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    2022年, 第11卷, 第7期 刊出日期:2022-07-05 上一期   
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    本期中英文目录
    2022 (7):  0. 
    摘要 ( 46 )   PDF(3251KB) ( 76 )  
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    热点点评
    锂电池百篇论文点评(2022.4.12022.5.31
    申晓宇, 岑官骏, 乔荣涵, 朱璟, 季洪祥, 田孟羽, 金周, 闫勇, 武怿达, 詹元杰, 俞海龙, 贲留斌, 刘燕燕, 黄学杰
    2022 (7):  2007-2022.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0330
    摘要 ( 308 )   HTML ( 130 )   PDF(918KB) ( 413 )  

    该文是一篇近两个月的锂电池文献评述,以“lithium”和“batter*”为关键词检索了Web of Science从2022年4月1日至2022年5月31日上线的锂电池研究论文,共有3406篇,选择其中100篇加以评论。层状正极材料的研究集中在高镍三元材料、镍酸锂、钴酸锂和富锂相材料,其相关研究关注表面包覆层、前驱体及合成条件、循环中的结构变化。负极材料的研究重点包括硅基负极的界面构筑、金属锂负极的界面构筑及三维结构。固态电解质的研究主要包括对硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物与氧化物固体电解质复合材料的合成以及相关性能研究。液态电解液方面包括适应高电压正极材料、抑制过渡金属离子溶出和界面副反应及提升金属锂负极、石墨负极电池性能的添加剂与溶剂研究,对于提高电池低温性能和安全性也有涉及。针对固态电池,复合正极制备、双层电解质结构、锂界面枝晶及副反应抑制有多篇。其他电池技术主要偏重液态锂硫电池正极设计、补锂和预锂化技术,锂空气和锂碘电池亦有研究。表征分析涵盖了层状氧化物正极结构变化和过渡金属离子溶出、SEI形成、硫化物电解质的电化学与化学稳定性等方面。理论模拟工作涉及固态电解质中锂离子输运机理、固态电解质与Li的界面。

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    储能材料与器件
    孔结构对软碳负极储锂性能的影响
    王宇作, 王瑨, 卢颖莉, 阮殿波
    2022 (7):  2023-2029.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0037
    摘要 ( 107 )   HTML ( 45 )   PDF(3631KB) ( 89 )  

    软碳具有倍率性能好、储锂容量高、与电解液相容性好等优点,是快充型锂离子电池理想的负极材料。通过造孔处理可以进一步提高软碳的储锂能力,增加其可逆容量,但目前缺少对孔结构与其电化学性能相关性的系统性研究。因此,本论文通过对软碳前驱体材料进行优选,分别以锦州针状焦和日本JEF针状焦为原材料,制备了具有不同孔结构的软碳材料,并通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)及氮气等温吸附等表征手段,解析了两者微观结构的差异性。同时,采用循环伏安(CV)、恒流充放电(GCPL)、交流阻抗(EIS)及电化学滴定(GITT)等电化学分析方法,研究了孔径分布对软碳电化学性能的影响。结果表明,软碳中的微孔对其首次循环过程的不可逆容量贡献较小。当软碳中存在适量的微孔(63%)时,可以在不对其首次库仑效率及循环稳定性产生影响的情况下,增加吸附反应机制的容量贡献,并提高储锂过程的反应动力学,从而达到较高的可逆容量及倍率性能。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    普鲁士蓝正极软包钠离子电池的滥用性能
    徐雄文, 聂阳, 涂健, 许峥, 谢健, 赵新兵
    2022 (7):  2030-2039.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0686
    摘要 ( 203 )   HTML ( 57 )   PDF(6352KB) ( 209 )  

    以普鲁士蓝(PB)为正极,硬碳(HC)为负极,制作了软包PB/HC钠离子电池,研究了其滥用性能。该电池经过0 V过放电后,其充放电曲线和容量可完全恢复,并且内阻变化较小;即使经过-3.6 V的深度过放电,该电池仍可正常充放电。PB/HC电池还显示出优异的过充性能,经过20%、30%和40%过充后,电池的容量保持率分别可达97.9%、91.6%和88.6%,且20%过充电池的循环性能与未过充的电池相当。此外,PB/HC钠离子电池经过针刺、短路和加热实验后,不发生起火和爆炸,且经过短路实验后,电池没有出现显著的温升。以上结果表明,基于PB正极的钠离子电池显示出优异的耐滥用性能,在大规模储能中具有良好的应用前景。

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    N/P设计对高镍NCM/Gr电芯性能的影响
    李海涛, 孔令丽, 张欣, 余传军, 王纪威, 徐琳
    2022 (7):  2040-2045.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0576
    摘要 ( 209 )   HTML ( 73 )   PDF(5050KB) ( 263 )  

    本研究以三元NCM811为正极材料、人造石墨为负极材料制作了软包锂离子电池,并通过固定正极容量、变化负极容量的方式设计了三种不同N/P比,并对其初始容量、首效、初始内阻、倍率放电、高低温放电、高温存储、循环寿命等进行了研究。结果表明N/P比设计对电芯容量发挥、首效、初始内阻、高低温放电、高温存储、循环寿命均具有一定影响,对倍率放电无明显影响。提高N/P比将有利于正极材料的容量发挥,提高电芯的初始容量;但过高的N/P比会使正极电极电位偏高,电解液易在正极侧发生副反应,而低的N/P比可以使正极具有较低的电极电位,降低电池在高温存储、循环过程中过渡金属溶出和副反应发生,提高电芯的高温存储和循环性能。但N/P比过低时,Li+易在负极表面还原,造成活性锂损失,影响电芯循环性能。综合考察各项电性能,本研究最优N/P比设计为1.10。

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    全钒液流电池在充电结束搁置阶段的开路电压变化
    鲁志颖, 江杉, 李全龙, 马可心, 傅腾, 郑志刚, 刘志成, 李淼, 梁永胜, 董知非
    2022 (7):  2046-2050.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0717
    摘要 ( 89 )   HTML ( 26 )   PDF(24480KB) ( 129 )  

    本工作通过对全钒液流电池的充电-搁置实验,对电池搁置阶段的开路电压变化进行探索。实验发现,全钒液流电池的开路电压变化与非液流储能电池有所不同,主要由跃降、缓慢下降、缓慢上升和趋于稳定四个过程组成。本工作首先对全钒液流电池开路电压的四个过程逐步进行分析,然后重点针对开路电压出现缓慢上升的原因及影响因素进行探索。实验结果表明全钒液流电池开路电压缓慢上升的过程与电池内电解液体积占比和流量有关,是全钒液流电池在充电结束搁置阶段的重要特征。电池内电解液体积占比越小,开路电压缓慢上升过程越长,上升幅度越小。电解液流量越大,开路电压缓慢上升过程越短,上升幅度越小。

