储能科学与技术

本期中英文目录

2023 (10): 0.

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铬氧化物作为高容量锂电池正极材料的制备及其性能研究

孟庆飞, 杨睿, 金成龙, 曹余良, 李文杰, 周舟, 吴际良

2023 (10): 3049-3055. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0396

摘要 ( 226 )

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氧化铬(Cr₈O₂₁)由于具有高比容量、高电压与低成本，成为高比能量锂电池正极材料的研究热点。本工作以CrO₃为前驱体，在氧气氛围下，通过一步煅烧法制得了高纯度的Cr₈O₂₁。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)以及电化学测试技术，对不同热解条件下产物的成分以及形貌进行了分析讨论，并对其作为锂电池正极材料的电化学性能进行了测试。研究结果表明，煅烧温度对氧化铬的电化学性能影响很大。较低温度下会有部分CrO₃未反应，电极容易被腐蚀损坏。而在较高的温度下，生成的Cr₂O₅杂相会降低电极材料的比容量。最终得到的优化条件为煅烧温度270 ℃，煅烧时间24 h，所得到的Cr₈O₂₁纯度最高且具备最佳的电性能。在0.1 C倍率下，首次放电可逆比容量高达357 mAh/g，平均放电电压为3 V。同时，对电池进行20周循环后，放电容量能保持在80%以上。最后，对所制备氧化铬的高低温放电性能也进行了研究，在-45 ℃和65 ℃下，其放电比容量分别为200 mAh/g和364 mAh/g，表明其具备良好的循环稳定性和电化学性能。

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钴掺杂FeS₂ 的可控制备及储钠特性研究

陈珂君, 范利君

2023 (10): 3056-3063. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0391

摘要 ( 176 )

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铁基硫化物作为典型的转化型负极材料，具有理论比容量高、无毒、资源丰富等优势，成为了钠离子电池潜在的负极材料之一。然而，该类材料的电子/离子输运性能较差，导致了储钠动力学特性有待改善，这也限制了其实际应用。基于此，本文以典型铁硫化物FeS₂为例，提出阳离子掺杂的策略来调控其晶体结构，以期改善其电化学储钠特性。研究发现，通过在前驱体溶液中引入Co²⁺，实现了钴掺杂FeS₂的可控合成。结构和组成表征发现，不同Co²⁺掺杂量会对FeS₂的形貌产生影响，且掺杂后FeS₂的(200)晶面间距增大。电化学性能测试表明，掺杂后样品具有更好的倍率性能和循环稳定性。优化样品在电流密度为1 A/g、2 A/g和4 A/g下，分别保持了264.3 mAh/g、224.9 mAh/g和193.4 mAh/g的可逆放电比容量。在1 A/g的电流密度下，循环450次后可保持229.8 mAh/g的放电比容量，容量保持率约为74.6%。储钠动力学分析表明，掺杂后样品显示出更高的Na⁺扩散效率，同时表现出赝电容占主导的储钠机制。该研究能够为新型钠离子电池负极材料的开发提供理论参考。

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面向高电压固态锂电池的明胶/聚氧化乙烯复合电解质的制备与性能

郑衍森, 王泳茵, 桂久青, 谢卓豪, 徐越, 曹巧英, 徐悦华, 刘应亮, 梁业如

2023 (10): 3064-3074. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0409

摘要 ( 242 )

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聚氧化乙烯(PEO)基电解质在高电压下不稳定的界面严重阻碍了其在高能量密度固态锂电池中的实际应用。本文利用明胶的羧基与PEO链端羟基形成氢键，减缓了高电压下PEO端羟基氧化，进而构建基于PEO/明胶复合电解质的高电压固态锂电池。研究结果表明，PEO电解质链端羟基氧化分解是Li|PEO|NCM811在大于4.0 V时产生“电压噪声”行为的主要原因。加入明胶后，由于明胶与PEO之间的氢键作用，PEO/明胶复合电解质在4.0～4.3 V下的端羟基氧化副反应得以抑制。同时，大分子明胶的加入，降低了PEO的结晶度，形成快速的锂离子导体通路，提升了复合电解质的离子电导率，因此提升了匹配三元正极NCM811的电化学性能。该工作为面向高电压固态锂电池的PEO聚合物电解质的简便构建提供了新思路。

