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    2025年, 第14卷, 第4期 刊出日期:2025-04-28 上一期   
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    本期中英文目录及主编寄语
    2025 (4):  0. 
    摘要 ( 21 )   PDF(2224KB) ( 33 )  
    相关文章 | 计量指标
    储能材料与器件
    多功能电解液添加剂26-吡啶二甲腈稳定高电压钴酸锂
    廖兴群, 杨睿, 于立娟, 胡大林, 肖峰, 胡菁, 卢周广
    2025 (4):  1331-1339.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0988
    摘要 ( 133 )   HTML ( 14 )   PDF(4521KB) ( 70 )  

    针对高电压下钴酸锂(LCO)中晶体结构的快速破坏和界面副反应的加剧导致高压LCO性能快速衰减的问题,本研究创新性地引入一种可调控电极/电解液界面稳定性的多功能电解液添加剂——2,6-吡啶二甲腈(DCPY)来克服这一挑战。借助扫描电子显微技术(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和电化学技术等表征测试手段,对比分析引入和未引入DCPY添加剂电池电极界面、电解液物性和电化学性能,并结合理论计算分析DCPY添加剂的作用机制。结果发现,DCPY作为多功能电解液添加剂,能够同时在正、负极表面构建一层高度稳定的界面膜,从而有效遏制电极/电解液界面副反应及过渡金属的溶解和沉积。此外,DCPY的吡啶基官能团能够与电解液中的五氟化磷(PF5)作用,显著降低了氢氟酸(HF)对正负极界面的腐蚀,从而有效改善商用钴酸锂软包电池的高电压稳定性。得益于上述优势,在基础电解液(Base)中添加0.5% DCPY后,商用软包全电池(Base+DCPY)的循环性能达到最优,在25 ℃下循环800次后,容量保持率从80%提高到90%;45 ℃下循环600次,容量保持率由80%提升到85%。与此同时,DCPY的存在还能明显改善电池高温下的产气现象。此外,当工作电压提升至4.55 V时,LCO//Gr(石墨)软包全电池依然展现出良好的高温循环稳定性。这项工作为高能量密度的高压储能电池提供了一种实用的策略。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    硅氧烷溶剂应用于高电压锂金属电池及电化学性能
    黄德权, 韦韬, 殷广达, 闻港, 侯爵, 梁毅
    2025 (4):  1340-1351.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0916
    摘要 ( 173 )   HTML ( 23 )   PDF(3148KB) ( 89 )  

    锂金属具有高理论比容量(3860 mAh/g),与高电压正极匹配构筑的锂金属电池可显著提升电池能量密度。但锂枝晶生长、不稳定的(SEI solid electrolyte interphase)膜及在DME(乙二醇二甲醚)醚类电解液中与高电压正极不兼容限制了高电压锂金属电池的应用。本工作通过引入硅氧烷基电解液取代DME醚类电解液,利用硅氧烷的高化学键能提升电解液的氧化稳定性使之兼容高电压正极材料。同时在硅氧烷基电解液中,Li+和FSI-阴离子之间呈现出较强的配位能力,有利于FSI-阴离子优先在锂金属表面上还原生成富含LiF的SEI膜,有效抑制锂枝晶的生长并提高Li+传输动力学。相比于DME电解液,电池在DMS-1(二甲基二甲氧基硅烷)硅氧烷电解液中呈现出更好的电化学性能。Li||Cu电池在1.0 mA/cm2的电流密度下可以稳定循环300圈。Li||LFP和Li||NCM811全电池在DMS-1电解液中也呈现出优异的电化学性能。Li||LFP电池在2.0 C下循环400次后,其放电比容量没有出现明显的容量衰减。Li||NCM811电池在1.0 C下循环300次后,其放电比容量保持率为83.0%,显示出优异的循环稳定性。本工作开发的硅氧烷基电解液,为构建长循环、高电压锂金属电池提供了一种有前景的策略。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能用锂离子电池老化过程监测:双层GeTe热电传感器
    李博文, 赵光金, 李雅敏, 杨宵, 张云潇, 董锐锋, 胡玉霞
    2025 (4):  1352-1361.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0919
    摘要 ( 84 )   HTML ( 6 )   PDF(4044KB) ( 32 )  

    储能电池的特性老化衰减及运行状态监督是保障储能电站安全运行的重要手段。本工作开发了一种基于双层GeTe热电材料的储能用锂离子电池老化过程检测及安全预警方法,这种方法利用热电材料两端的温差(ΔT)与热电感应信号之间的关系,能够精确识别电池内部微观层面上的“不可逆反应”。在电池热失控的早期阶段,热电传感器的响应电流可以上升到183.7 μA/μm,比标准工作条件下高出大约十倍,从而有效减少锂离子电池储能系统的异常老化和热失控风险。此外,研究还深入探讨了外部应力对这些双层GeTe热电设备灵敏度和可靠性的影响。研究发现,它们的响应信号对ΔT和温度升高表现出高度的敏感性。具体来说,在电池温差超过60 K之前,传感器的热电响应比率每变化10 K温度梯度就增加超过1.2倍。而且,即使在卷曲应力的影响下,热失控预警信号的强度仍然比正常工作条件下高出5倍以上,显示出设备出色的应力稳定性。研究结果表明,双层GeTe热电材料具有出色的热电传感能力、灵敏度和稳定性,使其成为监测能源存储用锂离子电池老化过程和早期检测热失控事件的有前景的候选材料。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    含碳雾滴燃烧制备微纳空心球型富锂锰基正极材料及性能研究
    陈志铭, 储爱民, 周子榆, 赵玉萍, 陈友明
    2025 (4):  1362-1368.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1014
    摘要 ( 72 )   HTML ( 3 )   PDF(2604KB) ( 57 )  

    为了满足市场对高容量锂离子电池正极材料的需求,运用含碳雾滴燃烧法制备C/Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2复合前驱体,通过煅烧除碳获得富锂锰基正极材料,并对比溶液燃烧法制备的样品。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜观测制备样品的微观形貌和晶体结构差异,使用电池测试系统和电化学工作站,对两种方法制备正极材料的电化学性能进行对比分析。结果表明,含碳雾滴燃烧制备的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2在0.1C倍率下首周放电比容量达到了390.89 mAh/g,在5C电流密度下,仍有185.06 mAh/g;1C倍率下循环充放电100周放电容量保持在108.78 mAh/g,展示了较好的容量与倍率性能,但其循环性能略低于溶液燃烧法制备的样品。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    Li/Cr8O21 电池宽温电解液的设计与应用
    金成龙, 孙梦婷, 孟庆飞, 张姝玮, 周舟, 齐宇阳
    2025 (4):  1369-1376.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0965
    摘要 ( 130 )   HTML ( 5 )   PDF(3268KB) ( 36 )  