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    电极结构对(NCM+AC/HC混合型电容器电性能的影响
    何凤荣, 张啟文, 郭德超, 郭义敏, 郭孝东
    2022 (7):  2051-2058.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0702
    摘要 ( 112 )   HTML ( 27 )   PDF(5840KB) ( 87 )  

    混合型电容器是一种介于锂二次电池和超级电容器之间的一种新型储能器件,在电化学储能领域有非常广泛的应用。混合型电容器的电极材料包括锂二次电池电极材料和超级电容器电极材料,在混合电容器内部形成“交叉结构”。本工作分别采用干法和湿法工艺制备出(NCM+AC)混合型正极片和硬碳负极片,并装配成064060软包混合型电容器。本工作系统分析了两种电极结构的特点及其对软包混合型电容器性能的影响。实验结果表明,干法电极内部含有丰富的PTFE纤维结构,原材料颗粒之间接触更为紧密。在相同厚度下,干法电极的活性物质负载量更大,电极体积密度大、欧姆电阻及极化电阻均较小。在相同体积的软包产品内,干法电极产品的容量、能量密度较湿法电极产品均提高20%以上。在正负极面密度比及N/P放电容量比均相同的条件下,干法电极产品在高低温性能、循环性能、倍率性能及高温负荷性能方面均优于湿法电极产品。干法电极制备工艺不使用任何溶剂,绿色环保,节省成本,PTFE纤维可以牢固地兜住NCM和AC,有助于在混合型电容器电极制备中推广应用。

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    固体氧化物燃料电池La0.7Sr0.3Fe0.9Ni0.1O3-δ 对称电极的电化学性能
    刘长洋, 卞刘振, 郜建全, 彭继华, 彭军, 安胜利
    2022 (7):  2059-2065.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0628
    摘要 ( 74 )   HTML ( 15 )   PDF(2432KB) ( 103 )  

    采用溶胶凝胶法合成了Sr、Ni共掺杂的La0.7Sr0.3Fe0.9Ni0.1O3-δ (LSFNi)电极材料,研究了CO在LSFNi电极上的电化学氧化过程。研究结果表明:LSFNi与La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.2O3-δ (LSGM)电解质和Gd0.2Ce0.8O2-δ (GDC)之间具有良好的化学兼容性,同时LSFNi材料在5%H2-Ar下的电导率随着温度的升高而增加,850 ℃时电导率达到0.85 S /cm。当以CO为燃料时,LSFNi-GDC/LSGM/LSFNi-GDC对称全电池在850、800、750和700 ℃下的最大功率密度分别达到470、288、196和130 mW/cm2。对称全电池在CO下的极化电阻分别为0.64、1.01、1.83和3.82 ?·cm2。与H2燃料相比,CO电化学氧化的电荷转移过程和吸脱附过程较为困难,导致以CO为燃料的电池性能略低于以H2为燃料时的性能。此外,对称电池在850 ℃和600 mA/cm2的放电电流下电池的电压从0.719 V衰减到0.657 V,电池的衰减速率约为0.003 V/h。

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    废旧磷酸铁锂电池电极材料的硫酸化焙烧-水浸新工艺
    张肖洒, 王宏源, 李振彪, 夏志美
    2022 (7):  2066-2074.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0674
    摘要 ( 128 )   HTML ( 21 )   PDF(1874KB) ( 191 )  

    针对目前急需解决的废旧磷酸铁锂(LiFePO4)电池中有价金属的清洁高效提取问题,提出硫酸化焙烧脱氟-水浸新工艺。用TG-DSC和XRD表征确定了正负极片热处理的适宜条件为:空气气氛、温度575 ℃。采用正交实验和单因素实验研究了浓硫酸使用量、焙烧时间和温度。水浸液固比、温度及时间对正负极混合料粉末中Fe、P和Li元素浸出率和浸出液中F元素残存率的影响。确定了最优焙烧工艺条件为:浓硫酸使用量为理论用量的0.75倍、焙烧时间2.5 h、温度110 ℃;最优水浸工艺条件为:液固比4∶1(mL/g)、温度60 ℃、时间2 h。在此工艺条件下,P和Li的浸出率都达到100%,Fe元素的浸出率为98.85%,F元素在浸出液中的残存率仅为13.11%。

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    可充电锌离子电池电解质的研究进展
    裴英伟, 张红, 王星辉
    2022 (7):  2075-2082.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0040
    摘要 ( 187 )   HTML ( 38 )   PDF(2617KB) ( 182 )  

    锌离子电池以其低价、安全、高可用性、生态友好、易于制备等特点而受到了广泛的研究。作为连通锌离子电池其他部分的纽带,电解质与电化学性能的发挥有着重要关系。为了进一步具备应用的可能性,增强电解质对电池电化学性能的释放具有深刻的意义。尽管在电解质方面已经进行了诸多探索并取得了很多优秀的成果,然而对于锌离子电池电解质的一些问题仍然需要引起足够的关注。本文首先阐述了锌离子电池的一般原理。然后分别从水溶液电解质、有机溶液电解质、凝胶电解质、全固态电解质等四个方面回顾了锌离子电池各种电解质的研究进展。其中,水溶液电解质部分重点介绍了对应电解质存在的溶剂化问题、相关的改性策略及添加剂对电极稳定性的提升机理。有机溶液电解质部分阐述了电池电化学性能的提升。凝胶电解质部分说明了相关电解质的形成原理和其在柔性储能领域的应用。全固态电解质部分则对相应电解质的无液特性和本质导电优势进行了简要说明。最后,对各种电解质的发展近况进行了总结,并对未来可能进行的研究方向进行了展望。

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    生物质衍生碳材料在全钒液流电池电极方面的应用
    姚祯, 张琦, 王锐, 刘庆华, 王保国, 缪平
    2022 (7):  2083-2091.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0666
    摘要 ( 145 )   HTML ( 20 )   PDF(5672KB) ( 132 )  

    电极是全钒液流电池的重要组成部分,是电解液中不同价态钒离子发生电化学反应的场所。理想的液流电池电极需要同时具备电导率高、比表面积大、润湿性好、耐腐蚀、成本低廉的特性,而目前的材料往往不能兼顾。生物质衍生碳材料具有独特的多孔结构,且含有丰富的氧官能团和氮、磷、硫等元素,可以为电化学反应提供更多的活性位点,被广泛应用于电极材料中。本文回顾了生物质衍生碳材料作为电极或电极催化剂,在全钒液流电池中的应用和研究进展,重点讨论了材料的制备方法、结构组成及其电化学性能,有利于加深人们对电极“构-效关系”的理解,以期设计出更好的电极材料,提高全钒液流电池的性能,降低成本,推进全钒液流电池产业化的发展。

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    高能量锂离子电池硅基负极黏结剂研究进展
    邓健想, 赵金良, 黄成德
    2022 (7):  2092-2102.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0125
    摘要 ( 174 )   HTML ( 40 )   PDF(6336KB) ( 292 )  

