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2024年, 第13卷, 第5期　刊出日期：2024-05-28 上一期   



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本期栏目： 特约评述　 热点点评　 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　 储能产经　 　

本期中英文目录 2024 (5):  0.  摘要 ( 77 )   相关文章 | 计量指标

特约评述

2023年中国储能技术研究进展 陈海生, 李泓, 徐玉杰, 徐德厚, 王亮, 周学志, 陈满, 胡东旭, 阎景旺, 李先锋, 胡勇胜, 安仲勋, 刘语, 肖立业, 蒋凯, 钟国彬, 王青松, 李臻, 戴兴建, 张宇鑫, 俞振华, 宋振, 彭煜民, 马一鸣, 郭欢, 王星, 周鑫, 胡傲伟, 张弛, 相佳媛, 张浩, 刘为, 岳芬, 张长昆, 谢飞, 夏恒恒, 杨重阳, 邱清泉, 艾巍, 李浩秒, 刘轩, 梅文昕, 李煌 2024 (5):  1359-1397.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0441 摘要 ( 629 )   HTML ( 175 )   PDF(4064KB) ( 272 )   本文对2023年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析，在综合分析的基础上，总结得出了中国储能技术领域的主要进展，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、储能新技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明，2023年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均取得了重要进展，保持了全球基础研究、技术研发和集成示范最为活跃的国家地位，中国在储能领域发表SCI论文数、申请专利数、装机规模继续保持世界第一。展望2024年，中国储能技术有望继续高速发展，同时总体上需要向高质量发展转变。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

热点点评

锂电池百篇论文点评（2024.2.1—2024.3.31） 朱璟, 郝峻丰, 孙蔷馥, 张新新, 申晓宇, 岑官骏, 乔荣涵, 田孟羽, 金周, 詹元杰, 闫勇, 贲留斌, 俞海龙, 刘燕燕, 黄学杰 2024 (5):  1398-1416.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0336 摘要 ( 163 )   HTML ( 77 )   PDF(938KB) ( 141 )   本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2024年2月1日至2024年3月31日上线的锂电池研究论文，共有7512篇，选择其中100篇加以评论。正极材料的研究集中于高镍三元、富锂正极材料的掺杂改性和表面包覆，以及其在长循环过程中的结构演变等。负极材料的研究重点包括硅基负极的微结构、组分优化和黏结剂选择，金属锂负极侧重于界面构筑与调控。固态电解质的研究主要包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质的结构设计以及相关性能研究，电解液研究则主要包括不同电解质盐和溶剂对各类电池材料体系适配的研究，以及对新的功能性添加剂的探索。针对固态电池，包覆技术、复合电极和电池设计有多篇文献报道。锂硫电池的研究重点是硫正极的结构设计、功能涂层和电解液的改进，固态锂硫电池也引起了广泛关注。电极研究侧重于生产工艺技术。表征分析涵盖了正极材料的结构相变、负极SEI的成分和结构分析等。理论模拟工作侧重于界面离子传输的研究，以及通过计算模拟来优化电极结构。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能材料与器件

一体式再生燃料电池双功能氧电极高分散工艺研究 张忠豪, 邱殿凯, 彭林法, 易培云 2024 (5):  1417-1426.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0795 摘要 ( 131 )   HTML ( 19 )   PDF(6700KB) ( 38 )   一体式再生燃料电池（PEM-URFC）将燃料电池和电解池融为一体，正向耗氢发电，反向电解产氢，是理想的储能装置。双功能氧电极（BOE）是承担氧还原反应与析氧反应的核心场所，通常由Pt和IrO2两种材料混合制备而成。制备BOE的浆料难分散，导致催化剂利用率低、耐久性差。为了克服上述难题，本研究通过结合巯基-聚乙二醇-羧基稳定剂与间隔超声分散工艺的方法，提升了Pt-IrO2浆料的分散效果和稳定性，并在此基础上制备了高分散的BOE。实验结果表明，本研究所制备的BOE富含纳米级孔，相较于通过持续超声分散工艺制备的BOE，催化剂利用率更高。极化性能测试结果表明，由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC在0.5 A/cm2工作条件下双向效率最高可达51.12%，比由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的双向效率高9%；此外，在3000次加速实验后，由本研究制备BOE所组装的PEM-URFC双向效率仅衰减0.249%，低于由持续超声分散工艺制备BOE所组装PEM-URFC的1.675%。本工作所提出的结合稳定剂与间隔超声分散工艺提升分散效果的方法，对优化双功能电极的制备工艺具有一定的参考价值。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

富锂正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 的制备及性能 缪胤宝, 张文华, 刘伟昊, 王帅, 陈哲, 彭望, 曾杰 2024 (5):  1427-1434.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0850 摘要 ( 110 )   HTML ( 24 )   PDF(9136KB) ( 40 )   为满足当前新能源发电技术对高比容量电化学储能材料的需求，采用聚合物热解法，通过优化前体聚合过程中金属离子与丙烯酸配比制备高比容量层状富锂锰基氧化物Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2。依据丙烯酸聚合反应实现金属离子均匀分散，通过二次升温煅烧制备出富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2。改变煅烧温度，制备不同煅烧温度下的正极材料样品，研究煅烧温度对其微观形貌及电化学性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)测试技术观测不同材料样品微观形貌和晶体结构的差异，利用能谱分析技术(EDS)观察材料中的元素分布情况，使用新威电池测试系统和电化学工作站对所制备正极材料的电化学性能进行研究。结果表明，在925 ℃下制备的Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2正极材料结晶度高，层状结构明显，阳离子混排程度低，各元素分散均匀。在2.0～4.8 V范围循环充放电测试，0.1C倍率下首周放电比容量达到290.3 mAh/g，0.5C倍率下循环充放电100周放电容量保持在204.8 mAh/g，容量保持率为81.9%，具有较好的循环稳定性。本实验制备出的富锂锰基正极材料Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2具有良好的电化学性能，有助于推动富锂锰基正极材料的应用，为高比容量正极材料的发展提供实验依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