    铬氧化物(Cr8O21)凭借其高的电压平台与理论比容量,成为当下锂电池正极材料的研究热点。然而,设计与之相匹配的新型电解液,以满足其在不同场景中的应用也至关重要。本工作一方面通过理论计算与实验相结合,设计了一种新型双盐电解液(FB55-10%)。其中四氟硼酸锂(LiBF4)用以提升电池在低温下的放电性能,双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有良好的稳定性,也能弥补常温下LiBF4离子电导率较低的不足。同时,选用低熔点与低黏度的丁酸甲酯(MB)与碳酸丙烯酯(PC)组成共溶剂,以拓宽电解液的熔沸点区间,从而满足Li/Cr8O21电池在宽温条件下(-45~65 ℃)的应用。另一方面,通过构筑固态电解质Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3(LATP)与正极的复合材料,使其在低温(-45 ℃)下性能再次提升。最终测得Li/Cr8O21电池在电流为0.02C时,常温(25 ℃)、高温(65 ℃)和低温(-45 ℃)条件下的放电比容量分别为404 mAh/g、410 mAh/g与223 mAh/g。此外,设计了适配此电解液体系的3 Ah软包电池并进行测试,结果依然能表现出较好的性能,证明该电解液体系具有良好的宽温适用性。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    星形交联剂交联的磺化聚苯并咪唑膜的制备及其在全钒液流电池中的应用
    史小虎, 黄怡馨, 邹涛, 袁依婷
    2025 (4):  1377-1385.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1013
    摘要 ( 81 )   HTML ( 6 )   PDF(5998KB) ( 50 )  

    制备全钒液流电池是一种实现长时储能的重要途径,其具有功率密度高、本征安全以及容量和能量可解耦的优点。但是,目前商用的全钒液流电池,仍然存在能量效率低和循环稳定性差的问题,这主要是由常用的Nafion膜材料离子选择性差所导致的。本工作通过合成星形交联剂成功制备了一种交联的磺化聚苯并咪唑微孔质子交换膜(tbt-SP-110)。在磺化聚苯并咪唑膜中引入星形交联剂,构建了离子传输通道。此通道不仅起到了加速质子传导的作用,同时可以容纳水分子限制膜材料的溶胀,结合聚苯并咪唑本征高离子选择性,实现了质子的快速选择性传输。得益于膜材料优异的性能,在250 mA/cm2电流密度条件下,库仑效率和能量效率分别能达到99.45%和79.06%。在200 mA/cm2电流密度条件下,循环100圈后容量保持率可以达到72%,展现了其应用于高性能全钒液流电池的潜力。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    三元硝基碳酸高分解温度混合熔融盐动态腐蚀特性
    韩昕龙, 鹿院卫, 马彦成, 吴玉庭, 张灿灿
    2025 (4):  1386-1393.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1057
    摘要 ( 99 )   HTML ( 4 )   PDF(3635KB) ( 70 )  

    熔融盐高温腐蚀对聚光太阳能热发电系统的长期安全运行至关重要。为了探究第三代太阳能热发电技术熔融盐与高温设备的相容性以及流速对熔融盐腐蚀性的影响,本工作选用高分解温度三元硝基碳酸混合熔融盐和347H不锈钢,搭建动态腐蚀实验台,采用失重法进行了347H不锈钢在640 ℃高温熔融盐环境下恒温1000 h的动态腐蚀实验,研究了在0.6 m/s和2 m/s两种流速下对不锈钢材料腐蚀的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、能量色散X射线谱(EDS)测试方法对不锈钢腐蚀后的形貌及产物进行分析。结果表明,不同流速下的不锈钢均发生了氧化腐蚀现象。腐蚀失重值(mmass)随流量的增加而增大。当腐蚀1000 h后,流速为0.6 m/s和2 m/s时,mmass分别为17.8407 mg/cm2、24.6420 mg/cm2。同时也发现,在相同腐蚀时间内,随着流速的增大不锈钢表面形成的氧化层出现脱落现象,从而导致347H不锈钢的腐蚀速率也随之增加;而在相同的流速下,随着浸泡时间的增加347H不锈钢的腐蚀速率随之下降。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    管壳式相变储能换热器翅片优化模拟分析
    杨斌, 于祥京, 郑洋, 杨世轩, 杨启容, 乔大梁, 孙杨, 李友平
    2025 (4):  1394-1412.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0933
    摘要 ( 327 )   HTML ( 5 )   PDF(23356KB) ( 26 )  

    国际能源危机促使提高能源利用效率和解决能源供需失衡问题成为研究热点。潜热储存(LHS)系统以其高能量密度以及能量释放与储存的灵活性成为解决该问题的重要应用,相变换热器则是提高LHS系统性能的重要环节。本工作为提高相变换热器换热效率,在直翅片基础上,通过改变翅片基本结构,设计出三角形、波纹形、方形三种翅片结构,提出偏心10 mm、15 mm、20 mm三种不同偏心程度的翅片,并将最优翅片结构与最优偏心程度相结合,通过Fluent对上述模型进行了储冷储热模拟分析,采用平均单位体积相变材料储能所需的储能时间来定量分析储能速率。模拟结果表明方形结构翅片在储冷与储热中都具有良好的换热效果,相比于原始直翅片储热速率提升了12.2%,储冷速率提升了9.2%;直翅片适当向下偏心能够有效提高储热速率,本工作中向下偏心15 mm为最优偏心程度,储热速率相比于原始直翅片提升了25%;翅片向下偏心会降低储冷效果;将两种最优结构即方形翅片与向下偏心15 mm翅片相结合,储热速率相比于原始直翅片提升了28.2%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    旋转热边界下球形蓄热单元内PW/SEBS/EG复合相变材料的传热特性
    黄喆, 于志明, 卿召进, 张兆利
    2025 (4):  1413-1423.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0935
    摘要 ( 68 )   HTML ( 2 )   PDF(4291KB) ( 18 )  

    相变填充床储能系统可以高效储能,实现能源的有效利用。为进一步提高相变填充床的蓄热效率,本工作提出了一种采用膨胀石墨(EG)增强石蜡(PW)导热性能的复合相变材料(CPCMs),并添加少量苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)以抑制碳材料沉降分层,增强蓄热材料的稳定性。通过实验测试和数值模拟相结合的方式,详细研究了CPCMs应用于球形蓄热单元的传热性能,分析了流体介质不同转速对单个球形蓄热单元的蓄热性能影响。研究表明,当EG含量为5%(质量分数)时,蓄热单元完全蓄热时间比纯石蜡蓄热单元缩短了67.8%。转动的传热流体极大地提升了球形蓄热单元的传热性能,且当转速为0.5 rad/s时,CPCMs球形蓄热单元的传热性能效果达到最优。研究结果可为相变填充床的效能提升提供理论基础。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    高比能固态锂硫电池研究进展
    温博华, 孟海军, 陈勇龙, 李晓辉, 罗加严, 林琳, 张兰
    2025 (4):  1424-1444.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1078
    摘要 ( 367 )   HTML ( 18 )   PDF(18326KB) ( 92 )  