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锂离子电池电解液中新型氟化物的研究进展

汪心兰, 曾子琪, 张涵, 雷盛, 谢佳

2023 (10): 3075-3086. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0401

摘要 ( 593 )

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随着便携式电子设备和电动汽车的快速发展，对具有高能量密度和安全性的锂离子电池提出了迫切需求。开发具有宽电化学窗口和不易燃的电解液对于实现锂离子电池的高能量密度和安全性至关重要。然而，常规碳酸酯电解液存在电化学窗口较窄和易燃烧的问题，限制了其发展。在电解液中引入含氟化合物可以改善电解液的成膜性、氧化稳定性和燃烧性并可有效地提升电池的综合性能。本文从锂盐和溶剂两个方面综述了新型氟化物在锂离子电池电解液中的研究进展，首先介绍了三种新型含氟锂盐在热稳定性、电化学稳定性、成膜性以及对铝集流体的钝化能力等方面的特性，其次比较了碳酸酯、羧酸酯、醚、芳香烃等溶剂氟取代前后的物理化学性质，以及对电解液的离子电导率、界面形成能力、抗氧化性、宽温性能和易燃性等方面的影响，重点介绍了部分新型氟代碳酸酯、氟代醚及氟代芳香烃溶剂在锂离子电池电解液中的应用，最后总结了氟化物开发和应用中的科学挑战和局限性，并展望了其在锂离子电池电解液中的未来发展方向。

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废旧三元锂离子电池正极材料资源化回收研究进展

赵丹阳, 张翔, 徐帆, 隋艳伟

2023 (10): 3087-3098. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0517

摘要 ( 495 )

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废旧三元锂离子电池正极材料中的有价金属组分的有效回收和再利用，可以促进电化学储能和新能源汽车行业的稳定发展，实现能源循环再利用。目前三元锂离子电池正极材料的回收面临缺乏成熟的回收工艺和再利用体系不完善的关键问题。本文通过对近期相关文献的探讨，综述了废旧三元锂离子电池正极材料资源化回收与再利用的研究进展，从资源和环境两个角度论述了废旧三元锂离子电池正极材料回收的必要性。对于退役锂离子电池的预处理方式，着重介绍了放电、拆卸和分离工艺；对所获得的废旧三元正极材料，重点分析了有价金属的火法冶炼和湿法浸出等回收工艺的工作原理、研究现状和优劣势；对于三元正极材料的再生策略，着重阐述了基于浸出液直接再生正极材料的有效方法，并展望未来废旧三元锂离子电池资源化回收工艺可能存在的问题和面临的挑战。综合分析表明，合适的预处理、回收和再生策略，为废旧三元锂离子电池中有价金属的绿色、高效和低成本再利用提供重要的参考价值。

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低温混合硝酸盐与储罐材料Q345R相容性研究

万明忠, 王金龙, 陈永安, 鹿院卫, 吴玉庭, 张灿灿

2023 (10): 3099-3107. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0443

摘要 ( 119 )

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为了分析使用温度低的混合硝酸盐储热材料与储罐材料Q345R的相容性，本文采用恒温静态腐蚀法将低合金钢Q345R置于450 ℃的混合熔盐中进行腐蚀性研究，利用失重法分析了金属试样在熔盐中的腐蚀失重量及腐蚀速率。通过1000 h腐蚀性测试，获得了Q345R在低温混合硝酸盐中的腐蚀动力学曲线；利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪(EDS)对金属试样在熔盐中的腐蚀行为进行表征。结果表明，Q345R在低温混合熔盐中的腐蚀失重量随腐蚀时间的延长较好地符合抛物线腐蚀规律，与相同工况下的太阳盐相比具有更低的腐蚀性，金属表面腐蚀氧化产物的结构和组成对Q345R在熔盐中的耐腐蚀性产生直接影响。因试样中Cr和Ni元素存在而产生的致密性腐蚀产物FeCr₂O₄、MnCr₂O₄提高了Q345R在450 ℃熔盐中的耐腐蚀性，因熔盐中Ca²⁺存在而产生的腐蚀产物CaFeO₄具有抑制腐蚀的作用，使得低温混合熔盐对Q345R的腐蚀性小于太阳盐。研究结果为低温混合熔盐作为储罐材料实际应用提供了选择依据。

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增设导流孔及翅片化通道墙强化液冷板散热性能的新策略

赵浩东, 张甫仁, 杜柏林, 李雪, 黄郅凯, 孙世政

2023 (10): 3108-3119. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0364

摘要 ( 201 )