    硅材料具有较高的理论容量,被视为发展高能量锂离子电池的重要材料之一。但是硅在充放电循环中体积变化较大,会导致负极材料粉化,严重影响电池的电化学性能。黏结剂作为电极的重要组成部分,对于稳定负极结构,改善电池性能具有重要作用。总结归纳了合成类聚合物、生物类聚合物等硅基负极黏结剂的研究进展,合成类聚合物主要包括聚丙烯酸类、聚偏二氟乙烯类以及导电类黏结剂,生物类聚合物主要包括羧甲基纤维素类、海藻酸钠类以及其他生物类黏结剂。分析了选择硅基负极黏结剂的条件,包括要有极性官能团、具有一定的弹性和机械强度、化学稳定性高、最好具有一定的导电性等。极性基团可以与硅表面的羟基形成氢键,增强材料之间的黏结性能,为了更好地制约硅的体积膨胀,可以对其进行改性,使其具有一定的弹性和自愈能力;也可以选择一些导电物质,使黏结剂本身具有导电性能,可以提高电极内部导电网络的稳定性并提高活性物质的含量等。本文也为黏结剂的选择和发展提供了思路。

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    基于CiteSpace知识图谱的锂电池复合电解质可视化分析
    霍思达, 薛文东, 李新丽, 李勇
    2022 (7):  2103-2113.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0120
    摘要 ( 101 )   HTML ( 25 )   PDF(11973KB) ( 90 )  

    固态电解质具备高能量密度、高容量、高安全性等特点被认为是理想的电解质材料。无机固态电解质具有较高的离子电导率和力学性能,但其与电极间阻抗高、接触差;聚合物固态电解质有良好的柔性和可加工性,但离子电导率远远达不到应用要求。有机-无机复合电解质兼备两者的优点,是目前最适用于应用推广的材料之一,但在离子电导率和电化学稳定性方面还差强人意。本文基于Web of Science核心合集数据库回顾了近30年关于有机-无机复合电解质的相关文献,利用CiteSpace对相关数据进行了可视化整理。并针对复合电解质发展过程的重要节点和近5年的研究热点进行了深入分析。结果发现目前复合电解质方向研究热度正处于指数上升阶段;复合电解质的最新研究聚焦于凝胶态、单离子导体结构和聚碳酸酯基材料等方向;界面是复合电解质研究的关键问题,是近五年突现强度最高的关键词。关于下阶段复合电解质的开发要围绕:①半固态复合电解质的材料选择和结构设计;②电解质内部相间界面结构和传输机理的研究;③电解质与电极间构建稳定的弹性SEI/CEI膜。

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    超级电容器自放电的研究进展
    王宇作, 卢颖莉, 邓苗, 杨斌, 于学文, 荆葛, 阮殿波
    2022 (7):  2114-2125.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0688
    摘要 ( 151 )   HTML ( 39 )   PDF(878KB) ( 138 )  

    自放电是评价超级电容器性能的重要指标之一,显著影响超级电容器在实际使用过程中的能量转换效率。理解超级电容器的自放电机理,建立准确的自放电模型,从而开发针对性的改进方法,对提高超级电容器的实用性至关重要。然而,当前大量的研究工作集中于提高超级电容器的能量密度和功率密度,对其自放电性能的关注较少。因此,本文综述了近年来超级电容器自放电研究工作的进展,着重介绍了电荷再分布、活化控制、扩散控制及电势驱动等自放电机制的数学模型及其影响因素,并从充电协议、表面化学改性、电极包覆、电解液/隔膜改性等方面总结了当前的自放电抑制策略,以期促进相关研究方向的发展。本文指出未来相关工作应在三个方面展开:首先,需要根据不同的应用需求建立完善的自放电评价体系;其次,需要将自放电的仿真模拟与先进的表征技术相结合,建立不同自放电机制的准确识别方法,并对其起因进行追溯;最后,需要根据自放电机制的不同,发展针对性的优化方法,实现自放电和其他电化学性能的同时优化。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    氨基酸侧链对HCFC-141b水合物形成的影响
    李荣, 孙志高, 宋佳
    2022 (7):  2126-2132.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0540
    摘要 ( 64 )   HTML ( 7 )   PDF(1468KB) ( 36 )  

    蓄冷是降低电网峰谷差、实现电网负载侧调峰的一种重要手段,制冷剂水合物作为蓄冷介质具有蓄冷密度大和相变温度高的优点。选用脂肪族和芳香族疏水性氨基酸作为绿色环保型添加剂,研究氨基酸的侧链对HCFC-141b水合物形成过程和蓄冷的影响。研究结果表明,选用的5种氨基酸都可有效缩短HCFC-141b水合物形成诱导时间,显著提高了水合物生成量,增大了HCFC-141b水合物的蓄冷密度。在添加脂肪族氨基酸的3个体系中,氨基酸疏水性越强,水合物生成量越大,蓄冷密度也越高。其中含缬氨酸的体系水合物的平均蓄冷密度最大,约为261.24 kJ/kg,远大于纯水中水合物的平均蓄冷密度(57.83 kJ/kg)。在添加芳香族氨基酸的体系中,含色氨酸的体系水合物的平均蓄冷密度最大,约为222.14 kJ/kg,但低于含缬氨酸体系。氨基酸能够较好地促进水合物的生成,氨基酸的侧链基团及其疏水性是促进水合物形成动力学的主要因素。氨基酸中芳香族侧链基团对降低水合物诱导时间、提高水合物生长速度的作用强于脂肪族侧链基团;而氨基酸的脂肪族侧链基团更有利于水合物生成量和蓄冷密度的提高。氨基酸具有一定的表面活性,促进部分HCFC-141b分散到水相中,增加了水与HCFC-141b接触面积,有利于水合物的形成。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    热化学反应器放热过程模拟及参数影响规律
    李仲博, 汉京晓, 王成成, 杨慧, 杨娜, 尹少武, 王立, 童莉葛, 唐志伟, 丁玉龙
    2022 (7):  2133-2140.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0077
    摘要 ( 125 )   HTML ( 11 )   PDF(3105KB) ( 142 )  