    固态锂硫电池(SLSB)具有理论能量密度高、原材料成本低廉等优势,是最具前景的下一代储能器件之一。与采用液态电解液的锂硫电池(LSB)相比,SLSB不存在穿梭效应,且理论上具有更长的循环寿命,然而目前其相关基础理论、高比能电芯制备均面临诸多难题:如S8到Li2S的固-固转化过程、限制因素及相应的强化手段,高载量电极中电荷逾渗网络的构建方法及动态稳定策略,锂金属负极的枝晶抑制与应变调控等。上述问题需要结合电极材料设计、界面优化匹配结合先进的原位/非原位表征手段来逐步解析。本文综述了近年来固态锂硫电池正极、负极与先进表征手段的主要研究成果与重要进展,总结了SLSB在正极材料、电极结构方面与LSB的差异,发现保持电荷(离子、电子)高效导通、调控电极形变是其核心问题;负极方面,提升Li剥离过程的极限电流密度(CCD)是制约高比能固态锂硫电芯的关键挑战。基于此,相关表征技术、机理研究应适当向相关方向侧重,以支撑低应变电芯设计、加速高比能SLSB的发展与应用。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    干法电极技术在超级电容器和锂离子电池中的研究进展
    徐桂培, 刘浩, 赖洁文, 卢毅锋, 黄辉, 邸会芳, 王振兵
    2025 (4):  1445-1460.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0997
    摘要 ( 455 )   HTML ( 14 )   PDF(9259KB) ( 355 )  

    干法电极技术因其无溶剂、成本低、机械强度高和对环境友好等优点,被认为是未来高性能储能器件开发的关键技术。本文分析了干法电极技术的原理,归纳总结了干法电极制备中常用黏结剂的性质和应用,阐述了干法电极技术的优点,回顾了干法电极技术的起源和发展历程,介绍了干法电极技术在超级电容器和锂离子电池领域的研究进展。从工艺原理、研究进展、关键设备、关键参数及优缺点对比等方面,重点论述了聚合物纤维化、干法喷涂沉积、气相沉积、热熔挤压、直接压制和3D打印6种干法电极技术。结果表明,目前大规模干法电极制造工艺仍存在挑战,现有工艺普遍存在生产规模小、所需原料需特殊处理以及与现有产线不兼容等共性问题。最后总结了干法电极技术在锂离子电池和超级电容器领域的未来研究方向:开发新型黏结剂、优化干混工艺、调节电极质量负载、优化生产路线和探索新的工艺。本文可为相关领域的科研工作者和技术人员工作的开展提供参考,并为干法电极技术在超级电容器和锂离子电池领域的发展提供方向指导。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能系统与工程
    耦合火电厂灵活改造的卡诺电池储能系统热力学性能研究
    于博旭, 韩瑞, 刘倩, 廖志荣, 巨星, 徐超
    2025 (4):  1461-1470.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0996
    摘要 ( 235 )   HTML ( 5 )   PDF(4265KB) ( 58 )  

    将储能技术与电厂改造技术相结合,能够在实现可再生能源稳定并网的同时解决火电机组灵活调峰的问题。本工作将熔盐卡诺电池储能系统与火电厂灵活性改造相结合,基于典型600 MW亚临界燃煤电站,利用Aspen Plus搭建了电厂、热泵储热和抽汽储热耦合的系统模型,分析了火储、火储-热泵联合及热泵三种储热形式在不同储热负荷下储能过程、释能过程及全过程的系统效率、调峰容量及调峰深度的变化情况,并分析了不同储/释能负荷和方案下耦合系统的效率和调峰性能。研究表明,火储储热方式能够在电厂低负荷运行时实现更高的耦合系统效率。热泵储热方式的调峰性能表现更优,其单位储热负荷的最大调峰容量相较于火储储热方式可以提高69%。增加储热模块能够在仅损失少量耦合系统运行效率时显著提高电厂的调峰性能,当电厂满负荷运行且储/释热负荷均为90 MW时,通过火储-热泵联合储热可以使得调峰容量和调峰深度分别增加78.29 MW和13.04%,此时系统效率仅降低0.16%。储能过程抽取中压缸的再热蒸汽并在其释热后送回除氧器,释能过程中通过旁路将部分给水加热送入锅炉,这种火储储热的耦合方式兼顾了蓄热量、调峰容量、调峰深度以及循环效率,是一种优选的耦合方案。本工作有助于指导利用熔盐卡诺电池对火电厂进行灵活性改造。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    液冷数据中心余热驱动的“热泵-跨临界CO2 发电”卡诺电池热力性能分析
    谭鋆, 丁若晨, 周晓宇, 蔺新星, 苏文, 徐波, 吴宏
    2025 (4):  1471-1480.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0934
    摘要 ( 143 )   HTML ( 3 )   PDF(2615KB) ( 29 )  

    为回收液冷数据中心余热并促进可再生能源下的绿色数据中心发展,本工作提出了一种液冷数据中心余热驱动的“热泵-跨临界CO2发电”卡诺电池热力系统,并建立了相应的热力学模型,以评估不同工况下系统的热力性能。结果表明,在设计工况下,当储能容量为100 kW×5 h,热泵工质采用R245fa时,热泵COP可达5.23,基于热泵供热的发电效率达13.28%,卡诺电池的往返效率为67.64%。进一步,本工作研究了关键运行参数对系统性能的影响规律,发现系统的往返效率随热泵蒸发器过热度的增加而提升,随高低温水箱温度、发电循环泵出口压力和冷凝温度的增加而下降。其中,当发电循环的冷凝温度低于18 ℃时,系统的往返效率可超过100%。此外,本工作还对系统运行参数的敏感性进行了分析。结果表明,发电循环冷凝温度对系统往返效率的影响最显著。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    机械泵储能系统的热力学分析与循环效率优化
    郑晓利
    2025 (4):  1481-1483.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0335
    摘要 ( 37 )   HTML ( 4 )   PDF(490KB) ( 18 )  

    机械泵储能系统在现代能源管理中发挥着重要作用,尤其在提升能源存储效率与优化可再生能源利用方面具有广阔前景。通过对机械泵储能系统的工作原理和热力学模型的深入分析,文章揭示了影响系统效率的关键因素,提出了依照工作性质筛选与热力学过程设计、压缩与膨胀阶段性能改进、实现系统整合以及热能管理优化路径,以期提升机械泵储能系统的整体性能,推动其在可再生能源与智能电网中的应用,为清洁能源的广泛利用提供有力支持。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    过充导致三元锂电池电动汽车火灾的试验研究
    彭磊, 倪照鹏, 于越, 孙福鹏, 夏修龙, 张鹏, 孙思博
    2025 (4):  1484-1495.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0897
    摘要 ( 197 )   HTML ( 6 )   PDF(11000KB) ( 27 )  

