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2025年, 第14卷, 第8期　刊出日期：2025-08-28 上一期   



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本期栏目： 短时高频高功率储能专辑　 储能材料与器件　 储能系统与工程　 储能测试与评价　 储能技术经济性分析　 　

短时高频高功率储能专辑

基于一阶RC模型的高频超级电容器电容成分分析 范亚锋, 易宗琳, 谢莉婧, 李晓明, 苏方远 2025 (8):  2903-2912.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0460 摘要 ( 57 )   HTML ( 0 )   PDF(3702KB) ( 257 )   电化学阻抗谱(EIS)作为表征电极材料及电化学储能器件动力学行为的核心工具，可有效解析高频超级电容器中电荷转移与物质传输的耦合过程。为定量解析高频电容成分，本工作首先利用一阶RC模型提取电化学阻抗谱中能准确反映高频超级电容器性能的特征参数，随后将实测EIS数据作为特征输入参量，利用遗传算法对电容组分进行全局优化拟合，实现高频电容成分的定量解耦。为了验证该方法的普适性，选取石墨烯膜、碳纳米管膜、炭化三聚氰胺泡沫及商业化YP50F多孔炭为模型电极，开展高频EIS测试，并基于实测EIS数据开展电容成分分析。分析结果表明，高频电容呈现多弛豫特性——能量存储过程可解耦为CDebye、CHN和CRBM弛豫过程，同时阐明弱短程离子相互作用是超级电容器优异高频响应性能的关键。本研究揭示了高频超级电容器电容成分的物理起源，所提出的分析方法为高频超级电容器材料筛选与界面工程提供了理论工具。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

预锂化对AC//Nb2O5 型锂离子电容器性能的影响 范羚羚, 刘中柱, 杨重阳 2025 (8):  2913-2924.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0683 摘要 ( 27 )   HTML ( 0 )   PDF(3106KB) ( 17 )   锂离子电容器作为一种新型储能器件，可以填补高功率器件和高能量器件之间的技术空白。本工作以活性炭(AC)为正极，正交晶相五氧化二铌(T-Nb2O5)为负极组装为软包装的锂离子电容器，研究预锂量对该种器件在不同正负极质量比下(P/N比)的影响。结果表明，通过预锂化，可以有效提高该种器件的电化学性能，不论采用何种P/N比，预锂量提高至60%后，开路电位均可提高到1.5 V以上，首次库仑效率可提高至80%以上，在有效提高材料克容量的同时具备更小的内阻，循环伏安曲线具有典型的电容特征，常温搁置33天后电压保持能力仍有75%及以上，在100C大倍率条件下的容量保持率高达95%以上，3000次循环后的容量保持率均高于90%。P/N比越高对该种器件性能更有利，具体表现为首次库仑效率更高，自放电中具有更高的电压保持能力，其中P/N比最大的锂离子电容器(P/N=1.1)预锂60%后，在103.2 W/kg的功率密度下可发挥30.4 Wh/kg的能量密度，在2098.1 W/kg的功率密度下能量密度仍旧有29.4 Wh/kg，具有稳定输出。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

MW级飞轮电机转子中空轴内通流散热实验研究 李博文, 文贤馗, 范强, 古庭赟, 史正军, 张晓寅 2025 (8):  2925-2931.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0518 摘要 ( 46 )   HTML ( 0 )   PDF(1732KB) ( 8 )   针对真空环境下大容量飞轮储能系统电机转子的散热难题，本工作基于1.25 MW飞轮储能机组，提出了飞轮电机转子中空轴内通流散热方案，以降低转子温升。首先，基于热传导方程和对流传热方程建立了转子轴系温度场数学模型。理论计算表明，在无冷却工况下，转子表面温度随运行时间呈线性增长；而采用轴内通流散热方案后，转子温度最终可稳定在一定值。为验证所提方案的可行性和有效性，建立了真空飞轮电机转子轴内通流散热实验台。实验结果表明，轴内通流散热方案能够有效抑制转子温升。进一步研究表明，增加导热油流量可增强散热效果，提升转速能有效控制转子温升，且加热功率与温升速率呈线性正相关。本工作可为高功率密度转子热管理设计提供理论依据与工程实践参考。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

飞轮储能系统磁轴承电磁特性与温升特性分析 文贤馗, 李博文, 史正军, 叶华洋, 庞玲蓉, 张晓寅 2025 (8):  2932-2941.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0523 摘要 ( 71 )   HTML ( 0 )   PDF(4786KB) ( 14 )   飞轮储能系统通过电机加速飞轮将电能转化为动能存储或减速制动发电释放动能，并依靠电力电子装置控制电机的加速或减速实现动能与电能的双向转换，具有响应快、充放频次高、转换效率高、寿命长等特点，广泛应用于电力调频、能量回收、不间断供电等领域。本工作提出一种大功率飞轮储能系统磁轴承的设计方案，采用径向和轴向重载电磁轴承相结合的支承方式。运用有限元数值计算手段，系统开展该装置的电磁特性分析。通过建立多物理场耦合模型，实现电磁场与温度场的双向耦合仿真，从而全面评估磁轴承在不同电流下的温度分布。结果表明，所设计的重载电磁轴承性能满足设计要求，自然空冷的方式能保证系统安全运行。减小电流有助于提升热安全性，但会降低电磁力，因此，飞轮储能系统磁轴承设计需在热管理与电磁性能之间实现合理权衡。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