高性能磷酸铁锂电池补锂技术及机制 姜媛媛, 屠芳芳, 张芳平, 王盈来, 蔡佳文, 杨东辉, 李艳红, 相佳媛, 夏新辉, 傅继澎 2024 (5):  1435-1442.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0924 摘要 ( 714 )   HTML ( 69 )   PDF(6448KB) ( 128 )   本工作采用正极磷酸铁锂（LiFePO4，LFP）搭配高容量石墨掺硅负极体系，以商业化富锂镍酸锂（Li2NiO2，LNO）作为正极补锂添加剂，探究补锂技术对磷酸铁锂电池性能的影响及作用机制。通过对LNO的电化学性能、脱锂前后的结构组成与微观形貌变化进行测试与分析，发现LNO的不可逆容量可达212.1 mAh/g，而且脱锂后的LNO主要以仍具活性的Li0.63Ni1.02O2形式存在。然后，将一定量的LNO添加至LFP正极浆料中制作成32 Ah软包电池，并进行容量、倍率、电化学阻抗和循环寿命等性能的测试与研究。结果表明：与基准组相比，添加质量分数3%的LNO补锂剂可以显著提升磷酸铁锂电池的性能，补锂组的能量密度和循环寿命分别提高4.9%和50%。此外，结合三电极测试方法，阐明了补锂技术对循环性能提升的作用机制。添加过量的正极补锂剂可促使部分活性锂预存于负极侧，在循环过程中进行缓慢释放，确保长期稳定的锂损失补偿，从而改善锂离子电池的循环寿命。该研究有助于推动正极补锂技术在储能电池中的应用，不仅为高性能磷酸铁锂电池的设计与开发提供理论和实验依据，也为硅基负极材料的商业化应用奠定基础。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

热辊压对锂离子电池正极极片性能的影响 吕兆财, 王玉西, 汪智涛, 孙晓辉, 李景康 2024 (5):  1443-1450.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0946 摘要 ( 335 )   HTML ( 37 )   PDF(2904KB) ( 85 )   利用磷酸铁锂动力锂离子电池生产产线设备进行正极片制备，辊压工序分别将主辊温度设置为25 ℃、60 ℃、80 ℃、100 ℃、120 ℃，在相同主辊压力下将涂布后极片辊压至同一厚度，而后将相应极片制备成扣式电池并综合对比极片的各性能指标。结果表明热辊压对极片延展率无影响，但是会在一定程度上对辊压厚度均一性有所改善；热辊压能够降低极片的电阻，相比于常温辊压极片，100 ℃时极片电阻约下降2.1%；同时，热辊压可减小极片辊压后的厚度反弹，以60 ℃和100 ℃时最优，反弹率约为25 ℃时的一半；剥离力随辊压温度呈现先上升后下降的趋势，在60 ℃附近达到最高点。从扣电的性能上看，热辊压可有效降低电芯的欧姆阻抗和电荷传递阻抗，在100 ℃左右时最佳，这与极片膜片电阻结果一致；同时热辊压后的极片在倍率性能上也表现得更加出色，以100 ℃左右时最佳，但从100周循环数据上看，热辊压后极片所制扣电与常温辊压极片所制扣电无明显差别。综合各主辊温度下辊压所制极片和扣电在各性能测试中的表现，热辊压对极片和电芯性能有正向的改进作用，效果在100 ℃左右时达到最优。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

低熔点四元硝酸盐基定型复合相变材料的制备与研究 许荣玉, 陆海涛, 郭荷渡, 汤占赟, 李琦, 吴玉庭 2024 (5):  1451-1459.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0840 摘要 ( 99 )   HTML ( 5 )   PDF(3382KB) ( 11 )   采用冷压-热烧结方法制备研究了一种形态稳定的硝酸盐基复合相变材料，该材料具有较低的熔点和较宽的温度使用范围，适用于中低温领域的热能储存。研究选取NaNO3-NaNO2-KNO2-LiNO3共晶四元硝酸盐为相变基体材料，氧化镁为结构支撑材料，石墨为导热增强剂，并对其微观结构、化学相容性、热物理性能和循环稳定性进行了一系列表征，结果表明：在烧结前后四元硝酸盐、氧化镁以及石墨之间不发生化学反应，具有良好的化学相容性及化学稳定性。在不同质量比的样品中，四元硝酸盐与氧化镁质量比为6∶4时，为复合材料的最佳配比，且其负载质量分数8%的石墨后，仍表现出优异的结构稳定性；该复合材料的熔点较低，约为70 ℃，分解温度达到610 ℃；在50～580 ℃的温度范围内，具有超过749 kJ/kg的储能密度；添加8%的石墨后复合材料的热导率从0.41 W/(m·K)提高到了0.77 W/(m·K)；经150次循环后，复合材料表现出良好的热循环稳定性。这种具有低熔点、宽温域的盐基复合材料是中低温热能存储的有力候选者，本研究为其在中低温领域的应用提供了实践依据。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

石蜡与低熔点合金双级联相变材料强化板翅式散热器换热性能的数值模拟 张云峰, 张学文, 钟威, 蒋杜伟, 陈泽伟, 张杰 2024 (5):  1460-1470.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0843 摘要 ( 80 )   HTML ( 4 )   PDF(4556KB) ( 7 )   相变散热技术可以通过相变材料的物态变化，有效吸收或释放热量，从而实现被动式热管理。本文建立了一种板翅式相变散热器的结构模型，研究级联相变技术的相变传热过程及优化传热性能的措施，重点分析了相变材料(PCM)的组合方式、翅片结构以及不同的PCM体积比工况对相变散热器传热性能的影响。研究结果表明，改变PCM的组合方式对相变材料传热过程有显著影响，对于采用双PCM的级联相变散热器，PCM1和PCM2呈相变温度递减排列具备更优的热管理性能；当翅片数为16时，具备更低的工作温度，并且相比于四翅片结构的相变散热单元，两种级联PCM组合的相变散热单元的凝固时间分别缩短了25.3%和22.5%。因此，当翅片数为16及翅片厚度为0.5 mm时，热管理性能较优；采用石蜡和低熔点合金材料，当PCM体积比为1∶2时，两个临界温度下的热管理时间分别延长了17.2%和15%，温升速率也随着低熔点合金所占体积增多而逐渐减小，综合考虑热管理时间和温升速率，可知PCM体积比为1∶2时级联相变散热器的热管理性能较优。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

相变储能材料在建筑工程建设中的应用 杨立杰 2024 (5):  1471-1473.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0404 摘要 ( 133 )   HTML ( 14 )   PDF(536KB) ( 14 )   相变储能材料能与建筑材料复合实现节能效果。合理开发利用相变储能材料是优化居住空间、推动建筑领域绿色发展的有效途径。本文综述了相变储能材料的概念、分类及应用价值，介绍了相变储能材料在建筑中的节能原理，并具体阐释了相变储能材料的应用领域。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