    三元锂离子电池作为目前电动汽车的主要能源电池之一,在过充条件下触发热失控可能导致严重的火灾事故。本工作采用过充的方式对三元锂电池电动汽车开展实体火灾试验,测量了电池包内部、汽车底盘、汽车表面、车厢内部和四周的温度及汽车周围的辐射热流强度等数据,并采用耗氧原理测量了试验过程中的火灾热释放速率。结果表明:在过充导致三元锂电池发生热失控后,从电池包释放的可燃气体迅速被引燃并形成喷射火焰,火焰喷射的水平距离约4 m,火焰迅速引燃汽车轮胎及底盘周围的其他可燃物,火势随后导致车窗玻璃相继破裂,引燃车厢内饰及座椅,整车发生剧烈燃烧。试验车辆着火后的火灾增长速率(α=0.98 kW/s2)远大于超快速火,火灾热释放速率的峰值达到约8 MW。距车辆外边缘0.5 m和1.0 m处的辐射热流强度峰值分别达到60~80 kW/m2和30~35 kW/m2,可导致周围停靠的车辆着火,引发火灾向相邻车辆迅速蔓延。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于双通道并行串联式液冷板下锂电池温升特性数值分析
    刘顺新, 许令平, 张建兴, 曾光, 李昊阳
    2025 (4):  1496-1506.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0866
    摘要 ( 103 )   HTML ( 3 )   PDF(9899KB) ( 22 )  

    在锂电池储能系统的散热方式中,液冷散热系统具有明显优势,但不同的液冷板、不同的液冷结构形式,对液冷散热系统性能有着显著的影响。为解决锂电池的热安全问题,借助ANSYS FLUENT对容量为280 Ah的锂离子电池进行数值分析,构建起基于Bernardi生热率、流体动量守恒方程和能量守恒方程的锂电池三维瞬态生热模型,模拟锂电池组高倍率工作状态下温度场的变化,研究在该状态下一种双通道并行串联式液冷板的三种不同连接方式的降温效果,分析冷却液流速、冷却液初始温度以及液冷板流道高度对锂电池组降温效果的影响,获得该液冷板的最优降温方案。结果表明,在三种连接方案中,第三种正反交替式连接方案锂电池组散热性能最佳,且使得电池组受热更均匀;基于第三种连接方案,增加冷却液流速,锂电池组的最高温度随着冷却液流速的增加,由开始阶段的快速下降转变为缓慢下降;降低冷却液进口温度,锂电池组最高温度明显下降;分析对比不同高度的冷却液流道,适当增加流道高度能有效提升液冷系统散热性能。基于本研究,在该液冷板结构作用下,适当增加冷却液流速、降低冷却液进口温度、增加液冷板流道高度能得到在该液冷板结构下的最佳降温方案。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于改进Shapley值的台区多共享储能运行效能分配方法
    郝俊博, 闫晓宏, 裴红兰, 张文强, 肖春
    2025 (4):  1507-1518.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0888
    摘要 ( 35 )   HTML ( 2 )   PDF(1683KB) ( 38 )  

    新型配电台区配置多个共享储能(shared energy storage, SES)已成趋势,具有多资源协同的效果。但仅考虑SES自身价值难以实现其高效调用,需进一步关注共享储能个体差异对台区电网的多角度综合影响。为量化台区多共享储能共同作用下的单一SES边际运行贡献,提出了基于改进沙普利(Shapley)值的台区多共享储能运行效能分配方法。考虑新能源消纳及碳减排,建立含SES运行组合的台区运行成本最小优化调度模型;考虑SES对台区经济性、可靠性与环境的影响,建立SES运行效能评估指标,基于改进层次分析与层间相关性结合的主客观赋权法建立运行效能评估模型;考虑不同SES对台区运行的单方面效能差异,构建计及经济贡献度、可靠性贡献度与环境贡献度的SES修正因子以改进Shapley值法,将多种SES组合的运行效能分配至单个SES。对含3个SES的改进IEEE 33节点台区电网仿真验证,结果表明所提方法有效量化与分配不同节点SES对台区的综合效用,增加了对台区有益影响的SES1和SES2运行效能。所提方法为台区共享储能的高效率调度及潜力发挥提供全新思路。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    提升新能源储能消纳作用效应的能量物流优化方法
    李举锋
    2025 (4):  1519-1521.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0324
    摘要 ( 30 )   HTML ( 8 )   PDF(510KB) ( 20 )  

    随着全球能源转型的加速推进,新能源如风电、光伏等可再生能源的装机容量迅速增长。然而,新能源发电的随机性、波动性和间歇性给电网的稳定运行带来了巨大挑战,导致新能源消纳问题日益凸显。本文旨在探讨通过优化能量物流系统,特别是储能系统的配置与运行,来提升新能源储能消纳作用效应的方法。通过智能路线规划、多式联运、仓储网络优化、清洁能源使用、储能系统优化配置等手段,实现新能源电力的高效消纳,为新能源产业的持续健康发展提供有力支撑。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    压缩空气储能轴流压缩机叶片应力优化方法
    石贵月, 陶海亮, 左志涛, 李靖鑫, 陈吉祥, 陈家希, 陈海生
    2025 (4):  1522-1532.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1011
    摘要 ( 117 )   HTML ( 5 )   PDF(6379KB) ( 27 )  

    压缩空气储能系统被认为是目前最有发展前景的大规模物理储能技术,轴流压缩机作为其核心部件,其长期安全稳定运行是保障先进压缩空气储能系统经济性和安全性的前提。轴流压缩机工作过程中,叶片作为其能量转换的关键部件易受到疲劳破坏,而构造叶片三维造型的方式可以有效调整应力分布特征。为此,对压缩空气储能1.5级轴流压缩机进行结构优化设计,采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)、径向基函数人工神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)建立代理模型、快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II,NSGA-II)捕捉目标值的优化方法,建立了轴流动叶三维弯、掠结构造型参数化一体优化流程。优化结果表明:优化后叶片最大等效应力从376.8 MPa降低到255.9 MPa,应力降低幅度32.1%,优化效果明显,叶片应力分布形态及大小主要取决于离心力,合理的弯掠改型调整了各叶身截面重心位置和离心力弯矩;优化方法对流场分布、动叶表面载荷分布、叶顶间隙的能量耗散未产生明显影响,可实现气动性能和结构应力分布解耦。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    压缩空气储能体系的计算机网络控制技术
    李文杰
    2025 (4):  1533-1535.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0328
    摘要 ( 34 )   HTML ( 5 )   PDF(517KB) ( 40 )  