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为了增强液冷板的散热性能，通过在液冷通道内添加翅片形成局部扰流是一种主要方法，但是该方法会导致压降增大。基于此，本文设计了一种通道内增设隔板并带有导流孔，同时对通道墙翅片化的新型液冷板结构。在以降低压降和平均温度为目标的情况下，首先通过单因素法分析和讨论了导流孔和导流翅片个数的影响，得出当导流孔和导流翅片的个数分别为4和11时，液冷板的综合散热性能最佳。为了进一步优化液冷板的散热性能，采用多目标优化方法对不同导流孔之间的距离( $X 3$ )以及导流孔与隔板起始处的距离( $X 1 、 X 2 、 X 4$ )进行优化，结果显示多目标优化后模型的综合性能有了进一步提升。其次通过正交实验，讨论了翅片的倾斜角度以及开口宽度对平均温度与压降的影响，优化结果表明，翅片间的开口宽度影响最大。通过正交实验优化后平均温度降低了0.869 ℃(2.33%)，压降降低了18.257 Pa(71.62%)。最后，讨论了雷诺数在100～400的范围内变动时，不同液冷板结构的努塞尔数、压降和综合评价指标的变化情况。本研究有助于推动电池热管理散热的应用。

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考虑频率特性及储能电池状态的电化学储能参与一次调频控制策略

曹钰, 姜彤, 刘炽, 杨勇, 刘文飞, 刘文颖

2023 (10): 3120-3130. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0281

摘要 ( 176 )

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针对新能源富集电力系统频率波动的问题和储能电站内部锂电池状态不一致的问题，本文首先分析了储能电站参与电力系统一次调频的控制模型；随后，研究了电化学储能针对不同频率变化特征的虚拟下垂控制模式和虚拟惯性控制模式；接着，基于频率特征和模糊控制，提出了储能控制模式自适应调节方法；为了抑制各储能单元电池健康状态(state of health，SOH)的差异化，本文通过SOH的大小对储能单元进行分组，而后基于各电池组荷电状态(state of charge，SOC)及SOH提出了储能参与一次调频的出力分配方法；基于此，提出了考虑频率特性及储能电池状态的电化学储能参与一次调频综合控制策略；最后，在阶跃负荷扰动和连续负荷扰动工况下，搭建系统模型，进行考虑频率特性及储能电池状态的电化学储能参与一次调频综合控制策略的有效性仿真验证。结果表明，本文所提控制策略在一次调频效果方面优于传统的控制策略，在电池组状态方面，本文所提策略可以减小SOH较差的储能单元的动作深度，提高各储能单元电池SOH的一致性，增加储能电站电池的整体使用寿命。

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飞轮储能系统电机转子散热研究进展

焦渊远, 王艺斐, 戴兴建, 张华良, 陈海生

2023 (10): 3131-3144. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0261

摘要 ( 280 )

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电机是飞轮储能系统实现电能-动能转换的关键部件，其小体积、大功率的设计特点以及真空运行环境导致电机转子温升问题突出，常规的定子水套冷却已不能满足高功率密度电机转子的散热降温需求。本文首先阐述了飞轮储能电机转子发热的原因及危害，分析了转子涡流损耗、电机温度场的计算方法。回顾了飞轮电机转子被动冷却、主动冷却的研究进展，其中被动冷却包括热辐射与导热，主动冷却包括空心轴内通流冷却与热管冷却，并评估了各种方法的飞轮储能适用性。综合分析表明，强化电机定、转子内部绝缘材料导热以及增强热辐射可以一定程度上防止电机内部热量积聚，降低电机的温度梯度；热管易于安装、集成度高、传热性能优异，但其随轴的旋转传热缺乏验证；空心轴内流冷却技术成熟度高、设计制造简单、传热效果好，可作为高功率密度飞轮电机转子冷却的首选方案。针对MW飞轮储能电机转子散热难题，提出了中空轴内通流冷却的新方案。

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锂离子电池储能电柜使用水灭火产氢分析研究

张宏, 种晋, 蒋锦辉, 陈亭枫, 刘子华, 钟芳祥, 章晓伟

2023 (10): 3145-3154. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0394

摘要 ( 208 )