普鲁士蓝类钠离子电池正极材料导电性研究进展 赵毅伟, 张福华, 颜顺, 丁坤, 蓝海枫, 刘辉 2024 (5):  1474-1486.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0895 摘要 ( 315 )   HTML ( 18 )   PDF(22643KB) ( 69 )   发展具有快充性能(即超高倍率性能)的钠离子电池是目前储能领域研究的重点和热点。普鲁士蓝及其类似物(PBAs)具有有利于钠离子储存和扩散的开放式三维骨架结构，已经被证明作为钠离子电池正极材料具有巨大的潜力。然而，目前所制备的PBAs大多数存在结构缺陷和结晶水，以及其本身较差的电子电导率，导致其倍率性能不理想。本文针对PBAs导电性差的问题，从离子导电和电子导电两个方面进行讨论，首先分析了PBAs中结构缺陷以及结晶水的存在对离子导电的影响以及其本身价键结构对电子电导的影响。综述了近期对于提高PBAs导电性的相关研究：①改变晶体结构，通过减少PBAs晶体内部缺陷及结晶水，从而降低钠离子迁移距离及减少阻碍；②设计特殊的PBAs晶体结构，能有效减少钠离子传输路径；③采用复合导电材料，能构建新的电子运输途径。最后对提高PBAs导电性的三种策略进行了总结和展望，指出应该在优化PBAs结构的基础上，复合导电材料，同时增强离子电导和电子电导，以期达到最佳的倍率性能。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂/氟化碳电池电解液的研究进展 卢俊杰, 彭丹, 倪文静, 杨媛, 汪靖伦 2024 (5):  1487-1495.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0903 摘要 ( 150 )   HTML ( 13 )   PDF(3444KB) ( 34 )   锂/氟化碳(Li/CF x )电池作为一种具有最高理论比容量(860 mAh/g)和能量密度(2180 Wh/kg)的一次电池，具有高安全性能、低自放电率、平稳的放电电压和环境友好等优点，广泛应用于医疗、军事、电子科技和航空航天等领域。电解液作为Li/CF x 电池必不可缺的一部分，在正负极之间起到传递离子的作用，具有重要的研究意义。本文从Li/CF x 电池的低温性能、倍率性能以及放电平台等方面综述了Li/CF x 电池电解液的研究进展；重点阐述了电解液理化性质、界面浸润与相容、锂离子溶剂化结构、C—F键活化和LiF形成与溶解等因素对Li/CF x 电池放电性能的影响；最后，对Li/CF x 电池新型电解液的研究提出了思考与展望。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锌离子电池用锰/钒基氧化物异质结构正极的研究进展 李万瑞, 李文俊, 王小青, 路胜利, 徐喜连 2024 (5):  1496-1515.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0854 摘要 ( 172 )   HTML ( 8 )   PDF(14372KB) ( 38 )   水系锌离子电池（AZIBs）由于其理论比容量高、安全性高、成本低、制造工艺简单和环境友好等特性在电化学储能领域展现出巨大应用潜力。锰/钒基氧化物因其价态丰富、结构优异、比容量高等优点成为最具潜力的锌离子电池正极材料。然而，它们的本征导电性差、锌离子扩散动力学缓慢、电化学过程中的溶解和结构塌陷等限制了其进一步发展和实际应用。缓解上述问题的一种有效方法是将锰/钒基氧化物与不同功能性的组分结合构筑异质结构。原因在于，获得的异质结构能够借助各组分的特点和具有显著物化特性的异质界面，实现多功能性和协同效应，从而实现高效的储锌性能。基于此，本综述总结了锰/钒基氧化物正极材料面临的主要挑战，重点介绍了近年来已报道锰/钒基氧化物异质结构的类型、特点、制备方法及储锌性能增强机制等。最后，本文对水系锌离子电池用异质结构正极材料未来的发展进行了展望，以期为高性能锌离子电池电极材料的开发提供新的思路。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能系统与工程

级联半桥拓扑直流直挂储能装置的设计 晁武杰, 邓超平, 黄均纬, 乔鑫, 蔡曹轩, 徐润东, 凌志斌 2024 (5):  1516-1522.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0825 摘要 ( 94 )   HTML ( 9 )   PDF(2052KB) ( 18 )   随着海上风电、光伏等新能源的大规模建设，产生了直流输电、交直流互联和储能的应用需求。目前储能技术的研究和应用主要集中于交流储能领域。模块化多电平电池储能系统（modular multilevel converter based battery energy storage system，MMC-BESS）虽然在交直流互联的同时，实现了储能的功能，但电池中流过的工频、二倍频等脉动电流成分对电池寿命有潜在影响，且传统的模块化多电平（modular multilevel converter，MMC）换流站的改造成本高。本工作提出的直流直挂储能装置将换流和储能分离，电池电流仅为直流和高频脉动成分，工况对电池友好，且直流直挂储能系统需要电池单体数量仅为MMC-BESS的1/6，成本低。对直流直挂储能装置的拓扑结构及工作原理进行分析；对级联子模块的数量和参数进行设计；基于载波移相调制，推导直流纹波电流，进而对并网电感参数进行设计；建立直流直挂储能装置的数学模型，推导控制模型，根据控制框图进行功率控制。最后，通过仿真和样机实验，验证该半桥拓扑级联型直流直挂储能装置设计的可行性及正确性。实验证明，该设计和控制方法效果良好，对高压大容量直流直挂储能装置的设计有一定参考价值。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于非线性扰动观测的储能双向DC-DC变换器非奇异终端滑模控制策略 苏泳, 陈艳峰 2024 (5):  1523-1531.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0833 摘要 ( 68 )   HTML ( 7 )   PDF(2128KB) ( 10 )   在光储直流微电网系统中，储能双向DC-DC变换器在储能设备与直流母线之间起着关键的接口作用，其在光伏输出功率及负载大信号扰动下的性能优劣至关重要，将直接影响着直流母线电压的稳定运行。为此，提出了一种基于非线性扰动观测器(nonlinear disturbance observer，NDO)的非奇异终端滑模控制策略。首先采用基于微分几何理论的精确反馈线性化方法，将双向DC-DC变换器系统的状态空间模型转化为布鲁诺夫斯基标准式，并利用非线性扰动观测器对系统扰动量进行估计和补偿。在此基础上设计非奇异终端滑模控制器，并根据李雅普诺夫稳定性理论，证明所提控制策略的稳定性；进而分析所提控制策略的收敛性。最后，通过仿真验证所提控制策略的有效性。仿真结果表明，与文献中典型非线性控制策略相比，本文所提控制策略在光伏输出功率和负载有较大扰动时响应时间较快，并具有电压过充小、稳态误差小的优点。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化研究 严文博, 黄云辉, 王栋, 唐金锐, 周克亮 2024 (5):  1532-1541.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0818 摘要 ( 162 )   HTML ( 10 )   PDF(1806KB) ( 19 )   构网型储能变流器作为高比例新能源接入电网的关键设备在强电网下存在稳定性问题。针对此问题，本工作提出一种基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器稳定性优化方法。首先，建立构网型储能变流器状态空间小信号模型，利用特征根分析法得出构网型储能变流器强电网下稳定性变差甚至振荡失稳的结论。然后，提出基于虚拟母线电压控制的稳定性优化方法，通过改变有功功率环跟踪电网电压相位的位置等效提高电网阻抗，从而提高强电网下构网型储能变流器系统并网的稳定性。接着，分析不同工况下加入虚拟母线电压控制前后系统的特征根变化趋势和稳定性提升效果，同时也分析了虚拟母线电压控制参数中补偿系数k和时间常数t对稳定性的影响并给出一般参数设计范围。最后，在MATLAB/Simulink中搭建构网型储能变流器并网模型进行时域验证，进一步搭建硬件在环实验平台进行半实物验证，验证结果表明基于虚拟母线电压控制的构网型储能变流器在强电网下的稳定性明显提高。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