    本文聚焦于压缩空气储能体系中的计算机网络控制技术。首先阐述了压缩空气储能体系的研究现状及发展进程。接着深入探讨了计算机网络控制在该体系中的关键作用,如数据采集与监控、指令传输与执行等方面。通过分析现有控制技术存在的问题,提出了一系列改进策略,包括优化网络拓扑结构、提升数据传输效率等。最后展望了该领域的未来研究方向,为进一步推动压缩空气储能体系与计算机网络控制技术的融合发展提供参考依据。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    飞轮阵列参与电网一次调频双层控制策略
    刘晓悦, 陈炎, 孙小菲
    2025 (4):  1536-1547.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0973
    摘要 ( 117 )   HTML ( 6 )   PDF(2215KB) ( 20 )  

    随着大规模随机波动的新能源接入电网,频率波动问题愈发突出,飞轮储能阵列参与电网一次调频可以有效提高系统频率稳定性和电网的安全性。针对飞轮储能系统以及阵列中各单元的功率分配问题,提出一种考虑飞轮阵列损耗、减小系统频率偏差以及改善火电机组出力波动的双层控制策略,上层提出动态下垂-惯性协调控制策略;下层考虑飞轮阵列损耗,通过建立飞轮阵列损耗的数学模型,基于Logistic函数建立飞轮出力不等式约束,采用粒子群算法求解飞轮单体的最优分配功率,在满足系统需求的同时减少整体功率损耗。仿真结果表明,所提控制策略能够提高系统频率稳定性、减少火电机组磨损以及降低飞轮阵列的功率损耗。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    数据挖掘分析技术下飞轮储能自动控制策略研究
    陈翠琴, 符传健
    2025 (4):  1548-1550.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0326
    摘要 ( 39 )   HTML ( 5 )   PDF(510KB) ( 22 )  

    飞轮储能技术作为一种高效、环保的能量储存方式,在电力系统调频、交通运输及工业生产等领域具有广泛应用前景。然而,其控制策略的优化对于实现高效储能至关重要。对此本文深入探讨了数据挖掘技术在飞轮储能自动控制策略中的应用,文章首先概述了飞轮储能技术的研究进程,随后详细分析了数据挖掘下的飞轮储能自动控制技术,包括数据挖掘技术原理种类,以及实际控制流程,以期为后续相关研究提供借鉴与思路。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于大数据技术的新能源产业技术动态升级研究
    崔嫱
    2025 (4):  1551-1553.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0325
    摘要 ( 37 )   HTML ( 5 )   PDF(506KB) ( 16 )  

    随着全球气候变化的加剧和环境保护意识的提升,新能源产业技术升级成为缓解能源危机、实现可持续发展的关键途径。大数据技术的快速发展和广泛应用,为新能源技术的研发和产业升级,提供了前所未有的机遇和挑战。本文旨在探讨大数据影响下新能源产业技术升级发展情况,分析大数据在新能源领域乃至储能行业的具体应用以及未来发展趋势,以期为新能源技术的创新发展提供参考。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能测试与评价
    不同冷却工质对电池热失控抑制的效果
    范文强, 史梓男, 杨代铭, 梁惠施, 陈烨
    2025 (4):  1554-1563.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0975
    摘要 ( 137 )   HTML ( 5 )   PDF(6956KB) ( 40 )  

    浸没式冷却在热管理技术中优势突出,具有极高的应用潜力和价值,而冷却工质的选择尤为关键。为研究不同冷却工质的实际表现及其对电池热失控抑制效果的差异,本工作分别进行了导热油(L-QD350)、10号变压器油、植物油(DS3天然酯)、硅油(50 cSt)、乙二醇原液(99.9%,涤纶级)和电子氟化液(Novec-7200)浸没下的86 Ah磷酸铁锂电芯的热失控实验,从实验现象、电压和温度曲线、各环节的时域和热学评估指标等方面对比了这6种冷却工质在热失控过程中的表现,并对植物油浸没量对热失控抑制效果的影响进行了研究。实验结果表明,各冷却工质浸没下的电芯在热失控过程中均会产生大量白烟,植物油浸没下白烟持续一段时间后不再产生,而导热油和电子氟化液在热失控过程中会发生自燃;植物油和乙二醇原液在各时域和热学评估指标下表现出色,硅油对应的时域评估指标较差,电子氟化液在热学评估指标中表现较差。总之,植物油和乙二醇原液在冷却效果和热失控抑制方面的表现优于其他冷却工质,而硅油和电子氟化液的表现相对较差。植物油浸没量对热失控影响显著,浸没量越大,热失控发展越缓慢,电池表面最高温度越低,热失控剧烈程度越小,但应结合应用场景、成本及冷却工质具体参数确定冷却工质用量。本研究成果可为电池热管理系统提供有效数据支撑,并为浸没式液体冷却系统中冷却工质的选择提供参考。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    GC-MS检测锂离子电池电解液分离条件的研究
    岳金明, 刘媛丽, 陈一霞, 禹习谦, 李泓
    2025 (4):  1564-1573.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1068
    摘要 ( 117 )   HTML ( 4 )   PDF(2300KB) ( 42 )  

    电解液是锂离子电池的关键组分之一,溶剂作为电解液的主体部分,不仅决定了锂离子的液相传输速率和溶剂化结构,还会影响固态电解质界面膜的组成和结构,溶剂检测在科学研究、公共检测及工业生产等领域中都会涉及。随着电解液的种类越来越多,成分相较于常规电解液变得更复杂,对电解液的检测方法也提出了更高要求。一般来说,电解液检测分析包括定性分析和定量分析,定性阶段确定的组分种类越多则越有助于开展后续分析。就溶剂检测而言,基于气相色谱-质谱联用技术,期望一次进样能尽可能多地检测出不同种类的溶剂及添加剂,且能同时满足酯类、醚类及苯环类等溶剂的分离需求。本工作介绍了一种电解液溶剂及添加剂组分的气相色谱-质谱检测方法,通过对进样口温度、升温速率、柱温、柱流量等参数进行优化,改变色谱柱对不同组分的吸附能力,利用不同组分在惰性气流中流动的速度差,最终同时实现了碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯等15种酯类溶剂,及二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚2种醚类溶剂,缩醛类溶剂1,3-二氧环戊烷,以及苯环类溶剂环己基苯等共计19种组分的有效分离,提供了一种全面、高效且对多种溶剂和添加剂具有普适性的电解液定性检测方法。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    浪涌电流冲击对圆柱型三元锂离子电芯的温升响应分析
    刘亚坤, 沈思远, 雷文彦, 高嘉欣, 金登辉, 李雨珺, 罗栋煌, 郝伟, 梁正
    2025 (4):  1574-1584.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1059
    摘要 ( 169 )   HTML ( 5 )   PDF(10808KB) ( 21 )  