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“双碳”目标的提出给我国锂电储能行业发展带来了新机遇，随之而来的储能电柜热失控问题也日渐凸显。消防水由于兼具易得性、有效性及经济性三大属性，成为处置锂离子电池火灾最常规的手段，但应对高压储能电柜火灾时电解产氢的问题使其安全性受到质疑。本工作在广泛调研的基础上，采用理论分析及定量计算的方法建立了不同边界情况下储能电柜电解产氢速率及产氢浓度的模型，以此探究利用不同水质处置储能电柜热失控方案的安全性。结果表明：(1)储能电柜电解产氢速率受多种因素影响。其中，电化学参数对产氢速率的影响很小，而水质电导率、电柜绝缘保护及电解温度等对产氢速率影响较大，是影响产氢速率的关键因素；(2)以市场上主流的两种预制舱式储能集装箱为例，在极端条件下(水温为90 ℃；内部所有储能电柜浸水，电柜及电箱绝缘保护均被破坏；内部通风失效，无通风)：①使用自来水水质灭火时，持续3 h，其氢气浓度仍远小于爆炸下限，具备灭火可行性；②使用海水水质灭火时，持续1 h，其氢气浓度小于爆炸下限，配合通风措施，具备灭火可行性；③使用工业碱水水质(30% KOH溶液)灭火时，产生的氢气浓度会大于爆炸下限，安全风险较大。

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基于多新息辨识算法的锂离子电池等效电路模型参数辨识

林鹏, 刘涛, 金鹏, 王震坡, 王生捷, 袁红升, 马泽, 狄宇

2023 (10): 3155-3169. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0358

摘要 ( 222 )

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实时、准确地获得电池模型的参数可提高电池状态估计的精度。常用的系统辨识算法和智能优化算法不仅实时性差，而且辨识精度低。为了解决等效电路模型的参数辨识及提高等效电路模型参数的辨识精度，本文通过直接离散的方法建立了能够同时辨识二阶RC(resistance-capacitance)等效电路模型和PNGV(partnership for a new generation of vehicles)模型参数的差分方程。基于多新息算法辨识理论，提出了带遗忘因子的多新息辅助模型扩展递推最小二乘(FMIAELS)算法。FMIAELS算法只需利用电池的电流及端电压即可实现等效电路模型参数的实时、精确辨识。实验验证结果表明，在不同温度、工况和老化程度下，FMIAELS算法可精确地辨识电池的模型参数，误差约为常用的系统辨识算法和智能优化算法的1/3。FMIAELS算法也能实现开路电压(OCV)的精确辨识，在不同脉冲下辨识的OCV的精度也明显优于常用的系统辨识算法和智能优化算法，其平均误差仅有0.22%。

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基于差分电压平台的锂电池自适应充电策略

段双明, 董鹏来

2023 (10): 3170-3180. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0382

摘要 ( 269 )

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为应对锂离子电池在充电过程中由于其复杂电化学特性所引发的多因素不平衡问题，本文在综合考量充电时间、充电效率和电池健康状态(state of health，SOH)3个因素的基础上，提出一种基于差分电压平台(differential voltage platform，DVP)的自适应多阶恒流(DVP-based multistage constant current，DMCC)充电策略。首先，建立电-热-老化耦合模型以模拟充电过程中电池参数特性的变化。其次，为实现充电过程中的动态优化和自适应分阶，将充电电压差分处理并以DVP作为恒流切换条件，利用改进的灰狼算法(grey wolf optimizer，GWO)优化各阶段充电电流。然后，基于优化结果，采用帕累托最优前沿(Pareto optimal frontier)分析比较不同权重值组合对于充电优化的影响。最后，在MATLAB/Simulink平台搭建锂离子电池充电仿真系统，与传统恒流恒压(constant current-constant voltage，CC-CV)策略和基于截止电压的多阶恒流(voltage-based multistage constant current，VMCC)策略进行对比试验，仿真结果表明，本文所提充电控制策略可有效降低充电引起的电池容量衰减，缩短电池充电时间。

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基于SDAE-Transformer-ECA网络的锂电池剩余使用寿命预测

宋兴海, 张小乾, 梁惠施, 史梓男, 李棉刚, 周奎, 贡晓旭

2023 (10): 3181-3190. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0369

摘要 ( 424 )