    热化学储热因其具有储热密度高、存储过程几乎无热量损失等优点在推动可再生能源的利用、助力实现“双碳”目标中具有重要作用,其中热化学反应器的设计及性能优化是重要环节。本文对以硅胶球为储热材料的热化学反应器进行了放热实验,并建立了二维仿真模型。通过调整模型参数中硅胶球最大吸水量、亲和系数、非均质参数及指前因子和活化能等参数使数值模拟和实验的反应器出口温度结果具有良好的一致性。参数中对空气出口温度影响较大的有亲和系数、非均质参数及硅胶球最大吸水量,比热容的影响最小,指前因子对空气出口温度的影响大于活化能。其中非均质参数由1.2增大至2.8时,空气最高出口温度由140 ℃降低至70 ℃。增大硅胶球的比热容在降低反应器最高出口温度的同时,还有助于延长到达最高出口温度的时间。该研究结果结合小型反应器实验数据可以对大规模储热装置多次充放热循环后的性能进行更加准确地预测,进而优化反应器及系统设计。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    填充床熔盐蓄热器的动态温度与应力特性
    杜保存, 黄丽娟, 雷勇刚, 宋翀芳, 王飞
    2022 (7):  2141-2150.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0678
    摘要 ( 59 )   HTML ( 11 )   PDF(5575KB) ( 101 )  

    建立了填充床熔盐蓄热器的热-力耦合数值模型,基于此模型,研究了多次蓄-放热循环下罐体壁面温度与应力的动态变化特性,并探讨了蓄热罐体产生高温蠕变与塑性屈服的失效区域。结果表明:单次蓄-放热循环中,①壁面温度呈4个阶段的变化趋势,即蓄热时的急剧温升与稳定阶段,放热时的缓慢温降与急剧下降阶段,且大部分罐壁均会产生蠕变现象;②筒节1~5的壁面处于低应力水平的弹性状态,壁板底端存在应力集中导致的塑性屈服现象,且峰值应力在蓄热时呈逐渐上升、放热时逐渐下降的变化趋势;多次蓄-放热循环中,①罐壁最高温度在631~836 K之间呈周期性变化,随着循环次数的增加,处于弹性状态的壁面在低应力与蠕变的作用下损伤累积,增加了蓄热器失效的风险;②内壁面峰值应力在275~423 MPa之间呈周期性变化,使得蓄热罐体可能会产生高应力(大于屈服强度)引起的低周疲劳断裂失效现象。本研究可为开展填充床蓄热器的动态应力疲劳寿命评估提供有效参考方法。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    管束式相变蓄热器的蓄放热性能分析
    叶文兰, 赵明, 胡明禹, 田扬
    2022 (7):  2151-2160.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0057
    摘要 ( 51 )   HTML ( 13 )   PDF(11573KB) ( 40 )  

    建立多排管束式相变储热单元模型,数值模拟了方腔中不同管子数量、不同排列方式以及不同管壁温度对相变储热单元蓄放热性能的影响。结果表明,在保持填充PCM数量不变及其他相同约束条件下,随着管子数量增加即排列方式改变时,可以增强自然对流作用,增大圆管与周围流体传热面积,而且其对应的液相曲线初期几乎呈线性变化,随着管子数量的增加,曲线斜率逐渐增大。表明排列方式的改变可以加快PCM熔化和凝固过程,大大提高其蓄放热性能。此外管壁温度对蓄放热性能也存在重要影响,但随着管壁温度的升高,影响逐渐减弱。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    封装方式对相变水箱蓄放热性能影响模拟分析
    冯国会, 王天雨, 王刚
    2022 (7):  2161-2176.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0682
    摘要 ( 67 )   HTML ( 12 )   PDF(17089KB) ( 62 )  

    为探究不同形状封装单元对相变储能水箱蓄放热性能的影响,研究在保证水箱结构尺寸、相变材料种类和用量以及水箱进口水温和流速相同的前提下,利用Fluent软件对采用板型、圆柱型和球型封装单元的相变储能水箱以及无相变材料的传统水箱进行了模拟研究,并分析了各水箱在蓄热时间、放热时间、温度分布以及蓄放热量等方面的不同。模拟结果表明:封装单元形状改变会对水箱蓄放热性能产生一定的影响。在蓄放热过程中,3种相变储能水箱中球型单元水箱最先完成蓄放热,相比于板型和圆柱型单元水箱蓄热时间分别缩短10.4%和2.3%,放热时间缩短7%和2.3%。板型单元水箱完成蓄放热所需时间最长,相比于传统水箱,蓄热时间延长54.8%,放热时间延长38.7%。圆柱型单元水箱的蓄热量最大,约为41.612 MJ,较传统水箱提升了16.1%。板型单元水箱释放的热量最多,放热量为41.634 MJ,较传统水箱提升了16.2%。球型单元水箱由于封装单元形状和布置方式的不同,使得换热面积和相变区域较大,水箱内温度分布呈现出沿高度方向逐渐增加或降低的趋势,与其他两种相变储能水箱相比差异较大,且存在换热死区。

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    储能系统与工程
    基于综合需求响应和奖惩阶梯型碳交易的综合能源系统优化调度
    王俊伟, 任艺, 郭尊, 张岩
    2022 (7):  2177-2187.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0692
    摘要 ( 118 )   HTML ( 31 )   PDF(1374KB) ( 72 )  

    随着能源需求急剧上升及环境污染日益严重,安全高效、低碳清洁的能源形式已成为能源发展的主流方向,而综合能源系统是降低环境污染排放、提高能源利用效率的有效途径之一。为了实现综合能源系统经济、低碳运行,本工作提出一种基于奖惩阶梯型碳交易机制和综合需求响应策略的综合能源系统低碳优化调度策略。首先,针对多元负荷的柔性特性和可调度价值,提出了考虑冷-热-电多元负荷的综合需求响应模型,并在此基础上,提出了响应补偿机制;其次,针对可再生能源的不确定性,采用拉丁超立方抽样法结合Kantorovich场景削减法生成光伏、风电和负荷的预测出力典型场景,并在优化调度模型中引入奖惩阶梯型碳交易成本,建立了以系统运行成本、响应补偿成本以及阶梯型碳交易成本之和最低的优化目标函数。最后,采用CPLEX工具箱对所提模型进行求解。算例仿真设置了不同场景,分析了综合需求响应策略和奖惩阶梯型碳交易机制对综合能源系统运行优化、节能减排的影响,验证了所建立的模型和策略能有效兼顾系统的经济、环境效益。

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    模糊控制优化下的混合储能系统辅助燃煤机组调频仿真
    韩健民, 薛飞宇, 梁双印, 乔天舒
    2022 (7):  2188-2196.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0664
    摘要 ( 83 )   HTML ( 14 )   PDF(2474KB) ( 164 )  

    在新能源并网容量日益增多的背景下,提高燃煤火电机组的调频能力是满足目前电网新能源消纳调频需求的主要途径之一。对此,利用由飞轮储能与电化学储能组成的混合储能系统辅助火电机组提高调频性能是重要的技术手段。本工作针对600 MW供热机组,在Matlab/Simulink中构建混合储能系统辅助燃煤火电机组调频的仿真模型,并对提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,机组耦合混合储能系统能有效减少电网频率变化量,降低汽轮机输出功率波动,稳定主蒸汽压力;针对混合储能系统中的功率分配系数,利用模糊控制策略进行优化,发现模糊控制策略能够在连续的充/放过程中,使混合储能系统保持良好的功率变化适应性。