    储能电化学电池在并网或混合系统中会受到因传导、感应等引发的过电流威胁,同时存在因器件故障等导致的浪涌电流冲击风险。对于锂离子电芯在浪涌电流冲击下的温升响应尚不清楚,为此,开展不同幅值下浪涌电流冲击三元锂离子电芯试验,进行多点同步和三维红外观测的高精度温升时序测量,分析电芯的动态温升响应特征。进一步建立电芯电热耦合有限元仿真模型,认识电芯内部温升特征。结果表明,波形8/20 μs,峰值分别为7.4 kA、10.6 kA、13.0 kA的浪涌电流冲击造成电芯表面温升为0.7 ℃、1.8 ℃、4.2 ℃,较高峰值(≥10.6 kA)的浪涌电流会导致电芯正极区域温度高于负极,隔膜的温升最低。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于短时随机充电数据和优化卷积神经网络的锂电池健康状态估计
    申江卫, 折亦鑫, 舒星, 刘永刚, 魏福星, 夏雪磊, 陈峥
    2025 (4):  1585-1595.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0964
    摘要 ( 121 )   HTML ( 4 )   PDF(3376KB) ( 48 )  

    用户充电过程较强的随机性,导致很难获得完整且固定的充电段用于精确表征电池健康状态的变化。针对充电行为的无序性,提出了一种基于随机健康指标和卷积神经网络的电池健康状态估计方法。对锂电池的原始充电电压时序数据进行分割作为随机充电数据,使用单一卷积神经网络架构从中自适应提取老化特征,并采用蜣螂优化算法对其参数寻优,建立了多阶段模型。仅使用短时随机原始充电电压数据即可实现电池健康状态估计,且有效适用于不同充电模式和充电速率。实验测试验证结果表明,使用连续5 s(100个数据点)的原始电压时序数据,在恒流-恒压充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于2.07%,在多阶段恒流充电模式下,锂电池健康状态估计结果平均绝对误差小于1.22%。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于绝热量热仪的锂离子电池热物性参数测试影响因素研究
    刘瑞昊, 马小乐, 张宇萱, 朱曰莹, 刘仕强, 白广利
    2025 (4):  1596-1602.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0979
    摘要 ( 113 )   HTML ( 5 )   PDF(2521KB) ( 61 )  

    比热容和导热系数是评估锂离子电池热安全性的关键参数。虽然目前已有研究探讨了影响这些热物性参数的因素,但大多数研究集中于电池本身的特性,而对于外部测试条件对这些参数的影响则鲜有涉及。本研究提出了一种基于绝热量热仪的锂离子电池热物性参数测试方法,旨在同步获取锂离子电池的比热容和垂向导热系数。通过调整加热片尺寸和电池的温升速率验证了相关变量对电池热物性参数测试结果的具体影响。研究发现,当电池的温升速率从0.2 ℃/min增加到0.8 ℃/min时,电池的平均比热容略有下降,降幅小于1%,而垂向导热系数显著降低。此外,减小加热片尺寸会导致锂离子电池的平均比热容显著减少,并进一步影响了产热功率的测试结果,而垂向导热系数几乎保持不变。基于实验结果分析提出了锂离子电池热物性参数测试条件优化的见解。在保持加热片尺寸不变的情况下,适当提高电池的温升速率有助于提高测试效率,且不会显著影响产热功率的准确性。建议在测试中使用较大尺寸的加热片,并控制适宜的温升速率,以确保热物性参数测试的准确性和可靠性,同时提高热物性参数的测试效率。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    改进Sine混沌映射CO-ELM锂离子电池RUL预测
    王鹏, 周俊, 伍星, 刘韬
    2025 (4):  1603-1616.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0990
    摘要 ( 93 )   HTML ( 4 )   PDF(2034KB) ( 25 )  

    针对锂离子电池采用极限学习机进行剩余使用寿命预测时,存在预测结果不稳定和预测准确度不高的问题,提出采用猎豹优化算法优化ELM对锂离子电池剩余使用寿命进行预测。提取锂离子电池数据集中等压降放电时间作为间接健康因子;引入猎豹优化算法对ELM模型参数进行优化,并使用改进的Sine混沌映射优化猎豹初始种群;最后采用NASA卓越预测中心提供的电池数据集和牛津大学提供的电池老化数据集对该模型有效性和准确性进行验证。通过原始ELM模型进行多次实验,得到该数据集进行预测的最佳训练数据量以及最佳神经元数量;利用所提出的SCO-ELM模型进行电池的剩余使用寿命预测,对比原始ELM与遗传算法优化ELM模型,均方根误差在0.004以下,且具有较快的预测时间;之后进行电池全周期寿命预测,预测精度平均提升40%,预测速度提升78%以上;使用B0005号电池训练结果对同类型电池组进行预测,预测精度平均提升25%,预测速度提升75%以上。实验结果表明,所提方法具有预测准确度高、预测速度快、操作复杂度低和模型稳定等优势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    某钛酸锂电池储能电站热失控致灾危害评价
    彭鹏, 王成东, 陈满, 王青松, 雷旗开, 金凯强
    2025 (4):  1617-1630.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1006
    摘要 ( 134 )   HTML ( 2 )   PDF(10758KB) ( 29 )  

    针对锂离子电池热失控引发的电化学储能电站火灾特性不清、致灾危害评价方法缺失等问题,本工作以某钛酸锂电池储能电站的电池为研究对象,采用实验研究和理论分析相结合的方法,首先系统探究了不同滥用工况下钛酸锂电池的热失控及火灾危险性,揭示了钛酸锂电池热失控特征参数变化规律。实验结果表明,电池荷电状态及加热位置都会对电池热失控特性产生明显影响。随后,基于单体电池热失控危害数据结果作出两种最不利情况假设,在此假设基础上,提出了“火”(热危害)、“毒”(气体毒性危害)、“爆”(爆炸危害)三维度评价法,并以三维度评价法对两种最不利情况下的热失控致灾危害进行评估,最终得出该钛酸锂电池储能电站电池热失控时最不利情况下的安全区距离值为96 m。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    强干扰下基于VMD三次分解的锂电池健康状态估计方法
    蔡志端, 张吴哲, 吴成傲, 童嘉阳
    2025 (4):  1631-1644.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1025
    摘要 ( 80 )   HTML ( 3 )   PDF(3728KB) ( 24 )  

    针对传感器测量噪声或工况导致的电流突变对锂电池容量增量曲线造成的强干扰而引发的电池健康状态评估不准确的问题,本工作创新地提出了一种基于三次变分模态分解的解决方法,以提高电池健康状态评估的准确性。首先,通过双重变分模态分解技术,对受干扰影响的容量增量曲线进行去噪处理,干扰源包括全域电压噪声、局部电压噪声以及局部电流突变噪声等,并对去噪之后得到的曲线提取峰值特征量;其次,为进一步提升峰值特征量表征电池健康状态的能力,对所提取的峰值特征量再次使用变分模态分解,并依据皮尔逊相关性分析,将模态分量重构为主退化趋势和波动趋势两个分量,主退化趋势分量反映了特征量随着时间推移的整体衰减情况,而波动趋势则捕捉了特征量较短时间内的变化特性,两者共同作为健康特征用于锂电池的健康状态估计;最后,基于NASA数据集,采用长短期记忆网络等算法进行电池健康估计验证实验。实验结果表明,本工作所提出的方法在强干扰环境下对锂电池健康状态估计有效,且能达到良好的估计精度与优势。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于模态分解和深度学习的锂离子电池寿命预测
    董作林, 宋金岩, 孟子迪
    2025 (4):  1645-1653.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0983
    摘要 ( 269 )   HTML ( 3 )   PDF(2579KB) ( 64 )  