MW级大储能量飞轮轴系结构力学及动力学研究 胡东旭, 朱少飞, 魏晓钢, 崔亚东, 祝保红, 戴兴建, 李文, 陈海生 2024 (5):  1542-1550.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0925 摘要 ( 96 )   HTML ( 10 )   PDF(5655KB) ( 29 )   当前，对于高功率大储能量飞轮储能系统的仿真和实验研究还不够充分，本工作主要针对MW/100 MJ级飞轮储能样机展开。比较分析了内置式和表贴式两种结构飞轮电机转子的结构力学，比较了不同动平衡块材质对应力及形变的影响，并开展了轴系的动力学特性分析。对飞轮样机开展了实验测试，验证了系统的稳定性。数值计算结果表明，表贴式结构形式可以使电机硅钢片应力显著降低，但是通常这种结构需要在硅钢片外缠绕碳纤维加强层，以确保运行时磁钢不会因为离心力与硅钢片发生分离。动平衡块材质为不锈钢时的应力值相较于动平衡块为铝合金时提高了45%以上。对轴系进行了动力学特性分析，在工作转速下存在着1300 r/min和4200 r/min两个刚性振型，分别为平动和锥动。测试运行中，飞轮轴系在1300 r/min出现振动峰值，证明了数值仿真计算的准确性。但是数值仿真中的4200 r/min临界转速(锥动)在实际运行中并未出现明显峰值，在本工作的轴系结构中，相较于锥动，平动振型更容易被激发。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

压缩空气储能系统的微机电控制技术 张研, 袁征 2024 (5):  1551-1553.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0365 摘要 ( 66 )   HTML ( 3 )   PDF(522KB) ( 17 )   结合当前能源需求的大背景，综述了压缩空气储能系统的微机电控制技术研究情况。首先详细阐述了压缩空气储能系统的内部运行逻辑，包括运行方式和相关机械结构。在此基础上，从转速和储能电机两个角度，探讨储能系统的微机电控制技术的最近研究进展。最后列举了当前较为常用的控制优化技术，可为后续研究提供一定的理论借鉴和思考。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

二氧化碳电热储能与液态储能系统热力性能对比分析 张涛, 刘嘉楷, 戴天乐, 许诚 2024 (5):  1554-1563.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0842 摘要 ( 128 )   HTML ( 5 )   PDF(2351KB) ( 29 )   二氧化碳电热储能与液态二氧化碳储能技术具有适用范围广、储能密度大等特点，是目前压缩气体储能技术的研究热点，然而，上述系统在储能形式及流程上的差异造成了系统在储能效率、储能密度等方面的不同，目前尚无系统性研究。基于此，本工作阐述了上述系统的能量存储原理及流程构型特点，建立了热力学分析模型，在设定工况下比较了两者性能指标以及不可逆损失分布特性，并进一步探讨了关键参数变化对两种储能系统的性能影响。结果表明，二氧化碳电热储能系统通过将工质的压力势能进一步转化为冷能储存，从而获得了更高的储能密度（7.36 kWh/m3），而液态二氧化碳储能系统通过高压罐将压力势能直接储存，避免了额外的叶轮机械损失，具有更高的循环效率（63.60%）；此外，通过参数研究发现，提高压缩机等熵效率和出口压力对液态二氧化碳储能系统的性能提升更加明显，提高透平等熵效率对二氧化碳电热储能系统的提升更加明显。研究成果将为二氧化碳储能技术路径选择和技术进步提供支撑。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

平抑风电出力波动的混合储能功率分配策略 郭东泽, 张继红, 王庆宇, 张帅 2024 (5):  1564-1573.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0912 摘要 ( 98 )   HTML ( 9 )   PDF(2313KB) ( 11 )   储能技术逐渐成为平抑功率波动、提高电网接纳能力的有效手段，但风电功率波动情况复杂且多变，单一储能并不具备高能量、高功率密度特性。因此为解决风力发电出力平滑问题，针对其随机性间歇性等典型特征，本工作拟采用混合储能技术手段，结合锂离子电池和超级电容两种储能的优势，设计一种基于自适应滑动平均滤波-小波包分解双层功率分解分配策略，利用滑动平均滤波算法完成风电功率的自适应分解，获得并网功率和混合储能所需最低功率。考虑到混合储能输出功率依然含有丰富的信息以及小波包分解层数和功率分界点的确定规则，借助小波包算法对平抑的风电功率进行二次分解，并结合变频熵值策略优化混合储能的功率分配，有效改善风电功率的波动情况，实现混合储能功率的最优分解和合理分配。采用国家标准时间尺度波动情况、引入储能前后波动情况、功率幅值、充放电次数等评价指标对不同功率分配方式进行对比分析，结果表明，所提策略能够满足国家标准对风电场出力波动要求，减小对电网的冲击，与传统小波包分解算法对比具有较好自适应性，整体波动情况提升23.69%，锂电池充放电次数降低58.2%。模型评估结果表明，所提方法能够提升混合储能系统整体经济性并延长电池使用寿命。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