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锂离子电池剩余使用寿命(remaining useful life，RUL)的准确预测对于提高电池使用寿命、降低异常事故的概率，起着至关重要的作用。本文结合堆叠噪声自编码器(stacked denoising auto encoder，SDAE)和变压器(transformer)的优势，提出了一种结合高效通道注意力(efficient channel attention，ECA)的SDAE-Transformer-ECA的锂离子电池RUL预测网络。首先，针对电池在使用过程中存在的容量再生现象和数据集采集误差等噪声污染，利用SDAE对输入数据进行重构去噪、提取特征。然后，通过Transformer网络对重构数据进行序列信息的捕获。最后，结合ECA网络对捕获信息进行跨通道整合和交互，从而实现锂离子电池的RUL的预测。本文先基于美国马里兰大学先进生命周期工程中心(Center for Advanced Life Cycle Engineering，CALCE)提供的电池容量数据集进行实验验证，实验证明本文模型的各项误差都较低，具有较高的准确性，且与次优算法Bi-LSTM相比，平均RE相对降低了62.67%，平均MAE相对降低了40.68%，平均RMSE相对降低了34.33%。再使用美国航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，NASA)提供的B0007号电池容量数据集进行泛化性验证，实验得到的RE、MAE和RMSE结果分别是1.98%、3.12%和4.16%，与RNN、LSTM、GRU和Bi-LSTM等现有算法相比，本文模型预测准确性更高，证明了该模型的泛化性。

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基于DESSA-DESN和NCA的锂离子电池剩余寿命预测

李练兵, 朱乐, 景睿雄, 王兰超, 韩琪琪

2023 (10): 3191-3202. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0398

摘要 ( 166 )

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锂离子电池的剩余使用寿命(RUL)对于锂离子电池在设备中的管理、使用至关重要，为了提高RUL的预测精度，本工作提出一种基于混合差分进化-麻雀搜索算法(DESSA)优化的深度回声状态网络(DESN)和邻域成分分析法(NCA)的锂离子电池RUL预测方法。首先，对锂离子电池的容量衰减特性进行分析，对于多种能够描述电池老化状态的间接健康指标，利用NCA算法降维处理，得到4个高相关度的健康因子作为模型的输入；其次，将差分进化算法(DE)和麻雀搜索算法(SSA)相结合，将突变、交叉、筛选等操作引入SSA算法的种群更新过程中，提出混合差分进化-麻雀搜索算法(DESSA)算法，利用DESSA算法对DESN网络的参数进行寻优，建立DESSA-DESN预测模型。最后，利用NASA数据集和CALCE数据集对所提模型的有效性和泛化性能进行验证，并与SSA-DESN、GPR等现有方法进行比较，结果表明本工作提出的DESSA-DESN模型能够更加准确追踪锂离子电池的退化状态，具有更小的预测误差，对RUL预测结果的均方根误差(RSME)能够保持在1.5%以内，平均绝对误差(MAE)保持在1%以下。

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基于优化支持向量回归算法的锂离子电池可用容量估计

陈峥, 陈洋, 申江卫, 夏雪磊, 沈世全, 肖仁鑫

2023 (10): 3203-3213. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0387

摘要 ( 181 )

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为了解决当前基于数据驱动的锂离子电池可用容量估计算法存在的老化特征提取不准确、可用容量衰退趋势跟踪精度低以及模型参数寻优耗时长等问题，本工作探究了一种基于优化支持向量机回归算法，用来对锂离子电池的可用容量进行准确估算。首先，通过分析锂电池老化数据，提取了电池容量增量曲线峰值以及峰值对应电压作为表征电池老化状态的特征因子，通过皮尔逊相关系数分析了特征因子的合理性；随后，选用麻雀优化算法完成支持向量机回归算法的核函数参数寻优，并基于优化后的支持向量机回归模型实现了电池可用容量的准确估计；最后通过对比不同核参数寻优算法验证了麻雀优化算法在参数寻优方面的先进性，并通过与传统支持向量机、高斯过程回归、长短期记忆网络等算法估计可用容量对比，验证了模型的精确性。结果表明：本工作建立的优化支持向量回归模型，能够有效追踪锂离子电池的衰退轨迹，实现对电池可用容量的准确估计，并且在不同电池上取得了较好的估算结果，可用容量最大估计误差低于2%。

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基于不同工况下的锂离子电池可用容量预测模型

窦鹏, 刘鹏程, 曾立腾, 李炬晨, 卢丞一

2023 (10): 3214-3220. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0419

摘要 ( 207 )