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    含高比例风光发电的电力系统中抽蓄电站的优化控制策略
    刘连德, 何江, 周家旭, 李翠萍, 李凯强, 朱星旭, 严干贵, 李军徽
    2022 (7):  2197-2205.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0696
    摘要 ( 50 )   HTML ( 14 )   PDF(2028KB) ( 48 )  

    抽水蓄能电站运行可靠灵活,能对负荷的急剧变化做出快速反应。但以往抽蓄电站运行时,负荷在机组间的分配通常未考虑各机组间运行特性的差异,使得运行时能耗增加。针对该问题,本工作考虑能量平衡约束和抽蓄机组运行约束,建立以抽蓄系统整体效率最优为目标的双层优化模型。上层模型主要优化抽蓄系统在电网中的调度模式以及为下层模型提供功率指令。下层模型主要依据水轮机效率与水泵效率差异,对负荷的功率需求在机组之间进行合理分配,以满足实际电网需求。算例结果表明,本工作所提策略有效提升了抽蓄系统运行效率,提高了抽蓄电站的经济效益。

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    考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测
    武光华, 李宏胜, 李飞, 陈博, 张世科
    2022 (7):  2206-2212.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0715
    摘要 ( 104 )   HTML ( 16 )   PDF(1024KB) ( 57 )  

    电动汽车碳排放影响因素较多,导致其精确预测难度较大。为此,本工作提出考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测方法。从全生命周期理论出发,计量边际发电量、线损率、煤炭生产环节产生的碳排放量、电煤运输环节产生的碳排放量与发电环节的碳排放量,并将时间相关性应用到电动汽车行驶特征分析,计算直接碳排放量,以此完成考虑时间相关性的电动汽车全生命周期碳排放量预测。实验结果表明:在车辆上坡、下坡、拥堵与正常行驶情况下的碳排放量预测准确度较高,满足电动汽车碳排放量预测需求。

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    面向一次调频的镍氢电池系统开发
    吴田, 林闽城, 海浩, 孙海渔, 温兆银, 马福元
    2022 (7):  2213-2221.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0140
    摘要 ( 53 )   HTML ( 14 )   PDF(4883KB) ( 146 )  

    新能源大规模并网降低了电力系统的转动惯量水平和抗扰动能力,削弱了电网的频率稳定性,增加了电网一次调频的难度。面对日益繁重的调频压力,开发一种能够响应电网一次调频的新型储能系统具有重要的意义。本文通过对西北某火电厂660 MW机组的一次调频实际工况分析,提出了镍氢电池储能系统参与一次调频的容量最优设计和控制策略。进一步地,针对目标容量为5 MW/0.5 MWh的储能系统,研制高功率的镍氢电池单体、电池模块以及电池系统,并进行了充放电倍率、循环寿命、一致性、一次调频工况等多项测试。结果表明:镍氢电池单体具有10 C充放的功率特性和浅充浅放条件下48万次的长循环寿命,电池模块以及电池系统具备在大功率测试条件下稳定工作的能力。验证了镍氢电池储能技术在火电一次调频中应用潜力。

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    大型储能电池短路故障分析与保护策略
    徐光福, 姜淼, 王万纯, 魏阳, 侯炜
    2022 (7):  2222-2232.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0571
    摘要 ( 68 )   HTML ( 29 )   PDF(5744KB) ( 152 )  

    由电池构成的大型储能在清洁能源占比高的电力系统里占有重要地位,电池的短路计算和保护配置十分重要。本文首先提出了单体电池短路模型,并用短路实验验证了模型有效性。在此基础上,推导了簇内和簇间短路的短路电流通用计算公式,计算公式可以广泛应用于任意电池数量的大型储能系统之中,全面地覆盖了各种极间及极地短路情况,在算例中验证理论计算公式与仿真误差在4%以内可以满足保护分析需要。分析了影响短路电流的因素和变化规律,发现了簇内短路时短路点内部电池越多则其他簇和短路点电流越大、簇间短路时模组差对短路电流影响等结论。根据理论计算公式,研究了大型储能电站各种保护方案的利弊,提出了基于熔断器的保护配置方案,并分析了最有利的熔断器安装位置,总结出在此方案下各个熔断器最大短路电流的计算方法。本文提出的保护配置方案覆盖了短路电流计算、器件选型等多个方面,可以广泛应用于各种电池储能电站前期方案设计之中。

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    应用于飞轮储能的BLDC电机功率双向流动策略设计
    杨孝杰, 王海云, 蒋中川, 宋章华
    2022 (7):  2233-2240.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0086
    摘要 ( 82 )   HTML ( 8 )   PDF(2052KB) ( 189 )  

    电机是飞轮系统实现电能与机械能相互转换的核心。BLDC(brushless direct current)电机具有体积小、噪声低、经济效益高等优点,在储能中得到了应用。为避免电机在充放电过程中产生较大绕组损耗或引入辅助电路稳定输出电压,在搭建应用于飞轮储能的BLDC电机模型基础上,提出改变晶闸管导通与关断顺序的电机充放电控制策略,改变绕组反电势与流经电流方向,实现电机充放电功能。仿真结果表明搭建的BLDC电机模型能够正确表示飞轮运行特性,也表明提出的电机充放电控制策略在不引入额外的电路拓扑结构情况下,能够使电机在充电状态吸收功率,将电能转换为飞轮动能,电机在放电状态释放功率,将飞轮动能转换为电能,并且充放电过程中相关电气量可控,从而实现功率双向流动过程,此控制策略的设计为飞轮储能的机电一体化产品实现提供一定的理论基础。

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    基于权重自适应鲸鱼优化算法的多能系统储能电站最优配置
    曾伟, 熊俊杰, 李建林, 马速良, 武亦文
    2022 (7):  2241-2249.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0608
    摘要 ( 92 )   HTML ( 12 )   PDF(1815KB) ( 41 )  

    本文考虑风-光-火-储多能系统的运行特性和约束条件,将火电厂的输出功率波动最小作为目标函数,得到非线性规划方程。利用非线性自适应权重协调寻优算法的全局搜索及局部搜索能力这一特点,在包围猎物、气泡攻击及搜索猎物过程中引入非线性自适应权重系数S1S2,对鲸鱼优化算法进行改进。改进后的算法用来求解多能系统储能电站的优化配置问题。利用IEEE33节点系统作为风-光-火-储系统的仿真模型,根据权重自适应鲸鱼优化算法的计算结果,储能选址在13节点,储能的配置容量为40.2 MWh,储能系统的年运行成本为1329万元。结果表明,本文提出的储能配置策略有效抑制了多能系统中火电厂的功率波动,加入储能后火电厂功率的峰谷差下降了90.79%,有效实现了辅助调峰。对于大规模新能源并网对电力系统造成的冲击,本文提出的优化配置策略有助于储能电站的规划与建设,将为实现“双碳”目标和推动能源革命提供重要支撑。