数据中心储能型不间断电源系统及其控制技术 彭鹏, 赵宇鑫, 李福, 李毓烜, 孙万洲, 孙玉树, 王健, 唐西胜 2024 (5):  1574-1583.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0939 摘要 ( 170 )   HTML ( 10 )   PDF(2429KB) ( 34 )   随着互联网数据中心IDC的快速发展，为其配备的不间断电源系统UPS规模越来越大，由于UPS的电池系统只有在少数的停电时段应用，造成了大量的资源闲置。在保证备电的前提下，充分挖掘UPS中电池系统的储能功能，是一种经济高效的储能形式。在常规UPS的基础上，提出了储能型不间断电源系统（energy storage type of UPS， EUPS）的实现架构，EUPS多种“备电+储能”应用功能的控制策略，以及EUPS参与电网多场景调节的协调控制策略。最后，基于建成的EUPS示范系统，验证了所提的EUPS系统架构和控制策略的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于熵理论的能量调节性能研究 孙振新, 张秩鸣, 马俯波, 蒋丛进, 杜昊易, 陈换军, 张玉魁 2024 (5):  1584-1591.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0940 摘要 ( 95 )   HTML ( 4 )   PDF(1844KB) ( 11 )   在高比例风、光接入背景下，电力系统面临日益突出的能量调节压力。当下，储能作为构建新型电力系统的重要支撑面临配置成本高，利用率不足等问题。本工作基于克劳修斯熵理论，构建出一种可用于量化及评价能源系统能量-时间解耦能力的物理量——功率熵，系统研究了功率熵与功率、时长、容量等储能配置关键决策变量间的内在关系，发现功率熵与多种关键决策变量间具有一致的正相关关系，可用于衡量储能综合调节性能，同时功率熵还兼具体现储能功率时序特征的功能。基于功率熵所展现的特性，本工作建立了基于功率熵的电力系统储能配置优化分析方法，并通过模拟案例分析对功率熵在储能配置优化中的作用进行了验证。结果显示，在不同的储能配置下，系统功率熵增不同，系统优化方向是由储能引入系统的功率熵增逐渐减小的方向，也即储能调节性能冗余逐渐减少的方向。功率熵的概念为未来电力系统的储能配置优化，乃至综合能源系统内部多种能源形式的配置优化提供了一种新思路。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于储能和智能控制的空调系统能耗优化研究 马青有 2024 (5):  1592-1594.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0276 摘要 ( 84 )   HTML ( 11 )   PDF(657KB) ( 19 )   为了缓解城市用电高峰，文章提出了在城市郊区建设大型空调专用储电系统的设想，该系统一方面可以在平时对郊区的电量进行存储，在高峰段时向市区输送；另一方面配备太阳能板吸收太阳能，增加市区电力供应。在智能空调系统设计方面，文章提出了基于热舒适度和气温大数据的空调智能控制系统，结合决策算法实现对空调能耗的最优设计。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

集装箱式锂离子电池储能系统消防安全早期预警方法 李润源, 郭傅傲, 赵钢超 2024 (5):  1595-1602.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0950 摘要 ( 116 )   HTML ( 23 )   PDF(1327KB) ( 46 )   为了降低集装箱式锂离子电池储能系统火灾发生概率，提出消防安全早期预警方法。分析锂离子电池储能系统的生热过程，确定温度、电压等因素与储能系统消防安全的影响关系。采集电压、电流、温度、声信号等电池储能系统工作数据，检测表面健康程序，根据工作数据与表面健康状态的变化规律，综合考虑影响因素，预测储能系统的运行走势，设置电池储能系统消防安全早期预警等级，完成电池储能系统消防安全的早期预警。通过性能测试实验得出结论：与传统预警方法相比，优化设计方法的误警率和漏警率降低了0.90%以上，不同预警等级下，该方法仅出现1个预警错误，而且不同表面破损位置下的预警准确率达到了99.7%，具备有效性和可靠性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

大数据型热储存系统的能量存储安全性 史玲华, 吴松丽 2024 (5):  1603-1605.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0366 摘要 ( 48 )   HTML ( 4 )   PDF(533KB) ( 10 )   热储存系统可以有效缓解太阳能随机性和波动性带来的发电问题，是目前光热电厂工作运行最重要的系统之一，但因为其在日常应用中需要频繁切换工作状态，很容易出现数据类异常问题。大数据的引入以及大数据型热储存系统的设计是解决其问题的一项重要尝试。本文首先分析了热储存系统模型的最新研究应用理论，并以美国Andasol光热存储系统为例，重点分析了其模型设计构造原理，以及能量平衡的计算方法，最后从网络无关性检验和融合模型数据诊断两方面，进一步阐述了大数据技术在热储存模型系统安全性的重要应用。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

地下抽水蓄能发展综述 聂子攀, 肖立业, 邱清泉, 张京业 2024 (5):  1606-1619.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0934 摘要 ( 127 )   HTML ( 11 )   PDF(10863KB) ( 15 )   2060年碳中和场景下对储能需求量巨大，但是，我国常规抽水蓄能站点资源不足。针对这一问题，本文综述了美国、俄罗斯、新加坡、日本等国关于地下抽水蓄能的研究，提出基于硬岩掘进机挖掘的低成本地下抽水蓄能方案，阐述了三种不同地下抽水蓄能的发展现状，即人工挖掘地下空间的地下抽水蓄能，废弃矿井改造的地下抽水蓄能，以及其他地(海)下抽水蓄能。介绍了地下抽水蓄能的关键技术及其难点，包括地下工程建设与运营现状，以及高水头水泵水轮机技术的发展现状。最终，讨论了发展地下抽水蓄能的挑战，提出优先发展人工挖掘地下空间的地下抽水蓄能的建议，并对关键技术的发展方向提出建议。分析表明，地下抽水蓄能技术可行，经济可行，优势明显，建议我国加强对地下抽水蓄能技术的研发和推广应用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

抑制锂金属负极枝晶的电解液调控策略 石敏, 蒋鹏杰, 徐琛, 贺鑫, 梁宵 2024 (5):  1620-1634.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0892 摘要 ( 204 )   HTML ( 33 )   PDF(9207KB) ( 55 )   锂金属负极因高理论比容量(3860 mAh/g)与低氧化还原电位(-3.04 V vs. SHE)等优势，吸引了高比能电池领域的广泛关注。然而，锂金属负极的实际应用仍面临着诸多难点与挑战，其中锂枝晶生长问题尤为突出。在众多解决策略中，电解液调控策略因工艺简便、系统兼容性强、成本低廉、效果显著等特性，被认为是抑制锂枝晶生长最具应用前景的策略之一。本文首先总结了几种锂枝晶生长模型，包括固体电解质界面扩散控制模型、表面形核生长扩散模型、电荷诱导模型和空间电荷模型等，着重讨论了电解液调控策略抑制枝晶生长的模型基础，结果说明了电极界面层(SEI)的物化性能决定了金属锂的沉积行为，而SEI层的组分、力学性能、脱溶剂化过程等受电解液组分影响。随后系统地归纳了电解液优化策略的研究进展，主要介绍了成膜添加剂、溶剂化调控SEI型添加剂、电荷诱导型添加剂、合金型添加剂、高浓盐电解液和局部高浓盐电解液等，对比了各种策略的优缺点。最后，对电解液优化策略进行了总结并对未来发展方向进行了展望。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能测试与评价