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锂离子电池是诸多设备的主要动力能源，在不同工况下对锂离子电池可用容量的准确预测十分关键。针对目前Peukert方程只能应用于恒温恒流放电情况下可用容量预测的局限性，本工作提出了一种基于不同工况下的锂离子电池可用容量预测优化模型，通过改进Peukert方程并提供合理的系数生成方法，实现了在变温度和倍率条件下对可用容量的准确预测。并通过实验测试了锂电池在不同温度和放电速率下的放电性能，拟合了电池容量保持率与电池平均温度的曲线，使用Arrhenius方程进行分析，通过最小二乘法确定了方程中的参数，根据预测优化模型进行了各种放电情况下的计算，验证了所提出的等效容量方法可以准确预测电池的实际放电容量。最后，利用预测优化模型和实验验证了温度对电池容量的影响，得出当环境温度高于25 ℃时，电池容量对放电速率的影响较小；当环境温度低于25 ℃时，温度对电池容量有显著影响，呈现出先下降后随着放电速率增加而增加的趋势的结论，结果说明了电池的平均温度对其容量有较大影响，但高温对电池容量的影响较低温小，需引入温度补偿系数k来考虑平均温度对电池容量的影响。

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基于充电电压的串联电池组早期多故障诊断

段双明, 常智博

2023 (10): 3221-3229. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0366

摘要 ( 276 )

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及时检测和准确识别电池组中不同类型的故障对电动汽车和电池储能系统的安全运行至关重要。早期故障诊断是电池管理系统(battery management system，BMS)预防锂离子电池热失控的关键，针对现有故障诊断方法无法通过微弱的电压波动识别早期故障的问题，提出基于充电电压的早期多故障诊断方法，实现对电压轻微变化的故障电池进行检测。首先，对电池数据进行预处理和特征提取，选择电流、荷电状态(state of charge，SOC)、温度、总电压作为输入量，建立基于极限梯度提升算法(extreme gradient boost，XGboost)的电压预测模型，并与长短期记忆网络(long short-term memory，LSTM)、支持向量机(support vector machine，SVM)和随机森林(random forest，RF)方法进行对比，结果表明，基于XGboost的电压预测方法能够在提升预测精度的同时，有效减少计算时间；然后，将测量与预测得到的电压残差作为故障特征，利用均值归一化(mean normalization，MN)方法放大故障特征，根据不同故障的MN值特性，实现电池组早期故障的分类；最后，通过基于密度的带有噪声的空间聚类算法(density-based spatial clustering of applications with noise，DBSCAN)对电池组多故障进行自动分类与定位，仿真结果表明，基于DBSCAN的聚类方法能够在250 s内识别多故障，实现对潜在电池单元故障的精准分类与定位。

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基于RLS的锂电池全工况自适应等效电路模型

郭向伟, 王晨, 陈岗, 许孝卓

2023 (10): 3230-3241. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0450

摘要 ( 177 )

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为提高电池模型参数辨识的准确性和模型的适应性，文章对双极化（DP）电路模型展开研究。首先，根据模型参数不同的时变特性，通过将欧姆电阻的辨识过程分离，减少需要辨识的参数数量，进而降低待辨识参数之间的相互影响，提高递推最小二乘法（RLS）辨识精度的同时减少计算量；其次，根据模型参数在线和离线辨识对不同工况的适应性，提出一种全工况自适应等效电路模型（ECM），进一步提高模型精度；最后，以模型精度和运行速度作为指标，建立模型评价方法，验证了自适应输出ECM的优越性。仿真实验表明，相比于欧姆电阻已知的R-DP在线模型、DP在线模型和DP离线模型，基于RLS的全工况自适应ECM具有更高的精度，能够在精度和速度之间实现更好的平衡。

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基于AED-CEEMD-Transformer的锂离子电池健康状态估计

陈锐, 丁凯, 祖连兴, 许青松, 王宗标, 罗大思, 苏敬江, 胡圣, 毛冀龙

2023 (10): 3242-3253. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0440

摘要 ( 186 )