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    单罐式储能换热系统在热风无纺布工艺中的应用
    李洪涛, 张帅, 李旭东, 纪运广, 孙明旭, 李欣
    2022 (7):  2250-2257.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0106
    摘要 ( 61 )   HTML ( 13 )   PDF(3780KB) ( 88 )  

    电费是无纺布纤维定型过程中除原料外的第二大生产成本,如何使其降低成为提高产品盈利的关键措施之一。基于国家为鼓励电力的削峰填谷实施的“峰谷平电价”用电策略,提出一种基于储能技术的纤维定型用单罐式储能换热系统,并对其关键部分的设计方法进行了阐述。结合河北某纺织企业的应用案例,通过理论计算,若采用储能换热系统与传统纤维加热装置相比可节省用电成本约为38%;而实际上,由于单罐工质的循环使得换热器出力下降,必须采用电加热器方可保证工艺运行,实际节省用电成本为25%左右,经济性良好。本文为储能技术在纺织工业的应用和设计方法提供支持。

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    对称蛇形流道锂离子电池冷却性能
    孔为, 金劲涛, 陆西坡, 孙洋
    2022 (7):  2258-2265.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0095
    摘要 ( 98 )   HTML ( 14 )   PDF(2462KB) ( 90 )  

    为了解决传统蛇形流道冷却剂流动路径长、压差大、能耗高的问题,提出了对称蛇形流道设计,并采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立其模型。与传统蛇形流道相比,对称蛇形流道的压降降低了42.8%,其原因是通过子流道的设计,降低了子流道中的流量,进而降低了冷却剂的沿程损失。同时,对称蛇形流道的温度均匀性也优于传统蛇形流道。此外,虽然冷却剂沿着流动方向温度越来越高,但是电池在冷却剂流动方向上温度分布却比较均匀,温差较小。由于电池厚度方向过小的热导率,导致电池最大温差出现在该方向。当电池厚度方向热导率增至10.925 W/(m·K)时,电池厚度方向温差远小于冷却剂流动方向温差。电池最大温差也从2.75 ℃降至1.24 ℃,下降了54.9%,因此增大电池厚度方向的热导率对电池温度均匀性的提高具有显著效果。本文进一步探讨了冷却剂流量和流道宽度的影响。结果表明:冷却剂流量的增大虽然能够有效降低电池最大温度和温差,但是急剧提升了系统能耗。此外,增大流道宽度对减小流道压降具有显著效果,但对电池温度的影响可忽略。本文提出的对称蛇形流道为锂离子电池热管理系统发展提供了新思路,具有重要的借鉴意义。

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    基于仿生翅脉流道冷板的锂离子电池组液冷散热
    刘显茜, 孙安梁, 田川
    2022 (7):  2266-2273.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0670
    摘要 ( 117 )   HTML ( 14 )   PDF(4425KB) ( 87 )  

    基于方形锂离子电池生热特点,设计了一款新型仿生翅脉流道冷板。在数值传热学理论基础上,建立了仿生翅脉流道冷板的电池组液冷冷却散热模型,对仿生翅脉流道冷板和进出口位置不同的两种并行流道冷板的锂离子电池组冷却散热分别进行了数值模拟计算,并分析了电池组相邻冷板冷却液流向和流道槽深等参数对仿生翅脉流道冷板散热的影响。结果表明:与并行流道冷板相比,仿生翅脉流道冷板冷却不仅能够进一步降低电池组最高温度和温差,提升温度分布均匀性,还可以减小流道压力损失,降低能量消耗。电池组相邻冷板冷却液交错流比同向流电池组的表面最高温度降低了0.62 K,温差减小了1.13 K,平均温度变化相差不大,温度场分布均匀性得到进一步提升;冷却液质量流量不变,随着流道槽深的增大,电池组的最高温度、平均温度和温差均出现先增大后减小的现象,但随着流道槽深的增加,电池组的重量和所占空间也会增加,当流道槽深为2 mm时冷板冷却效果最优。研究结果可为探索散热性能更好、能耗更低的电池组热管理系统提供参考。

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    考虑质量流量的电池组蛇形冷却结构仿真
    元佳宇, 李昕光, 王文超, 付程阔
    2022 (7):  2274-2281.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0639
    摘要 ( 78 )   HTML ( 8 )   PDF(8055KB) ( 29 )  

    针对大容量方形锂离子动力电池组在放电时存在电池表面温度过高与温度一致性较差问题,以电动汽车用某方形磷酸铁锂电池为研究对象,分别设计了具有单向流通结构和双向对流结构的蛇形管路电池组热管理系统。为了考察两种热管理系统的冷却性能,首先建立了单体电池的电化学-热耦合模型,模型经试验验证后,对不同质量流量下的电池组最高温度、冷却时间以及最大温差进行了对比仿真研究,结果表明:随着质量流量的增大,两种结构的电池组最高温度均呈下降趋势;在不同质量流量下,单向流通结构冷却时间均小于双向对流结构,双向对流结构的电池组的最大温差均小于单向流通结构;在大质量流量下,由于冷却液流速过快,会导致冷却液温度升高,从而影响冷却效果。

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    储能测试与评价
    基于优化Elman神经网络的锂电池容量预测
    黄鹏, 聂枝根, 陈峥, 舒星, 沈世全, 杨继鹏, 申江卫
    2022 (7):  2282-2294.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0655
    摘要 ( 121 )   HTML ( 26 )   PDF(3759KB) ( 217 )  

    锂离子电池容量的精确预测有利于提升电池的使用安全和避免电池滥用,受其复杂的内部电化学反应和外部使用条件影响,对其老化后的容量精确预测一直是电池管理系统的难点之一。为实现锂电池全服役周期内容量的高效准确预测,本文提出了一种基于遗传算法优化的Elman神经网络(GA-Elman)电池容量预测模型。首先选择电池不同循环下的放电容量增量、内阻以及温度数据作为有效表征电池老化和容量衰减规律的特征量,其次运用主成分分析算法对特征量进行降维以降低训练量数据维度,然后基于Elman神经网络构建电池容量预测模型,并引入遗传算法优化Elman神经网络的权值和阈值,实现对电池容量的高效精确预测,最后在不同电池上对该模型进行了验证。验证结果表明:与传统Elman神经网络和长短期记忆神经网络(long and short term memory neural network,LSTM NN)预测模型相比,GA-Elman神经网络预测模型有更好的预测精度和更高的运算效率。在不同电池上该模型预测结果的最大平均绝对误差为0.92%,最大均方根误差为1.02%,最小拟合系数为0.9679,表明该模型可以精确预测锂电池衰退过程中的容量并且对不同电池有较强的适应性。