    随着新能源汽车数量的快速增长,精准预测锂离子电池的剩余使用寿命(remaining useful life, RUL)对新能源汽车产业的持续发展起到了至关重要的作用。本工作提出了一种基于集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition, EEMD)和深度学习的创新方法,旨在提升锂离子电池RUL的预测精度。首先,通过EEMD对电池容量数据进行多尺度分解,得到电池容量数据的全局退化趋势和局部随机波动分量。为了减轻噪声对模型预测精确度的干扰,引入去噪自编码器(denoising autoencoder, DAE)对随机波动分量进行降噪处理。随后,分别使用长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络和自注意力模型(Transformer)对全局退化趋势和降噪后的随机波动分量进行建模。最后为进一步提取各模态分量中存在的信息,采用随机森林(random forest, RF)算法计算各分量的重要性权重,根据得到的权重值对预测结果加权重构。本工作在美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)公开的电池数据集上分别使用40%和60%的历史数据进行实验,结果表明所提出的方法在精度和有效性方面均优于现有方法,验证了其在锂离子电池RUL预测中的应用潜力。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    储能技术在电动机负载波动下的故障预测精度提升策略
    宋文乐, 王磊, 张烨, 倪伟强
    2025 (4):  1654-1656.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0327
    摘要 ( 21 )   HTML ( 3 )   PDF(506KB) ( 27 )  

    电动机作为现代工业中不可或缺的驱动设备,其稳定运行对于生产效率和安全性至关重要。然而,电动机在运行过程中常常受到负载波动的影响,这可能导致设备故障和性能下降。为了提升电动机故障预测的精度,本文探讨了储能技术在电动机负载波动下的应用策略。通过收集和分析电动机的运行数据,结合储能技术的特性,提出了一系列故障预测模型和优化方法,旨在实现电动机故障的早期预警和精准预测。

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    大容量钠离子电池热失控特性实验研究
    李勇琦, 李志远, 闻有为, 王成东, 段强领, 王青松
    2025 (4):  1657-1667.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1044
    摘要 ( 358 )   HTML ( 10 )   PDF(5991KB) ( 87 )  

    钠离子电池因其原料丰富、成本低廉等优势,在电化学储能领域展现出广阔的应用潜力。然而,随着钠离子电池在储能系统中的逐步推广,其安全性问题日益凸显,已成为国内外研究的热点。本工作系统研究了钠离子电池在过热条件下的热失控行为,并对比分析了不同正极材料对电池危害性的影响。研究结果表明,与Na3V2(PO4)3电池相比,NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2电池具有更低的热失控触发温度、更短的触发时间以及更高的表面温度,表明其热失控危害性更高。恒容密闭罐体实验结果显示,钠离子电池在热失控过程中会产生大量气体,其中NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2和Na3V2(PO4)3电池的产气量分别为14.58 mol和13.16 mol,爆炸下限分别为7.5%和8.0%。本研究结果可为钠基储能电站的安全设计及风险防控提供重要的理论依据和技术支撑。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    钠离子电池的阶梯充电策略及优化
    单福星, 霍海波, 张铮, 渐彬彬, 陈军
    2025 (4):  1668-1678.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0963
    摘要 ( 312 )   HTML ( 6 )   PDF(2088KB) ( 39 )  

    以锂离子电池为能量载体的电动汽车正在面临安全与成本的双重考验。与锂离子电池具有相似的工作原理且兼具经济性和安全性的钠离子电池正在崭露头角。为实现钠离子电池的高效快速充电,本工作基于充电区间的直流内阻变化以及差分电压分析(differential voltage analysis, DVA)特征峰的变化,提出了一种优化的九阶梯电压截止充电策略,在充电初期与中后期对电流进行了限制,以应对低荷电状态(state of charge, SOC)充电直流内阻过高、中高SOC区间越过中心特征峰高倍率充电易损伤电池的情况,并与3种容量截止阶梯充电以及恒流恒压(constant current constant voltage, CCCV)充电策略进行了老化对比。基于150次老化循环的实验结果表明,在相同约束条件下,所有的阶梯充电策略的电池老化情况均不同程度优于CCCV充电,其中优化的九阶梯电压截止充电策略性能最优,相比CCCV标准充电,其充电时间缩短了16.0%,电池健康状态提高7.4个百分点,内阻衰减低17.8个百分点。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    不同预钠化比例对AC//HC型钠离子电容器的性能影响
    安仲勋, 梁鹏程, 杨重阳
    2025 (4):  1679-1686.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0989
    摘要 ( 84 )   HTML ( 3 )   PDF(2795KB) ( 55 )  

    本工作以镍铁锰酸钠(NaNi0.4Mn0.4Fe0.2O2,NMF)作为钠源,将不同比例的钠离子预掺杂到活性炭//硬碳(AC//HC)型钠离子电容器的HC负极,通过各项测试,研究分析了不同预钠化比例对钠离子电容器的电化学性能影响。结果表明,预钠化比例提高至50%以上,AC//HC型钠离子电容器各项性能均得到显著提升,包含电压、直流内阻、容量、倍率性能、功率密度和循环性能等。当预钠化比例提高至80%时,在电压区间内呈现较好的线性曲线,放电容量达到83.73 mAh,与预钠化比例为0的电容器相比提升了3倍。以0.1 A(1.5C)的放电能量为基准计算不同电流下的放电能量保持率,大倍率电流3 A(44C)下的放电能量保持率达到79.35%,而预钠化比例为0的电容器在3 A(44C)电流下的放电能量保持率仅为26.35%。此外,当预钠化比例从0提高至80%时,功率密度从9807.89 W/kg提高至24498.51 W/kg。预钠化比例高于50%的电容器循环3000圈时的能量保持率仍然高于90%,且胀气程度较低。基于预钠化后的负极具有较低的OCV,能够相应地提升AC正极的工作电压范围,进而有效提高了容量和能量密度。与此同时,预钠化后的负极OCV降低,有利于形成致密的SEI膜,提高了HC负极表面SEI膜的稳定性。需要指出的是,预钠化比例需要控制在合适的范围内,以确保实现电容器电化学性能的最优化。本工作的研究结果为预钠化钠离子电容器的产业化进程提供了一定的科学基础。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    不同放电倍率下钠离子电池的电性能与产热行为研究
    闻有为, 滕安琪, 李勇琦, 田佳敏, 丁康杰, 段强领, 王青松
    2025 (4):  1687-1697.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1047
    摘要 ( 389 )   HTML ( 4 )   PDF(5123KB) ( 48 )  