超高功率锂离子电池脉冲性能研究 高蕾, 顾洪汇, 张益明, 黄伟, 陆海燕, 周琳, 顾梅嵘 2025 (8):  2942-2949.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0485 摘要 ( 88 )   HTML ( 0 )   PDF(5819KB) ( 48 )   针对某些特殊应用场景对百C级超高倍率脉冲放电性能的需求，短时高频高功率储能技术成为解决特种能源问题的关键。本工作从隔膜、导电剂、集流引出结构设计、混料工艺、负极复合体系等多维度展开研究，降低锂离子电池在超高倍率脉冲放电工况下的欧姆极化，实现脉冲放电初期电池的快速响应。研究发现：高孔隙率湿法隔膜可以兼顾湿法基膜的高机械强度与干法基膜的快离子传输特性；气相生长碳纤维的瞬时导电响应较碳纳米管更迅速；在负极体系优化中，硬碳/石墨复合体系和SiO2/石墨复合体系的性能相反——前者表现出优异的极化抑制能力(150 C脉冲平台提升0.1 V)，但是影响比能量发挥，后者的优势在于减薄负极19.4%，提升了4%的比能量，脉冲倍率性能却有所减弱；混料工艺对比发现，不同的混料方式对于高导电剂含量的超薄电极的电池功率性能没有明显区别；对比了两种集流端子引出方式，结果发现两侧引流的电子路径和均一性优于顶部引流，更有利于减小欧姆压降。基于上述研究研制的超高功率锂离子电池，150 C@1 s脉冲放电平台维持在3.4 V以上。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于纳/微结构钴酸锂颗粒级配正极的超高功率锂离子电池 班宵汉, 周明霞, 胡洪瑞, 刘富亮, 马东伟, 石斌, 张校刚 2025 (8):  2950-2959.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0478 摘要 ( 94 )   HTML ( 0 )   PDF(4502KB) ( 33 )   纳米颗粒材料在增强快速充放电能力、优化功率密度等方面比微米粒子具有显著优势，但是其也存在首次库仑效率低、体积能量密度低、负载量低、循环稳定性差、制造过程复杂和成本高等缺点，限制了其应用。本工作采用简单湿法球磨工艺制备了纳米级钴酸锂材料(N-LCO)，并将其与微米级钴酸锂(M-LCO)进行颗粒级配，分析不同纳米级颗粒质量分数对颗粒级配材料(x%N-LCO)电化学性能的影响。借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学技术等表征测试手段，对比分析M-LCO和x%N-LCO材料的结构、形貌和电化学性能。结果表明，10%N-LCO颗粒级配材料具有较高的首次放电比容量(170.1 mAh/g)和首次库仑效率(93.83%)，10 C倍率放电容量保持率达79.30%，1 C充放电循环100周容量保持率为96.33%，循环性能优异。以10%N-LCO颗粒级配材料与商业化硬碳材料分别作为正负极活性材料组装的1.4 Ah软包锂离子电池，具有116.78 Wh/kg的比能量，200 C倍率放电容量保持率达78.57%，并且可以承受350 C倍率秒级和1000 C倍率毫秒级脉冲放电，1000 C倍率脉冲放电功率密度达88.44 kW/kg。本工作通过纳/微结构钴酸锂的颗粒级配实现了正极材料倍率性能极大提升，为短时高频高功率锂离子电池的设计和工程化研究提供指导。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

不同荷电区间钛酸锂电池循环容量衰减机制研究 钟晓晖, 李将渊, 陆玮, 张乾能, 张辉, 郑卓群, 解晶莹, 罗英 2025 (8):  2960-2969.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0387 摘要 ( 108 )   HTML ( 0 )   PDF(3365KB) ( 103 )   钛酸锂电池具有高安全、快速充放电能力以及长的循环寿命，在储能调频市场应用前景广阔。然而目前关于不同荷电状态下的高倍率循环老化研究较少。本工作面向短时高频次储能应用场景需求，以商用钛酸锂电池为研究对象，系统探究了在不同SOC区间上限和SOC区间下限循环条件下，以4 C倍率进行充放电循环老化的钛酸锂电池电化学性能演变规律，并通过容量增量曲线和电压微分曲线等无损分析手段，解析了钛酸锂电池容量热力学衰减的主导模式。实验结果表明，随着SOC区间上限条件的增加或SOC区间下限条件的降低，钛酸锂的循环容量显著降低。同时，高荷电区间下负极嵌锂深度的补偿以及恒压充电过程的修复作用，使得钛酸锂电池在高荷电区间的循环稳定性优于低荷电区间。对充电曲线的分析表明，钛酸锂电池容量衰减规律与SOC区间条件具有强相关性。活性锂损失是导致钛酸锂电池在(0~100%) SOC、(0~80%) SOC、(80%~100%) SOC区间循环发生容量衰减的主要因素。而(20%~100%) SOC区间循环的钛酸锂电池容量衰减主要由正极活性材料损失引起。这些工作揭示了SOC区间对钛酸锂电池高倍率循环容量衰减的影响规律，为推动钛酸锂电池在短时高频次储能场景的应用提供了理论指导。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