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    基于贪婪算法的分布式储能系统容量优化配置方法
    郭雨涵, 郁丹, 杨鹏, 王子绩, 王金涛
    2022 (7):  2295-2304.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0695
    摘要 ( 83 )   HTML ( 13 )   PDF(1727KB) ( 77 )  

    分布式储能系统(distributed energy storage system,DESS)对电力系统调峰至关重要,其选址和容量配置一直是业内研究热点,然而DESS规划配置方面依然存在经济技术分析不够全面和计算复杂度较高的问题。基于此,本文提出了一种基于贪婪算法的分布式储能系统容量优化配置方法。首先建立了全面的DESS经济模型和运行约束模型,相对传统仅考虑投资成本和运行成本的缺陷,增加了储能运行调度带来的经济效益;然后通过功率损耗灵敏度(power loss sensitivity,PLS)进行选址,可降低寻址问题的维度并提高优化效率;接着利用贪婪算法将DESS划分为诸多单元分别优化,并将每个单元的决策过程简化为简单模型,可显著提高求解效率;为验证所提方法的有效性,本文以浙江嘉兴市某小区负荷数据为例,在MATLAB R2015b中进行仿真分析。结果表明:①相比遗传算法,本文算法仅能得到局部最优解,获得的经济效益略低,但差距不大,可显著提高计算效率;②相比于整体优化,其优化结果相同,但不涉及网损等成本计算,计算效率进一步提高。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    基于VF-DW-DFN的锂离子电池剩余寿命预测
    易顺民, 谢林柏, 彭力
    2022 (7):  2305-2315.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0665
    摘要 ( 153 )   HTML ( 25 )   PDF(1689KB) ( 147 )  

    锂离子电池作为各类储能系统与设备的重要组成部分,准确预测锂离子电池的剩余使用寿命对于保障电池相关产业和设施的可靠性与安全性起着关键作用。针对锂离子电池剩余寿命预测中存在的非平稳、非线性特性导致单一数据驱动方法的预测精度低、泛化性能差等问题,提出了一种基于变分滤波、数据规整和深度融合网络的数据驱动融合(VF-DW-DFN)方法。首先,利用变分滤波法去除原始电池退化序列中的随机噪声干扰,得到相对平稳的退化特征数据。然后,采用最优嵌入法构造预测滑窗,实现特征数据规整,减少信息损失。其次,设计了一种新型深度融合网络对电池非线性退化数据进行建模,辨识电池数据中的退化模式,实现最终的锂离子电池剩余寿命预测。最后,在钴酸锂锂离子电池数据集上进行了剩余寿命预测实验,实验预测的平均均方根误差为1.41%,平均剩余寿命绝对误差小于2个循环周期。实验结果表明所提出的方法泛化性能好,预测精度高,误差小,能够对锂离子电池的退化过程进行有效建模和准确预测。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    多物理场耦合下锂离子电池组可靠性研究现状与展望
    陈龙, 夏权, 任羿, 曹高萍, 邱景义, 张浩
    2022 (7):  2316-2323.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0644
    摘要 ( 167 )   HTML ( 20 )   PDF(2283KB) ( 461 )  

    近年来储能及电动汽车领域锂离子电池失效引起的安全事故频现,分析锂离子电池的失效诱发机制,从而提升锂离子电池的安全性及可靠性成为研究热点。锂离子电池失效行为呈现诱发因素多、形式种类多、危害损失大、评估探测难的特点,采用传统的失效机理分析方法需要对电池进行破坏性拆解,无法准确描述和预测电池失效,更无法描述电池组复杂的失效过程。基于多物理场失效仿真分析,从锂离子电池或电池组可靠性角度对事故发生可能性进行描述被认为是更为科学和有效的方法。但是,电池组可靠性研究刚起步,也存在着不能考虑多物理场耦合、分析误差较大等不足之处。基于此,本文首先阐述了锂离子电池可靠性分析的内涵,介绍了锂离子电池可靠性建模和分析方法的研究现状及存在的问题,阐述了基于多物理场耦合的锂离子电池组可靠性研究方法,进而提出基于贝叶斯理论的失效逐层级追溯结合多物理场耦合建模的失效分析策略,并对其存在的挑战进行了论述。

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    高能量密度锂离子电池老化半经验模型
    祝庆伟, 俞小莉, 吴启超, 徐一丹, 陈芬放, 黄瑞
    2022 (7):  2324-2331.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0725
    摘要 ( 148 )   HTML ( 26 )   PDF(2078KB) ( 185 )  

    电池循环老化过程中容量会不断衰退,内阻也会逐渐增长,从而影响电池的使用寿命与性能表现。为建立电池容量衰退与内阻增长半经验模型,缩短探究电池老化特性所需的实验时间,采用具有高能量密度的21700锂离子电池,在0 ℃、23 ℃和40 ℃条件下结合1 C和2 C两种放电倍率组成了六种工况,对电池进行循环老化实验,分析温度等因素对电池容量衰退与内阻增长特性的影响规律。在结合Arrhenius方程建立电池容量衰退半经验模型时,额外引入了两个关于循环次数的幂函数和常数项,拓展了容量衰退半经验模型的适用性,使其能够适用于不同温度下表现出的不同容量衰减趋势。采用双指数函数累乘的公式形式建立了电池内阻增长的半经验模型,能够有效地预测内阻在不同工况下的增长规律。并利用交叉验证的方法证明了容量衰退与内阻增长半经验模型的准确性,能够用于预测电池在其他温度条件下的老化规律。最后利用建立的电池老化半经验模型,预测了该电池在15 ℃、30 ℃和45 ℃的容量与内阻变化情况,有助于更全面地了解电池的老化特性,并避免了大量重复实验,有利于提高研究效率。

    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
    澳大利亚储能相关政策与电力市场机制及对我国的启示
    刘国静, 李冰洁, 胡晓燕, 岳芬, 徐际强
    2022 (7):  2332-2343.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0605
    摘要 ( 109 )   HTML ( 21 )   PDF(1469KB) ( 278 )  

    储能的崛起与发展离不开政策的鼓励与机制的支持。澳大利亚具备成熟的自由电力市场,为储能构建商业模式提供了基础和条件,同时近年来澳大利亚针对制约储能发展的政策与市场规则进行修改,为其规模化应用及参与电力市场逐步扫清了障碍,值得我国借鉴。本文首先梳理了澳大利亚储能发展的状况及未来市场需求;从家用储能和参与电力市场的大规模储能两个方面分析了各自的收益来源;另外,从政策和制度改革两大方面,详细分析了澳大利亚联邦政府在研发与示范项目支持、各州储能相关补贴、市场注册主体身份、交易结算机制、额外收益来源等方面的政策激励和规则修改情况。最后,总结澳大利亚经验对我国的启示。

    数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    欧盟储能政策和市场规则及对我国的启示
    袁性忠, 胡斌, 郭凡, 严欢, 贾宏刚, 苏舟
    2022 (7):  2344-2353.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0721
    摘要 ( 131 )   HTML ( 39 )   PDF(1410KB) ( 172 )  