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锂电池健康状态(state of health，SOH)的精确预测评估对电池设备安全稳定运行极为重要，通过对SOH的快速准确预测，可以提高电池设备的安全性并降低出现故障的风险。针对难以精确预测锂离子电池SOH的问题，本文采用电池容量作为SOH的指标，提出一种利用平均欧几里得距离(average euclidean distance，AED)和互补集合经验模态分解(complementary ensemble empirical mode decomposition，CEEMD)方法建立基于Transformer网络结构的锂离子电池健康状态估计算法。首先，我们利用AED评估电池数据库中的电池与待预测电池初期循环容量之间的相似度，并选出具有相似容量退化趋势的电池作为训练集以提高模型的训练速度，然后利用CEEMD方法将电池容量曲线分解为容量再生部分以及退化趋势部分，将各个分量分别使用Transformer网络来建立锂电池退化模型，进而得到锂离子电池的SOH预测结果。本文使用分别来自斯坦福大学与马里兰大学的两个具有不同充放电策略与不同测试环境下的锂离子电池数据集来验证了所提出的电池预测算法的准确性。本文所提模型的均方根误差均能控制在4%以内，具有较好的精确性，并通过与基于LSTM、RNN、GRU的常用锂离子电池健康状态估计算法结果的比较，验证了所提出估计方法的优越性。

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考虑换电站的综合能源系统低碳经济调度

焦昊东, 于艾清, 王育飞

2023 (10): 3254-3264. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0437

摘要 ( 187 )

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换电站作为分布式能源存储以及需求响应资源，能够为综合能源系统调度提供更大的灵活性，同时，碳交易是提高能源利用效率、减少环境污染的有效手段。为此提出了考虑换电站的综合能源系统低碳经济调度模型。首先，建立考虑换电站的综合能源系统拓扑。其次，引入奖惩阶梯型碳交易机制，建立了以系统运行成本和碳交易成本最低为优化目标的低碳经济调度模型，运用分段线性插值将原模型转化为混合整数线性规划问题。使用Yalmip对模型进行建模并利用Cplex求解器进行求解，通过对比分析换电站不同运行方式，结果表明有序充放电方式的换电站在综合能源系统中具备灵活调度优势，在低谷时段进行电池充电，高峰时段灵活释放电能，有效地减小了负荷峰值，缩小峰谷差。此外，奖惩阶梯型碳交易机制为综合能源系统提供了经济激励，通过出售多余的碳配额获得利润，有助于降低碳交易成本，并且分析了碳交易价格参数，碳交易价格增长会促使综合能源系统增加低碳能源比例，降低碳排放，保持系统的经济性和环保性。

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面向电网二次调频的多类型储能集成控制策略及经济性评估

邢超, 肖家杰, 李培强, 奚鑫泽, 毛志宇, 郭祺, 涂春鸣

2023 (10): 3265-3274. doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0430

摘要 ( 201 )

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针对电网二次调频场景，提出了延长使用寿命的电池储能集成控制策略并对多类型储能进行经济性评估，以提高调频经济性。首先，基于区域控制偏差(area control error，ACE)控制搭建电池储能-常规机组参与电网二次调频模型，发挥储能频率快速响应特性。随后，将电池储能系统划分为充放电不同特性的两部分进行集成，并提出独立跟踪调频功率策略，减小调频过程中频繁充放电对电池寿命的影响以延长使用寿命。最后，拟合出多类型电池寿命曲线，并构建基于雨流计数法的电池储能寿命评估模型和全寿命周期成本模型，对比分析多类型电池储能集成控制下的经济性。基于实际负荷扰动的算例表明：所提集成控制策略可以有效延长调频场景下电池储能使用寿命，采用锂电池、铅酸电池和镍氢电池进行集成控制时，使用寿命分别延长了数倍；寿命周期成本显著降低。

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苏北地区储能技术经济性优化配置研究

金陶岚

2023 (10): 3275-3276.

摘要 ( 42 )

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相变储能在冷链物流中的应用与研究进展

张爱芳

2023 (10): 3277-3278.

摘要 ( 57 )

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储能系统在互联网时代的电商市场经济营销策略

张磊

2023 (10): 3279-3280.

摘要 ( 65 )

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太阳能光伏发电系统在体育中心的应用

李辰

2023 (10): 3281-3282.

摘要 ( 70 )

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储能材料在建筑设计中的应用及其性能研究

许明远

2023 (10): 3283-3284.

摘要 ( 38 )

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电池电极材料中计算机仿真技术的应用

赵琰, 严坤

2023 (10): 3285-3286.

摘要 ( 70 )

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