多端口能量路由器快速频率响应及稳定控制方法 孙召琴, 黎可, 杜杲娴, 胡晨, 牛萌, 朱真 2025 (8):  2970-2982.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0524 摘要 ( 42 )   HTML ( 0 )   PDF(6368KB) ( 10 )   为解决大量可再生新能源接入电网系统稳定性差、快速调频难的问题，本工作提出了一种适用于调频工况下的多端口能量路由器快速频率响应及稳定控制方法。首先，针对现有多端口能量路由器(小水电、光伏、储能及并网端口)调频控制策略易引发低频失稳问题，对能量路由器控制方法进行了分析，结合小信号阻抗建模方法，推导出多端口能量路由器各端口阻抗模型；然后，根据能量路由器各端口的等效阻抗模型，研究多端口能量路由器失稳及稳定运行机理，得出能量路由器现有调频控制策略易出现感性阻抗、容性阻抗及负阻尼阻抗交互，端口阻抗相交处的相位差大于180°、Nyguist图顺时针包围了(-1, 0j)点，系统易发生低频振荡失稳，而采用本工作所提新的能量路由器快速频率响应控制策略能保证端口阻抗相交处的相位差小于180°、Nyguist图不包围(-1, 0j)点，保证了系统稳定运行，为调频工况多端口能量路由器快速频率响应及稳定控制提供了理论指导及技术支撑；最后，通过仿真模拟验证了所提多端口能量路由器快速频率响应及稳定控制方法的正确性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能变流器跟网/构网无扰切换控制技术研究 李功强, 赵璐璐, 谢凤祥, 季永栋, 刘静佳, 陈彦桥, 金翼 2025 (8):  2983-2993.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0642 摘要 ( 25 )   HTML ( 0 )   PDF(5769KB) ( 31 )   储能系统采用单一的跟网型控制(GFL)或构网型控制(GFM)时难以适配复杂多变的电网需求，本工作提出一种适用于储能变流器单元的跟网/构网无扰切换控制方法，实现构网控制与跟网控制随外部环境变化的平滑切换。基于跟网/构网控制方式下的稳态矢量的关系，构建了包含功角观测、坐标系旋转、PI调节器初始化等关键模块的跟网/构网无扰切换控制方法；基于阻抗分析法，探究了两种控制模式下并网系统稳定性与电网短路比的关联机制，并提出在电网短路比动态变化时，可借助跟网/构网混合控制及无扰切换技术来提升系统稳定性；基于储能系统的Matlab/Simulink仿真模型开展仿真测试及分析。仿真结果表明，本工作所提的切换方法可使并网储能变流器在跟网控制模式与构网控制模式之间无扰切换，且兼具优异的系统响应性与稳定性。本研究有助于提升高功率高频充放电的构网型储能设备的运行灵活性，使其具备在离网/并网、强电网/弱电网等复杂多变场景中的自适应能力，最大程度地保障系统的安全稳定运行。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

超级电容产业化研究与应用综述 苏新凯, 赵璐璐, 陈彦桥, 王础, 陈换军, 金翼 2025 (8):  2994-3003.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0522 摘要 ( 55 )   HTML ( 0 )   PDF(7148KB) ( 61 )   我国能源结构转型背景下，新型电力系统对储能器件“快速响应-高频调节-本质安全”的需求日益凸显，超级电容作为典型功率型储能器件，因高功率密度、长循环寿命、宽温域工作能力及无枝晶生长导致的安全隐患等优势，逐渐受到广泛关注。本文系统综述其技术体系与应用进展。在单体研发方面，从双电层超级电容和混合型超级电容两类型出发，分析其典型现有技术路线与产品性能。在集成应用方面，论述超级电容在风机变桨系统、新能源配储、火储联合调频、独立储能、交通等领域的应用，并简述了如吊机等动力机械动能回收、数据中心后备电源、电力设备等其他场景的应用情况。最后，分析超级电容目前在能量密度、全寿命周期成本、应用场景等方面存在的瓶颈，判断未来研究重点将集中在开发新型材料体系、推动应用场景多元化以及“超级电容+”混合储能模式创新等三方面，需要通过体系与场景创新，以差异化的产品支撑超级电容在新型电力系统建设中更广泛的商业化应用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

赝电容超级电容器的理论模拟研究进展 邢甫旭, 覃琪, 王龙康, 黎裕冰, 徐帅凯, 莫唐明 2025 (8):  3004-3018.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0519 摘要 ( 91 )   HTML ( 0 )   PDF(12263KB) ( 39 )   赝电容器兼具高能量密度与高功率密度的独特优势，在储能领域备受关注。过去十年间，研究人员对赝电容材料的研发与性能提升取得了显著进展。然而，赝电容界面的复杂性和快速充放电特性使得传统实验表征难以全面揭示其离子传输与电荷转移机制，如何全面解析赝电容的微观机理，依然是该领域的难点问题。本综述系统梳理了赝电容理论的发展历程，重点厘清了其与双电层电容及电池行为的本质区别。基于近期的研究进展，深入探讨了理论模拟方法在赝电容机理研究中的关键作用，包括第一性原理计算、隐式溶剂化模型、分子动力学模拟、从头算分子动力学、连续介质输运模型以及多尺度耦合方法的应用。这些模拟技术为解析赝电容材料的界面反应动力学、离子传输机制及结构性能关系提供了重要理论支撑，为高性能赝电容器的设计指明了方向。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