基于功率变换器的梯次利用电池系统均衡控制策略 张大兴, 黄泽荣, 王祥东, 王延凯, 蔡冰子, 袁昊宇, 田明明, 袁英平, 曹原 2024 (5):  1635-1642.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0820 摘要 ( 100 )   HTML ( 17 )   PDF(1943KB) ( 35 )   梯次利用是一种处理退役锂电池的经济高效的方法。但是在电池梯次利用过程中，存在不同新旧状态电池混用而导致的不均衡问题，会影响电池系统的安全稳定运行。本工作分析了梯次利用电池直接并联时，由于不均衡导致的电流环流以及系统容量利用率低的问题。为解决这一问题，本工作提出一种基于功率变换器的梯级电池并联系统结构及均衡控制算法。所提方法将每个电池模组和功率变换器相连组成一个功率模组，通过调节电压环路、电流环路、荷电环路的输出，分别控制每个电池模组的充放电电流，最终实现梯次利用电池均衡优化控制策略。本工作给出了系统控制策略的详细分析和实验结果讨论，以评估和验证所提均衡方法的有效性。实验测试表明，在使用相同健康程度电池、不同健康程度电池以及变负载等测试情况下，本工作所提梯次利用电池均衡控制策略都能够稳定、有效控制不同电池电流，保证电池之间的荷电参数均衡，提高了电池系统整体效率。本研究可以促进废旧电池的有效梯次利用，并为电池系统均衡控制提供新思路。通过实现电池的均衡利用，可以延长电池的使用寿命，降低系统故障风险，提高系统的可靠性和稳定性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于蚁狮优化高斯过程回归的锂电池剩余使用寿命预测 冯娜娜, 杨明, 惠周利, 王瑞洁, 宁弘扬 2024 (5):  1643-1652.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0865 摘要 ( 69 )   HTML ( 13 )   PDF(2639KB) ( 28 )   迅速获取精确的锂电池的剩余使用寿命和健康状态，对于维持锂电池的可靠性至关重要。针对锂电池剩余使用寿命(remaining useful life，RUL)预测精度较低，传统的高斯过程回归(Gaussian process regression，GPR)模型的超参数寻优结果不理想、预测效果差等问题，使用蚁狮优化算法(ant-lion optimization algorithm，ALO)对高斯过程回归的超参数进行寻优，实现锂电池剩余使用寿命的精确预测。首先，根据电池充电过程中电池电压的循环曲线，提取了6个参数作为电池的健康因子，然后采用Pearson相关系数验证健康因子与电池容量的相关关系，最终选出平均放电电压、恒流充电阶段电池存储的充电量、整个充电阶段电池存储的充电量以及时间积分中的放电温度这4个参数作为健康因子。最后，利用支持向量回归(support vector regression，SVR)、GPR和ALO-GPR对锂电池RUL进行预测，对各项指标进行比较分析。并将本工作所提出的模型与其他文献所提出的模型进行了比较。通过NASA锂电池数据集验证了模型的有效性，实验结果表明，所提出ALO-GPR的RUL预测模型误差小，均方根误差控制在1%以内，平均绝对误差控制在0.65%以内，泛化性强，具有良好的应用前景。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

操作条件对低温PEM电解水单池CV测试的影响及机理分析 阚宏伟, 吴孝彬, 何良, 张新建, 邢官飞 2024 (5):  1653-1657.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0907 摘要 ( 130 )   HTML ( 6 )   PDF(1234KB) ( 16 )   质子交换膜电解水制氢（PEMWE）作为一种高效的绿氢制备技术，因可加速绿色能源结构的转型而备受关注，但当前PEMWE大规模应用仍然受限于成本和寿命。基于基础原理的研究，是解决上述问题的唯一途径。循环伏安（CV）测试是PEMWE中最常用的原位表征技术，基于CV测试结果，研究者可以探究膜电极的基础电化学参数，如电化学活性面积、催化剂活性等。CV测试过程中一般要求对供应气体进行加湿，但PEMWE测试设备一般不具备加湿功能，研究者测试过程中经常受限于实验条件。基于此，本工作系统性探索了PEMWE在CV测试过程中的操作条件，为后续研究开辟了更为简单的测试方案。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于Informer神经网络的锂离子电池容量退化轨迹预测 唐梓巍, 师玉璞, 张雨禅, 周奕博, 杜慧玲 2024 (5):  1658-1666.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0812 摘要 ( 186 )   HTML ( 12 )   PDF(3149KB) ( 37 )   通过对锂离子电池容量退化轨迹的精确预测可以大幅提升电池材料的研究效率。针对Transformer网络在锂电池容量退化轨迹预测这种长时间序列预测任务中存在的问题，本工作采用滑动窗口策略，构建了一种基于Informer网络的锂离子电池容量退化轨迹预测方法。首先，利用滑动窗口对数据集进行划分和再拼接，便于神经网络挖掘数据序列内部的相关性；然后，根据Informer网络的周期性时间特征捕捉能力设计适用于锂电池数据的全局时间戳；最后，使用前10%容量数据通过多步滚动预测方法实现模型输出，缓解预测中的误差累积问题，进而得到完整的预测轨迹。通过选取不同的误差评价指标和训练过程中的时间开销，在美国马里兰大学提供的锂电池数据集上验证了所建立模型的准确性和训练效率，并在美国航空航天局提供的电池数据集上验证了模型的泛用性。本工作模型的预测结果与多层感知机神经网络、循环神经网络及Transformer网络模型对比，退化轨迹与真实轨迹最为拟合，且训练时间开销小，预测结果的平均绝对误差和均方根误差控制在2.57%和3.5%，验证了所提预测方法的有效性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于改进模型与优化自适应CKF的锂离子电池快速变温工况下的SOC估计 廉高棨, 叶敏, 王桥, 李岩, 麻玉川, 孙乙丁, 杜鹏辉 2024 (5):  1667-1676.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0869 摘要 ( 101 )   HTML ( 6 )   PDF(12684KB) ( 14 )   为实现锂离子电池在快速变温环境下高精度强鲁棒性的状态监测，本文提出了一种基于改进电池模型与优化自适应容积卡尔曼滤波器的锂离子电池荷电状态估计方法。首先，讨论了伪二维电化学模型与等效电路模型中对于电池荷电状态定义上的差异，并通过中间变量来修正传统等效电路模型中安时积分法计算得到的荷电状态结果，提出了一种新的改进电池模型。其次，基于多组恒温环境下所获得的锂离子电池开路电压测试数据与动态应力测试工况数据获取了所建立模型与环境温度相关的各项参数。同时，基于矩阵对角化原理与协方差矩阵自适应原理改进了传统的容积卡尔曼滤波器，进一步提升了整体算法的稳定性和处理随机采样噪声的能力。最后，在快速变温环境中6组不同的电池工况下验证了所建立改进电池模型的精度以及存在随机采样噪声干扰时所提荷电状态估计方法的有效性。结果显示，所提出的荷电状态估计方法适用于快速变温环境下的各类电池工况，在随机采样噪声干扰下估计结果的均方根误差均在1.3%以内。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