    随着钠离子电池商业化应用的步伐不断加快,其在大规模储能领域的应用前景已日益凸显。在钠离子电池进行大倍率充放电的运行过程中,会经历一系列可逆与不可逆的电化学反应,反应释放的热量引起电池温度的升高。此现象不可避免地会导致电池材料的老化、性能的逐渐衰减,并且在极端情况下,可能会触发热失控等安全隐患。本研究聚焦于能量型和功率型两种钠离子电池,针对其在大容量方形电池形态下,于不同放电倍率条件下的电性能表现及产热行为进行了深入探究,并建立了钠离子电池系统液冷仿真模型。具体而言,在高倍率(1.0~1.5 C)放电的条件下,两种电池的容量及能量保持能力均呈现出下降趋势,但功率型电池的性能衰减小于能量型电池。此外,功率型电池在不同放电倍率下的温升及温升速率亦显著低于能量型电池。尤其值得注意的是,在1.5 C倍率下运行时,能量型电池的温度为51.8 ℃,已超出电池安全工作温度范围。本研究成果不仅为钠离子电池在实际应用过程中不同类型电池的选取提供了理论依据,同时也为钠离子电池热管理模型的构建及其应用奠定了数据基础。

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    人工智能在储能系统故障检测中的应用
    李石明
    2025 (4):  1698-1700.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0356
    摘要 ( 44 )   HTML ( 6 )   PDF(483KB) ( 23 )  

    随着新能源产业与储能式电力系统的发展,市场对储能系统的需求迅速增加。但储能电芯大型化与储能系统工作环境日益复杂,导致储能系统故障发生率大幅增加。将人工智能技术应用于储能系统故障检测,有效提升了储能系统故障检测效率,减少了人工干预,降低了储能系统故障带来的损失。具体实践过程中,基于人工智能的储能系统故障检测机制需要经过原始数据输入、特征提取、模型建立及故障检测四部分,从海量数据中发现储能系统发生故障的规律,实现储能系统故障预警,精准识别故障发生位置与类型,预测故障发展趋势,大幅提升储能系统工作效率,推动储能系统向智慧化、智能化方向发展。

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    储能技术经济性分析
    适应风光波动性和储能动态调峰容量的风-光-火-储协同低碳经济调度
    莫东, 李秋文, 陆裕富
    2025 (4):  1701-1708.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1023
    摘要 ( 151 )   HTML ( 5 )   PDF(939KB) ( 20 )  

    风光新能源高比例并网,其强波动性使电网调峰面临挑战,而储能的双向充放电具有优异的调峰能力,因此研究新型储能动态可用调峰容量,使其适应风光波动性的优化调度成为新型电力系统亟须解决的核心问题。对此,本工作提出了适应风光波动性和储能动态调峰容量的风-光-火-储协同低碳经济调度。首先,提出了最优Copula联合概率的风光波动性的出力分布函数及有功出力场景,为储能适应该波动性提出基本要求;其次,给出了火电机组的调峰成本函数、弃风弃光成本函数、储能动态调峰成本函数及四者的运行成本,并建立了联合优化目标函数及约束条件;然后,提出了改进的粒子群优化算法对所提联合优化目标函数的求解方法;最后,以某实际算例对所提算法进行仿真验证,结果表明所提低碳经济调度方法能够在降低弃风弃光的同时提高电网调峰能力和经济效益。

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    CCER重启背景下油气领域甲烷减排方法学开发可行性分析
    王鸿, 康治蓉, 于圣钊, 王勇, 闫海生, 王紫唯, 朱晓丽, 翁慧
    2025 (4):  1709-1717.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.1239
    摘要 ( 100 )   HTML ( 6 )   PDF(1958KB) ( 24 )  

    作为我国实现“双碳”目标的重要市场机制之一,全国温室气体自愿减排交易市场的正式重启为甲烷减排项目的发展提供了新机遇。在此背景下,本文回顾了国家核证自愿减排量(CCER)机制的发展历程,指出其作为中国自愿减排机制的重要组成部分,经历了从初期探索到规范化发展的关键转变。同时,CCER的重启显著提高了碳市场的活跃度,增强了油气企业参与甲烷减排的积极性,并促进了政策和技术标准的完善。基于此,本文深入分析了甲烷减排方法学的开发前置需求。首先,通过现有方法学识别梳理了国际和国内现有相关油气领域甲烷减排方法学的现状和类别。其次,从政策支持、开发效益和技术可行性评估三方面,对方法学开发条件进行评估。最后,明确了项目设计文件的关键要素,重点解析了项目边界划定、基准线排放核算、额外性论证及监测计划制定等核心内容。结合甲烷减排方法学开发的可行性分析,本文为开发参与各方提出了针对性建议。当前,国内油气行业在方法学开发中仍面临技术手段不足、方法学体系不完善、缺乏统一标准与政策支持等多重挑战。为推动油气行业绿色转型,仍需持续优化技术细则和政策框架,不断完善方法学开发与应用,助力实现国家“双碳”目标。

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    储能学科建设
    “新工科”背景下储能专业实验教学新模式探索与实践
    李巾锭, 宋关羽, 樊林浩, 张寿行, 李斯奇, 王惟宇, 尹燕, 凌国维, 潘刚, 焦魁, 王成山
    2025 (4):  1718-1726.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0951
    摘要 ( 149 )   HTML ( 5 )   PDF(4646KB) ( 47 )  

    在全球能源转型和“双碳”目标背景下,储能专业人才的培养关乎未来国家能源产业发展和新型储能技术革新。储能作为新兴技术,产业链上中下游人才需求强劲,储能科学与工程专业作为新型交叉学科,肩负培养未来引领储能核心技术突破和产业发展紧缺高层次人才的重任。自2020年以来,我国已有84所高校开设储能科学与工程专业,但各高校对于储能领域人才培养尚处于探索阶段,储能专业实验教学内容及实践育人模式更是需要从0到1的原始创新。储能科学与工程专业涉及电气工程、化学工程、材料科学与工程、能源动力等多学科的知识,如何在实践教学中融会贯通,是储能专业实验教学面临的新挑战。因此,急需构建一套符合当前产业发展和行业需求的储能专业实验教学体系,加快培养储能领域拔尖创新人才。本文立足天津大学储能科学与工程专业,发挥天津大学“新工科”建设优势,依托天津大学国家储能技术产教融合创新平台优势资源,构建了三层次储能专业实验教学体系,该体系突出学科交叉、科教融汇、产教融合,将多学科知识通过基础类实验、专业类实验、项目式实验、模块式实验、综合性实验进行融会贯通,并在天津大学储能科学与工程专业本科生人才培养中进行实践,取得了良好的育人成效,具有一定的示范推广价值。

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