人工智能在飞轮储能中的应用 魏路, 冷至益, 叶佳, 徐玉杰, 陈海生 2025 (8):  3019-3027.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0658 摘要 ( 36 )   HTML ( 0 )   PDF(726KB) ( 14 )   飞轮储能系统(FESS)凭借高功率密度、长寿命、快速响应和环境友好等特性，在电网调频、惯量支撑、高频调峰等领域具有突出优势。飞轮储能系统面临着低成本高可靠设计、高速永磁电机和磁悬浮控制稳定性、在线故障预测以及多机并联阵列控制等问题。本文通过对近期相关文献的探讨，综述了人工智能技术在飞轮储能系统设计优化、电机控制、磁悬浮控制、并网控制及故障诊断等环节的应用，着重介绍了神经网络等算法在复合材料转子建模分析、永磁同步电机多参数协同优化设计、永磁同步电机多工况效率优化与转速观测、电磁轴承控制器算法、并网鲁棒性与分布式协同控制、调频控制策略、轴承故障诊断与预警等技术方向中的应用，并讨论大模型结合、多技术协同优化等未来发展方向，期望为飞轮储能系统的智能化研究和发展提供参考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂离子电池功率状态预测方法研究进展 李鹏举, 陈晓宇, 谢佳, 沈佳妮, 贺益君 2025 (8):  3028-3036.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0549 摘要 ( 96 )   HTML ( 0 )   PDF(722KB) ( 37 )   随着锂离子电池的广泛应用，电池功率状态(state of power, SOP)预测作为保障电池高效、安全运行的关键技术，其重要性日益凸显。本文系统综述了SOP预测方法，对查表法、机理模型法、等效电路模型法和数据驱动法四类方法进行了梳理，并对模组SOP预测进行了探讨。查表法简单直接，但需要多次充放电实验、时间成本较高、使用工况单一；机理模型法基于多孔电极理论和浓溶液理论，通过偏微分方程精确描述电池内部反应机制，可对电池内部参数进行考量，但计算复杂度高；等效电路模型法采用电路元件模拟电池动态响应，易与电压、电流、荷电状态等参数约束结合，兼顾精度与计算效率；数据驱动法利用机器学习算法直接从运行数据构建SOP预测模型，或结合传统机理模型构建混合模型实施SOP预测，预测性能依赖于数据质量和数量。在模组SOP预测方面，重点阐述了电池不一致性对模组功率的影响，并对其解决思路进行了分析。最后，对现有挑战和未来发展方向进行总结。当前SOP预测技术仍面临四个主要挑战：一是应用于储能场景时存在局限性；二是预测精度和计算效率难以满足应用需求；三是电池老化过程中易发生模型失配问题，影响预测精度；四是模组层面电池一致性差异，增加了预测难度。为应对上述挑战，未来SOP预测技术将朝着高精度建模和求解策略优化、模型参数与约束边界动态更新以及“短板电池识别-特征单体建模-模型参数动态更新”等方向发展，为储能系统提供更安全、更高效的电池管理解决方案。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能锂离子电池系统热失控诱发电弧研究进展 徐成善, 孙烨, 杨智凯, 赵明强, 李亚伦, 冯旭宁, 王贺武, 卢兰光, 欧阳明高 2025 (8):  3037-3050.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0552 摘要 ( 101 )   HTML ( 0 )   PDF(12691KB) ( 79 )   在全球能源转型加速推进的背景下，大规模储能电站的安全运行面临严峻挑战，其中由热失控诱发的电弧故障因其高温、高能量特性，成为了加剧火灾爆炸风险的核心致灾因素。本文回顾了近年来对储能系统电弧形成机理以及电弧对电池热失控影响的相关研究，全面综述了储能电池系统中电池热失控特性与各类电弧故障之间的联系，系统总结了储能系统中电弧形成的多路径耦合机理：当电气安全间距小于电弧临界击穿距离时，高温或机械破坏引发的绝缘失效可导致气体介质放电；热失控喷发的高温气体、颗粒物、电解液可显著降低绝缘强度，改变局部介质环境；电连接点松动或化学腐蚀引发的结构劣化会导致绝缘破损并演化为持续电弧。但目前电弧诱发机制研究仍存在局限性：发生方式以喷发物为介质触发为主，触发位置发生在电池安全阀和极柱上，对电弧发生机理和以电解液为介质触发等研究不足。在电池电弧仿真领域，基于磁流体动力学的电弧多物理场模型虽能表征电弧稳定燃烧后的温度场、磁场与流场的耦合特征，但仍难以准确模拟热失控过程中电弧动态触发行为，因此，急需发展融合“热-电-力-化学”多场耦合的智能仿真模型，为储能系统电弧灾害防控提供理论支撑与技术思路。本文旨在加深对储能电池系统电弧发生特征理解，并为提高系统电气安全提供思路，促进储能系统的高安全性发展。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