数据分布多样性对锂电池SOC预测的泛化影响 何林, 刘江岩, 刘彬, 李夔宁, 代帅 2024 (5):  1677-1687.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0003 摘要 ( 86 )   HTML ( 10 )   PDF(5293KB) ( 33 )   数据驱动模型预测荷电状态(SOC)依赖高质量的实验数据，在应用于实际使用场景下的分布多样的锂电池组数据时会出现预测的准确性不稳定即泛化能力差的情况，限制了模型的实际应用。研究实际场景下的大规模数据的分布多样性对SOC预测模型的泛化性影响具有重要意义。因此，对32个锂电池组的实际运行数据集进行研究，采用经典算法与多输入多输出(MIMO)策略结合来预测多步SOC，对每份数据分别建立模型进行SOC预测，研究了不同算法的应用效果并分析了数据分布多样性对模型的泛化能力的影响规律。结果表明：对大规模的锂电池组数据，LR-MIMO模型训练精度普遍优于RF-MIMO、KNN-MIMO、LSTM-MIMO模型，其预测未来0.5 h的SOC的R2一般在0.98及以上，MAPE基本低于0.05。与其他模型相比，LR-MIMO模型有优秀的预测性能，预测其他数据集的R2基本在0.95以上。而KNN-MIMO模型的预测精度与RF-MIMO模型相当，R2大致在0.7以上，LSTM-MIMO模型的预测性能因数据集不同存在较明显的差异；当数据满足SOC与电压的相关系数≥0.9、SOC和电压分布范围广、核密度曲线呈左偏趋势、分布较均匀时，可使模型训练精度提高。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于AUKF的可穿戴式设备用锂离子电池SOE在线估计方法 柳明贤, 李继标, 唐炳南, 杨毅, 肖仁鑫 2024 (5):  1688-1698.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0721 摘要 ( 126 )   HTML ( 16 )   PDF(2129KB) ( 26 )   可穿戴式设备(wearable devices, WDs)体积小、工作时间长，在工业监测等领域应用越来越广泛。锂离子电池为WD上电子设备提供能量，其准确的能量状态(state of energy, SOE)在线估算对 WDs的电源实时管理与延长设备寿命有重要影响。传统的基于模型的估算方法需要离线获取SOE与开路电压(open circuit voltage, OCV)的关系，实验时间长，不能适应实际工况变化，难以在线实施，本工作提出一种基于开路电压(open-circuit voltage，OCV)在线辨识的可穿戴式设备用锂离子电池SOE在线估算方法。首先基于锂离子电池的一阶RC模型，采用带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares, FFRLS)在线辨识电池OCV等参数。分析了WDs运行负载变化特征，构建了WD运行工况和参数辨识工况，并开展锂离子电池实验。结合WDs工作负载特性，研究了开路电压和端电压的关系，在线获得OCV与SOE的关系曲线。采用无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter, AUKF)算法实现SOE的在线估计，与传统通过离线实验获得OCV-SOE关系的方法进行了对比。研究结果表明，所提的SOE在线估算方法具有较好的精度，并在不同的SOE初始值时具有较好的鲁棒性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

锂电池极片辊压过程力学行为与结构 谢欣兵, 杨凯悦, 杜晓钟 2024 (5):  1699-1706.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0954 摘要 ( 355 )   HTML ( 46 )   PDF(4875KB) ( 97 )   辊压是锂离子电池极片制备过程中的关键步骤，其结果将会影响电池的一致性和安全性。极片作为一种由集流体（金属）和涂层（非金属）组成的复合材料，无疑增加了辊压变形机理的复杂性。本研究采用离散元（DEM）模型表征锂电池正极片涂层部分，对极片辊压过程进行了数值模拟；制备了锂电池正极片，并完成了不同程度压下的辊压实验。辊压数值模拟结果与实验观测结果展现了较好的一致性，验证了模型的准确性，分析了整个辊压过程极片的形貌演变，揭示了辊压变形的实质，获得了辊压过程涂层与集流体结合界面处的载荷，并对界面结合处进行了深入分析。结果表明：DEM模型模拟可以获得极片微结构演化过程和真实力学行为；随着辊压压下量的不断增加，集流体所受最大应力呈线性上升趋势；涂层部分活性颗粒间紧密度明显增加是辊压变形的根本原因；部分涂层活性颗粒嵌入集流体表面，使集流体产生明显的塑性变形，并伴有应力集中现象。为进一步探索极片辊压过程提供了研究思路和有价值的见解。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

压缩空气储能储气库热力学改进的数学模型 李杨 2024 (5):  1707-1709.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0363 摘要 ( 59 )   HTML ( 5 )   PDF(512KB) ( 16 )   为提高压缩空气储能系统效率，实现对能量与储气资源的高效利用，提出了一种针对压缩空气储能储气库热力学改进的数学模型。该模型基于热力学基本原理，对储气库中的空气压缩、储气加热、热量存储与热量释放行为进行描述，并考虑了各种可能的热力学改进方法。通过模拟和分析，模型揭示了压缩空气储能系统的热力学特性和效率问题，可为实际系统的设计和改进提供理论支持。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

