流、流体分配及电流密度分配数学模型,提高电堆能量效率,发展电堆放大综合性能预测模型;研究隔膜、双极板、反应电极以及液流框等电堆关键材料,在温度、流量、压力等极端使用条件下的性能动态发展规律,发展电堆性能预测模型。(4)高比能量电解液的制备。通过改善优化电解液制备工艺、添加剂的选取以及其他混酸体系的研究,提高电解液浓度,研发高比能量电解液。

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