助力钠电池储能：预钠化技术研究新进展 向靖宇, 钟伟, 程时杰, 谢佳 2025 (8):  3051-3064.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0399 摘要 ( 114 )   HTML ( 0 )   PDF(13495KB) ( 41 )   钠与锂具有相似的物理化学性质，且钠资源储量丰富、分布广泛，因此钠离子电池被认为是锂离子电池储能体系的重要补充，在大规模储能应用和短时高频储能应用中展现出广阔前景。然而，储钠负极材料的初始库仑效率(ICE)普遍较低，无法发挥其理论容量。预钠化技术作为目前最有效的活性钠补偿策略之一，可有效弥补活性钠的损失。本文全面分析了近年来预钠化技术面临的主要挑战，总结了针对挑战所提出的新方法，并根据各类钠源的氧化还原性质，将目前的预钠化技术分为还原型预钠化技术和氧化型预钠化技术，对比了各类预钠化方法的优缺点及工业化难度，重点分析阐述了各类预钠化技术的作用机理和研究现状，展望了预钠化技术的发展前景。旨在深化对预钠化技术的理解，为优化和开发适用于高功率场景的可规模化应用的新型预钠化技术提供理论指导和创新思路。结合现有研究成果，提出固态氧化型预钠化材料有望实现全生命周期多次补钠，为实现高功率、高能量密度钠离子电池提供技术基础。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

功率曲线分解方法研究综述 刘谭盈, 孙振新, 魏良杰, 刘辉, 张利平, 王础 2025 (8):  3065-3077.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0502 摘要 ( 63 )   HTML ( 0 )   PDF(1284KB) ( 24 )   在风光电并网遭遇诸多挑战的背景下，储能技术作为提升新能源消纳能力、增强电力系统调节灵活性的关键手段，其功率曲线分解方法也逐步被应用到混合储能配置优化问题中。本文阐述了多种储能功率曲线分解技术的研究及其在储能领域的相关应用，包括传统曲线分解方法和以方波基为基底的曲线分解方法。首先，本文回顾了4种传统功率曲线分解方法，并介绍了相关研究人员在储能技术领域的应用，分析了国内外的研究现状，指出了目前研究在适配混合储能特性方面仍存在一定不足，得出了需根据储能装置在充放电过程中具有快速存储和释放电能，以及单一储能装置的功率曲线呈现矩阵波形的特性进行配置的结论。本文提出了基于3种以方波基为变换形式的变换储能功率曲线分解、变换和分析方法，并介绍了其基本原理与其在储能配置中的应用。最后，针对当前储能功率曲线分解仍存在的问题，本文做了相关的总结与展望。本文为储能配置优化提供理论支持，对于提升储能功率曲线分解的精准性、保障储能系统在不同运行场景下发挥最优效用具有重要意义。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

用于电力系统调频的超级电容储能系统 徐彩莹, 唐毓振, 李秋雨, 杨浩岳, 陈洋, 杨恒昭 2025 (8):  3078-3089.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0535 摘要 ( 144 )   HTML ( 0 )   PDF(1105KB) ( 38 )   随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高，其间歇性和不确定性对电力系统的频率稳定性产生了深刻影响。作为一种新型储能技术，超级电容具有功率密度高、循环寿命长、工作温区宽等优点，可作为提升电力系统调频能力的重要手段。本文概述了用于电力系统调频的超级电容储能系统。首先，介绍了电力系统的调频需求以及使用超级电容储能系统进行调频的优势。其次，整理了用于电力系统调频的超级电容储能系统的控制策略和容量配置方法。其中，控制策略涵盖了下垂控制等经典控制方法和模型预测控制等先进控制策略。容量配置方法归纳了基于规则的方法和基于优化的方法。然后，梳理了使用超级电容储能系统进行电力系统调频的工程案例，着重分析了以“超级电容+锂离子电池”为代表的混合储能系统的系统架构、运行模式、经济性等。最后，对超级电容调频技术进行了展望，给出了目前学术界和产业界尚需加强合作、协同攻关的建议以推动该技术的大规模应用和高质量发展。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能材料与器件

电容型锂离子电池的球头压痕对其安全性研究 杨斌, 杨军, 徐浪, 温浩伟, 刘登锋, 阮殿波 2025 (8):  3090-3099.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0020 摘要 ( 86 )   HTML ( 0 )   PDF(7796KB) ( 154 )   电池受局部挤压是造成汽车碰撞引发热失控的主要原因之一。为揭示电容型锂离子电池在受到局部压痕时的失效机理，本工作以正极为镍钴锰酸锂@活性炭复合材料、负极为软碳/石墨复合材料体系的电容型18650锂离子电池进行球头压痕实验，探究电池失效过程及温度演变规律，并讨论SOC、压痕位置对电池安全的影响以及受损电池的安全隐患。结果表明，峰值载荷数据随着SOC的增大而逐渐减小，内短路变形量随SOC增大而逐渐降低；靠近电池正极一端受到损伤时更易引发热失控现象，且损伤的面积增加，温度也随之更高。当压痕深度达到临界值时，电池在径向出现层间屈曲弯折与裂纹、轴向极片出现破损现象，电池嵌锂脱锂能力大幅下降，自放电现象严重。本工作为电池的短路位置和易破坏区域提供有效参考，为电池包的安全性设计提供理论依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