    作为构建新型电力系统的关键技术支撑,储能的发展离不开政策环境的支持。欧盟作为电力市场化改革的先行者,在建立统一、充分竞争的电力市场过程中积累了丰富的经验,目前已经形成了成熟的电力现货市场交易体系与电力平衡机制,为储能构建商业模式提供了有利条件。同时欧盟也不断在顶层政策和电力市场规则上做出修改,旨在推动储能的规模化发展,为储能在更大范围内参与电力市场创造有利条件,值得我国借鉴。本文首先梳理了欧盟储能发展的现状,并从欧盟委员会和成员国两个角度,介绍了欧盟在储能研发资金支持、补贴政策上的主要举措;随后重点对欧盟在储能参与市场的主体身份、市场交易机制、市场开放等方面所做出的规则调整进行了详细分析。最后总结了欧盟的储能发展经验对我国的启示。

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    沙特能源转型及氢能发展展望
    胡旭, 江涵, 张锐
    2022 (7):  2354-2365.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0074
    摘要 ( 158 )   HTML ( 16 )   PDF(1277KB) ( 188 )  

    在当前世界能源结构清洁化的情况下,长期依赖石油经济的沙特阿拉伯提出能源转型和经济多元化发展目标。基于此,文章对沙特能源转型动因及发展方向进行剖析,提出氢能发展构想,并对其氢能中长期开发与国际贸易的经济性进行量化分析。调研显示,在中短期内借助丰富的天然气资源优先发展蓝氢,构建产业链,后期利用丰富的清洁能源资源开发绿氢将成为沙特能源转型重要机遇。而相似国家可借鉴沙特能源结构化调整措施,实现本国的能源转型和氢能发展。

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    储能电池系统提供AGC调频的机会成本建模与市场策略
    时雨, 张忠, 杨晶莹, 钱薇, 李昊, 赵祥, 杨欣桐
    2022 (7):  2366-2373.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0581
    摘要 ( 80 )   HTML ( 27 )   PDF(1272KB) ( 102 )  

    在“双碳”背景下,可再生能源发电在电网中的比重越来越高,电力系统的AGC调频、备用等辅助服务需求也显著增加。储能电池系统作为一种新型灵活资源,在提供辅助服务方面潜力巨大。同时,储能电池系统也面临着参与电能量市场与辅助服务市场的收益权衡问题。为此,本文以锂电池储能电池系统为例,基于机会成本概念,提出了储能电池系统提供AGC调频的机会成本分析与建模方法;进而提出了储能电池系统参与电能量市场与AGC调频市场运行策略。算例分析表明,储能电池系统提供AGC调频的边际机会成本随申报容量的增加而增加,因此,当AGC调频容量的边际机会成本与AGC调节成本之和等于AGC调频补偿价格时,储能电池系统的总收益达到最大。

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    电解水制氢厂站经济性分析
    徐进, 丁显, 宫永立, 何广利, 胡婷
    2022 (7):  2374-2385.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0062
    摘要 ( 168 )   HTML ( 25 )   PDF(1345KB) ( 369 )  

    氢能是支撑智能电网和可再生能源发电规模化的最佳能源载体,发展电解水制氢是实现碳减排的重要技术路径。当前,电解水制氢成本较高,尚不具备在工业、交通、建筑等领域大规模应用的竞争力。本文对电解水制氢厂站的全生命周期成本进行研究,比较不同技术路线下电解水制氢的成本构成。结果表明,设备购置成本、电力成本和设备耐久性是影响电解水制氢综合成本的关键因素。碱性电解槽由于具有更低的设备购置成本,综合制氢成本低于质子交换膜电解槽。提高电解槽运行温度、开发高效率电解槽以及提高电解槽耐久性可显著降低电解制氢厂站的全生命周期电耗,从而降低制氢综合成本。分析表明,每降低制氢电耗1 kWh/Nm3,可降低氢气平准化成本幅度为1.1 P元/Nm3(P是电价,元/kWh);当电价更低时,氢气的平准化成本也相应降低,电价降低0.01元/kWh,氢气平准化成本的降幅为0.057元/Nm3

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    储能教育
    基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法
    董树锋, 刘灵冲, 唐坤杰, 赵海祺, 徐成司, 林立亨
    2022 (7):  2386-2397.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2021.0723
    摘要 ( 396 )   HTML ( 24 )   PDF(3233KB) ( 222 )  

    针对储能学科实验教学存在的问题,本文利用硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真技术,将具体的实际工程项目融入到实验教学当中,使用Simulink对储能被控对象建模,采用自主设计制作的低代码控制器进行控制,提出基于Simulink和低代码控制器的储能控制实验教学方法。该方法具体流程为:在实验准备阶段,教师提前向学生布置了解实验背景的任务;实验进行中按照控制策略设计、被控对象模型搭建、控制策略实现和运行结果分析四部分进行引导教学;实验结束后鼓励学生发散思维,将所学知识拓展延伸应用到其他控制策略中。然后引入所用的实验设备低代码控制器,并对其需使用的配置文件进行了详细说明,学生只需填写相应EXCEL配置文件即可实现控制策略,降低了对学生编程能力的要求,从而抓住实验课程的重要目标更透彻地理解控制策略本身。最后以储能功率分配优化控制为案例设计实验,从整体认知、重点强化、难点分析和深度启发四个方面具体展开,完成储能电池组充放电实时仿真,实现了储能功率分配的控制目标,验证了硬件在环仿真技术的仿真精度和所提出的储能控制实验教学方法的有效性。

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    资讯聚焦
    基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用
    滕, 世
    2022 (7):  2398-2399. 
    摘要 ( 29 )   HTML ( 9 )   PDF(314KB) ( 31 )  
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    当前我国孤立岛屿旅游的电力能源定容规划前景分析
    晏竹
    2022 (7):  2400-2401. 
    摘要 ( 21 )   HTML ( 7 )   PDF(327KB) ( 21 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    新媒体视角下的电动汽车充电桩的宣传策略
    李静
    2022 (7):  2402-2403. 
    摘要 ( 21 )   HTML ( 7 )   PDF(392KB) ( 10 )  
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    “双碳”背景下中国新能源汽车产业创新发展研究
    杨延风, 葛新旗
    2022 (7):  2406-2407. 
    摘要 ( 32 )   HTML ( 13 )   PDF(502KB) ( 82 )  
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    计算机技术在储能行业中的应用研究
    易伟
    2022 (7):  2408-2409. 
    摘要 ( 21 )   HTML ( 13 )   PDF(363KB) ( 34 )  
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    《储能科学与技术》征订单
    2022 (7):  2410-2410. 
    摘要 ( 14 )   HTML ( 10 )   PDF(372KB) ( 15 )  
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