非均匀泡沫铜强化相变材料蓄热特性的数值分析 袁艳平, 高启发, 张楠, 孙钦荣 2025 (8):  3100-3109.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0132 摘要 ( 175 )   HTML ( 0 )   PDF(5929KB) ( 11 )   泡沫铜的高导热可以强化相变材料的导热传热，但其孔隙结构会阻碍相变材料的对流传热。为了优化其对相变材料的传热强化效能，本工作提出构建梯度孔隙的泡沫铜优化其对相变材料传热特性，并通过数值仿真方法研究了泡沫铜孔隙梯度方向和跨度对相变材料传热的影响。结果表明，一维水平方向梯度均可以强化相变材料的传热，正向梯度的传热速率随孔隙跨度的增加而增加，而负向梯度的传热速率随孔隙跨度的增加而降低，在负向4%的跨度下最大提高了5.8%。一维垂直方向梯度下，正向梯度表现出较好的强化效果，且在跨度10%时传热速率最大提高了11.5%。二维梯度孔隙传热特性研究结果显示，底部设置较低的孔隙率可以增加传热速率，最大提高了5.5%。综合发现，一维垂直正向梯度泡沫铜在10%的孔隙跨度下具有更好的强化效果。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

氮化钒基电极材料的制备及其在超级电容器中的应用进展 刘宏辉, 李冬辉, 钱其峰, 肖凌超, 熊磊, 陈仲国 2025 (8):  3110-3121.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0169 摘要 ( 151 )   HTML ( 0 )   PDF(11998KB) ( 18 )   氮化钒(VN)具有极高的理论比容量、良好的电子导电性及较宽的工作电压窗口，被认为是理想的超级电容器电极材料之一。然而，现有制备方法所得VN材料存在比表面积小、表面结构致密、电化学活性差等问题，导致其实际比容量低、倍率性能差、循环寿命短。本文通过对近年来相关文献的分析，综述了VN储能机理及制备方法，探讨了VN表面组成、结构和形貌对其比容量、倍率性能及循环稳定性的影响机制，总结了改善VN电化学性能的方法，着重介绍了构建微纳结构和构筑纳米复合材料两种策略。对于提高VN比容量和倍率性能，介绍了构建纳米晶、纳米带、纳米纤维、纳米棒等策略；对于提高VN导电性，介绍了构建VN/多孔碳、VN@碳、VN/碳纳米管、VN/石墨烯、VN/其他过渡金属氮化物等纳米复合材料策略，重点分析了微纳结构及构筑纳米复合材料对VN比容量、倍率性能及循环稳定性的影响机制。本文通过综述当前VN材料改进方法，分析了现有策略存在问题，展望了VN基电极材料的研究方向及发展趋势。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高比容量富锂单晶材料的研究进展 李晶晶, 蒋丹枫, 李嘉鑫, 闫婕, 申长洁 2025 (8):  3122-3137.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0289 摘要 ( 89 )   HTML ( 0 )   PDF(14846KB) ( 23 )   富锂层状氧化物材料因其高比容量和低成本优势，被视为突破锂离子电池能量密度低瓶颈的下一代正极材料。传统多晶团聚体形貌的富锂材料在长循环过程中面临结构重构引发的颗粒粉化、晶格氧不可逆析出等本征缺陷，导致电极/电解质界面持续恶化与容量衰减。单晶化通过消除晶界应力效应，被证实是缓解上述衰退机制的有效途径。本文回顾了高镍单晶材料在结构和电化学性能方面的独特优势，系统对比了富锂单晶与多晶材料在关键性能指标的差异，重点构建了首次库仑效率、结构稳定性、循环后形貌演变及界面副反应诱导的产气行为等多维度评估体系，围绕高温固相法、熔融盐辅助法、水热/溶剂热法等主流合成技术，阐述了其合成工艺中关键参数对晶体形貌的影响。此外，本文进一步总结了富锂单晶材料的改性策略及研究进展，元素掺杂、表面包覆、结构构筑等优化策略均可显著提高富锂单晶材料的结构稳定性和电化学性能。最后，对富锂单晶材料未来的发展方向进行了总结和展望，为高能量密度锂离子电池的开发与应用提供了理论依据和技术支持。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能系统与工程

基于强化学习-模型预测控制（RL-MPC）的分布式储能协同一次调频控制方法 马骞, 肖亮, 程冰, 高琴, 刘春晓, 朱益华, 李成翔 2025 (8):  3138-3148.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0296 摘要 ( 150 )   HTML ( 0 )   PDF(1424KB) ( 18 )   为改善配电网频率特性，充分发挥分布式储能系统的快速响应优势，提出了一种基于强化学习-模型预测控制(reinforcement learning-model predictive control, RL-MPC)的分布式储能协同一次调频控制方法。首先根据分布式储能的频率响应特性、荷电状态(SOC)、功率控制策略，建立了含分布式储能并网的一次调频控制模型；然后通过构建分层混合控制架构，上层采用深度强化学习(deep reinforcement learning, DRL)动态优化MPC权重矩阵，实时感知频率偏差、变化率及储能荷电状态分布熵值，下层采用分布式MPC滚动求解多节点储能出力序列，并引入图注意力网络(graph attention network, GAT)实现通信拓扑自适应优化，降低分布式储能协同控制的计算复杂度，提升策略泛化能力；最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提方法能够有效提升分布式储能的一次调频响应速度和控制精度，增强电力系统的稳定性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于量子增强混合时空图神经网络的混合储能系统自适应频率调节方法 徐鹤勇, 郑铁军, 丁圣权, 蒙飞, 张越, 杨家麒 2025 (8):  3149-3159.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0408 摘要 ( 47 )   HTML ( 0 )   PDF(1390KB) ( 6 )   随着可再生能源的大规模并网，电力系统频率调节面临前所未有的挑战。本研究提出了一种基于量子增强深度强化学习和时空图神经网络(quantum-enhanced deep reinforcement learning and spatio-temporal graph neural networks，QE-DRL-ST-GNN)的混合储能系统自适应频率调节方法，旨在提高多时间尺度下的电网频率调节性能。该方法创新性地将量子计算与深度强化学习和图神经网络相结合，克服了传统方法在处理高维状态空间和复杂时空依赖性方面的局限性。QE-DRL-ST-GNN采用量子状态编码来表示系统状态，利用量子图的卷积提取时空特征，并通过量子变分算法优化强化学习策略。此外，本研究还设计了一种自适应量子电路生成机制，可以根据系统的动态特性自动调整量子电路结构。案例分析结果表明，与传统的量子增强深度强化学习(quantum-enhanced deep reinforcement learning，QE-DRL)方法相比，QE-DRL-ST-GNN方法在极端情况下频率偏差控制在0.05 Hz，而传统DRL方法为0.15 Hz，提高了66.67%；在调节时间方面，QE-DRL-ST-GNN方法在复杂场景中仅需1.67 s，比传统DRL方法缩短47%；与传统DRL方法的83%相比，QE-DRL-ST-GNN方法在极端情况下提高了13%。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

孤岛直流微电网分布式储能单元SOC均衡下垂控制策略研究 武小兰, 杨永智, 白志峰, 郭海长, 郭桂芳, 张锦华 2025 (8):  3160-3169.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0047 摘要 ( 164 )   HTML ( 0 )   PDF(3492KB) ( 13 )   针对孤岛直流微电网中分布式储能单元荷电状态(SOC)的不一致性可能导致储能单元功率分配不准确和SOC失衡，从而降低电池寿命的问题，提出了一种基于电压补偿的孤岛直流微电网分布式储能单元SOC均衡下垂控制策略。该策略的控制结构分为主控制层和二次控制层。主控制层通过下垂控制实现电压稳定的基本功能，二次控制层引入电压补偿项，该补偿项由带均衡调节的反正切函数得到，旨在使电池的荷电状态和容量实现精确的电流共享，最终使各电池的SOC逐步收敛至平均值，并使输出电压的平均值与微电网标称电压一致。仿真和实验结果表明，该策略具有控制结构简单、通信负担小的优点，有效提高了储能单元的SOC均衡精度，同时避免了储能单元的过充与过放。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

考虑电动汽车的新型电力系统源荷日前-日内低碳优化调度 李若琼, 司宇杰, 李欣 2025 (8):  3170-3184.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0027 摘要 ( 94 )   HTML ( 0 )   PDF(5540KB) ( 7 )   电动汽车作为柔性负荷参与新型电力系统的优化调度可提高新能源消纳，为加快构建新型电力系统提供了一种新途径。针对电动汽车同时参与价格型需求响应与激励型需求响应的新型电力系统源荷低碳优化调度问题，本工作基于麻雀搜索算法优化卷积长短时记忆神经网络，给出一种考虑电动汽车需求响应特性的新型电力系统源荷日前-日内低碳优化调度方法。首先，对新能源和基本负荷历史数据利用麻雀搜索算法优化卷积长短时记忆神经网络进行预测，降低源荷两侧的不确定性对新型电力系统日前-日内优化调度的影响；其次，以电动汽车参与需求响应的充电特性，将电动汽车分为三类充电模式，考虑阶梯式碳交易的系统总成本和污染气体排放最优为目标构建源荷互动的日前-日内两阶段低碳环境经济调度模型；最后，利用改进多目标灰狼算法对模型进行求解。算例分析选取典型日的光伏、风电与负荷数据，并综合考虑了电动汽车不同充电模式的需求响应特性。通过4种运行场景下的优化调度结果可知，场景4与场景1相比，较传统方法总成本降低10.3%、污染物排放减少10.9%、新能源消纳提高4.2%，日前-日内低碳优化调度方法可有效提高新能源消纳和新型电力系统的低碳环境经济综合效益。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于中高温烟气余热回收的固体显热储热装置热性能实验研究 陈久林, 薛晓迪, 王丽, 邢至珏 2025 (8):  3185-3193.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0110 摘要 ( 77 )   HTML ( 0 )   PDF(5050KB) ( 9 )   针对工业烟气余热含尘量高、波动性大导致的利用率较低的问题，以高温混凝土为储热介质，开发一款新型卧式烟气-固体显热储热装置，设计并搭建钢铁烧结环冷烟气余热存储中试系统，并对储热装置的温度分布、阻力特性、瞬时能量效率、充放热效率及㶲效率等指标进行实验研究。结果表明：在充/放热过程中，储热模块沿轴向出现明显的斜温层分布，越靠近充热入口，温度越高，径向储热模块的温度分布较为均匀；该储热装置具有较低的压降损失，充热过程中压降逐渐升高，放热过程中压降逐渐降低。瞬时能量效率及换热功率均随充热及放热时间的推移逐渐降低，采用较低烟气流量可获取更加平稳的瞬时能量效率，延长换热时长，并降低装置压降，但会导致换热功率降低，实际运行时需结合具体应用需求选取适宜的流速进行调控。在储热系统运行稳定后，储热装置的储热量、热效率和㶲效率分别为1376 kWh、93.02%和91.7%，平行板式储换热结构实现了固体储热单元与含尘烟气间的高效换热，展现出良好的热性能，并有效解决了换热流道积灰堵塞的问题。该研究可为烟气-固体显热储热装置的规模化设计及应用提供实验依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能测试与评价

基于单体特征参数差异的电池组热特性和热一致性研究 张腾, 常国峰 2025 (8):  3194-3206.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0127 摘要 ( 131 )   HTML ( 0 )   PDF(3459KB) ( 25 )   锂电池组内单体特征参数(SOC、容量与内阻)的差异通过电-热耦合作用可能导致电池组的热分布不均，影响其性能和安全。本文考虑了锂电池在不同温度和放电深度下的动态特性，构建了电池组的二阶RC等效电路-热耦合模型，通过数值模拟分析了单体SOC、容量和内阻不一致性对并联和串联电池组热特性的影响，最终量化了不同连接模式下电池组的能量释放能力、发热率及温度分布差异。研究结果显示，SOC不一致时，并联电池组因自平衡效应释放能量379.575 Ah，高于串联电池组的366.024 Ah，但其发热率标准差和最高温度标准差分别为2.265 W和0.62 ℃，显著高于串联电池组的0.475 W和0.275 ℃，表明串联结构在热一致性上更具优势。容量不一致时，并联电池组因支路电流差异导致发热率波动更大，其温度标准差为0.421 ℃，较串联的0.233 ℃高0.188 ℃，且最大温差分别为1.222 ℃和0.670 ℃，进一步凸显串联的热均匀性。内阻不一致时，串联电池组平均温度为33.233 ℃，略高于并联的33.204 ℃，但其温度标准差和发热率标准差则为0.19 ℃和0.097 W，均低于并联的0.215 ℃和0.405 W，说明串联模式能有效抑制内阻差异引发的热不均衡现象。进一步量化对比表明，SOC不一致对热一致性的影响最为显著，并联与串联的发热率最大差值分别为6.499 W和1.261 W；容量不一致导致并联电池组最高温度差达到1.222 ℃，为串联的1.8倍；内阻不一致下，串联电池组温度标准差仅为并联的88%。研究结论表明，串联电池组在单体特征参数差异下均表现出更优的热一致性，而并联模式虽能够释放更多能量，但需通过强化热管理以应对更高的温度波动风险。本研究为电动汽车电池组热模型优化及冷却系统设计提供了关键数据支撑，对提升电池安全性与寿命具有重要参考价值。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

局域高浓度电解质溶剂化结构与离子迁移行为模拟研究 庞超, 丁爽, 张晓琨, 向勇 2025 (8):  3207-3215.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0120 摘要 ( 117 )   HTML ( 0 )   PDF(6792KB) ( 17 )   针对电解质分子间相互作用对Li+输运行为影响尚不明确的问题，本工作通过分子动力学(MD)模拟研究了局域高浓度电解质(LHCE)的非均相结构。以1, 1, 2, 2-四氟乙基-2, 2, 3, 3-四氟丙基醚(D2)作为稀释剂，构建了LHCE模型，并深入分析了溶剂分子与稀释剂之间的相互作用，以探讨其对Li+配位结构和迁移行为的影响。研究结果表明，Li+通过重复的离子解离/缔合跳跃机制进行迁移，并通过D2-CIP(阴离子配位单个Li+)界面处加速迁移，D2分子充当了快速传导路径的载体。此外，发现LiFSI∶DME∶D2(摩尔比)为1∶1.2∶2的电解质配方，存在离子迁移速率极点(转折)效应，并显著增强了锂盐的抗还原性及离子迁移速率。该研究为开发高浓度电解质(HCE)的新型稀释策略提供了重要的理论依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能技术经济性分析

基于产消者随机博弈决策的共享储能协同优化 张帅, 张涛, 裴玮, 马腾飞, 肖浩, 施婕, 何传鑫 2025 (8):  3216-3228.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0054 摘要 ( 106 )   HTML ( 0 )   PDF(1435KB) ( 75 )   随着共享储能运营模式的不断发展，其已逐渐成为促进产消者点对点交易、提高经济效益的重要手段。但是产消者之间交易行为的不确定性，以及与共享储能之间复杂的交互关系，增加了点对点交易及共享储能优化运行的难度。基于此，本工作提出了一种基于产消者随机博弈决策的共享储能协同优化方法。为应对多产消者交易互动中的强不确定性问题，以产消者经济效益最大化为目标，构建了基于随机博弈的产消者点对点交易决策模型。通过利用随机博弈中的Markov决策过程对产消者进行多阶段交易行为建模，降低了不确定性对点对点交易的影响。并结合供需比价格机制计算最优交易价格，优化交易策略。将优化后的产消者群体视作一个联盟，与共享储能进行交易，考虑共享储能的运行特点，进一步通过最大化经济效益优化共享储能的充放电策略，解决了产消者与共享储能之间的协同优化问题，进而实现双方经济效益的最大化。最后通过仿真验证，证明了本工作提出方法的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

本期中英文目录及主编寄语 2025 (8):  0.  摘要 ( 19 )   PDF(2159KB) ( 5 )   相关文章 | 计量指标