不同支撑结构的固体氧化物燃料电池数值模拟分析 刘鑫宇, 张安安, 廖长江 2024 (5):  1710-1720.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0855 摘要 ( 119 )   HTML ( 5 )   PDF(6561KB) ( 6 )   固体氧化物燃料电池（SOFC）是一种高效的发电系统，能够直接将化学能转换为电能。如何保证电池高效且稳定地运行是亟待解决的问题。本工作建立了单片的平板式固体氧化物燃料电池的三维模型，涉及电化学、传质和传热等多个物理场的耦合，通过COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对模型进行数值计算并验证模型，其I-V曲线表明数据误差小于6％。在该模型基础上，开发了基于阴极及电解质支撑的SOFC的三维模型，并继续研究了不同操作参数、支撑结构对SOFC的输出功率、温度等诸多因素对电池的输出功率、温度等物理参数带来的影响，对电池的影响情况通过极化曲线和功率曲线来反映。仿真结果表明，连接肋板会影响电池内部气体的扩散，进而发现电流密度与物质的分布有紧密联系。通过进一步的研究表明，支撑层厚度、压力以及输入燃料流量等因素均会对电池的输出功率、温度等带来影响，增大工作压力、燃料输入流量等均能提高输出功率，但这也会导致电池内部温度上升，而输出功率与电池支撑层厚度成反比。相同条件下，阴极支撑型SOFC的输出功率大于电解质支撑型SOFC的输出功率，本研究对SOFC的结构设计、实验工作具有一定的指导作用。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于拓扑优化方法的蛛网散热结构均温性研究 张坎, 付婷, 王江波 2024 (5):  1721-1730.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0672 摘要 ( 124 )   HTML ( 5 )   PDF(3954KB) ( 28 )   仿生蛛网散热结构在高热流密度芯片散热方面有着广泛的应用，但仍然存在散热结构温度分布不均的问题。为进一步提升蛛网散热结构的温度均匀性，提出利用变密度拓扑优化方法对蛛网结构进行优化设计。以设计域温度方差最低为目标函数，采用霍尔姆兹密度过滤保证求解的数值稳定性，采用双曲正切投影保证清晰的流道形态，通过分析不同进出口布置和不同设计域形状下得到的拓扑流道的传热性能，发现多入口多出口且交错布置的方式能有效提高拓扑流道的均温性，且设计域边数在十以内其拓扑流道均温性呈上升趋势。最后，通过有限元分析的方法，对传统结构M1和不同设计域边数的三维拓扑重构结构M2、M3进行模拟仿真。结果表明，设计域边数为十的M3温度均匀性优于传统通道M1和设计域边数为六的M2，在Re=1800时，M3热阻相比于M1降低了18.48%，热源面温差相比于M1降低了25%，综合传热性能评价因子PEC值达到1.22。本研究提出并验证了拓扑优化方法在提升蛛网散热结构均温性方面的有效性，有助于推动拓扑优化方法在散热结构上的应用。 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GRU算法的弃电量预测及电-氢混合储能系统的运行优化 何婷, 乔俊强, 吴国栋 2024 (5):  1731-1740.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0828 摘要 ( 54 )   HTML ( 4 )   PDF(3217KB) ( 8 )   风/光等可再生能源的高渗透接入将增强电源侧输出随机性与波动性，导致弃风、弃光现象时常存在，将弃风/光量制氢是解决可再生能源深度消纳的有效途径。本文提出基于Adam优化的门控循环单元神经网络算法(GRU)对风/光弃电量进行预测，利用拉丁超立方和同步回代削减算法生成典型风/光发电不确定性场景。以系统建设成本最小化和运营成本最小化为目标，构建双层目标函数，第1层优化碱性电解槽(AWE)和电池储能系统(BESS)的容量配置，第2层保证系统在生成场景中运行最佳，同时引入惩罚项，以最大限度利用风/光弃电。以西北某地区风/光弃电量数据为例，采用不同结构的神经网络算法对弃风/光量进行预测，通过比较不同算法的均方根误差，验证了所提算法的准确性。最后对3种不同储能方案进行优化运行分析，研究结果表明，仅采用BESS系统年利润为负数且年投资成本最高，采用BESS-AWE混合储能系统比仅采用AWE系统年投资成本增加15.66%，但年利润增加了255%，弃电利用率为92%，有效提高系统经济性。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

“光伏-储能”耦合参与调峰的配电网运行优化配置 杜帅, 贾黎明, 李真娣, 马振兴 2024 (5):  1741-1743.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0364 摘要 ( 64 )   HTML ( 8 )   PDF(518KB) ( 18 )   本文主要研究了“光伏-储能”耦合参与调峰的配电网运行优化配置问题。随着光伏发电在配电网中的广泛应用，如何有效利用光伏发电并解决其随机性和间歇性问题成为了关键。通过引入储能系统，可以实现光伏发电与储能的优化配置，提高配电网的稳定性和经济性。首先分析了“光伏-储能”型配电网的供能关系，然后确定配电网耦合调峰作用的实施效果，最后调节相关电力储能设备，实现对“光伏-储能”配电网的运行优化。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

储能产经

电化学储能电站消防安全法律治理对策 郭军丽 2024 (5):  1744-1747.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0324 摘要 ( 60 )   HTML ( 10 )   PDF(1150KB) ( 26 )   电化学储能电站消防安全法律治理对策意在通过法律手段确保电站的消防安全，以防范各类不安全事件的发生。首先，针对电化学储能法律、相关法律问题及各项储能政策展开研究；其次，分析电化学储能的基本原理，并针对储能电站电能与化学能的循环转换方式，确定电化学储能电站的供能表现，从而有目的地进行消防安全监管；最后，确定消防安全法律存在的漏洞问题，并提出相应的治理及整改意见，一方面保障法律体系的完整性，另一方面确保电化学储能电站的消防安全。 数据和表 | 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

云计算技术在新能源汽车智能制造中的应用与发展 田根源 2024 (5):  1748-1750.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0358 摘要 ( 118 )   HTML ( 7 )   PDF(526KB) ( 12 )   新能源汽车是中国汽车行业变革产业生态，提高行业韧劲和活力的战略举措。在政策和市场激励下，我国新能源汽车发展向产品驱动转变，并在电机、电池、电控等核心环节掌握技术优势，推动新能源汽车制造向智能网联发展。本文梳理云计算在新能源汽车制造中的作用和应用，为新能源汽车基于降低能耗和安全优化的整车智能升级提供技术借鉴，构筑新能源汽车高质量发展的良好基础。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

新能源汽车电池智能制造工艺的创新与优化研究 罗泽飞, 覃元庆 2024 (5):  1751-1753.  doi: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0357 摘要 ( 188 )   HTML ( 21 )   PDF(524KB) ( 23 )   未来二十年，我国新能源汽车动力电池产业发展至关重要，应开展电池关键技术突破研究，实施电池系统短板技术攻关，为电池产业的规模化、数字化和智能化创设一条可行路径。本文分析了动力电池智能制造的背景和需求，梳理以高强度、高安全、轻量化、低成本为目标的电池制造工艺目标，从闭环控制架构、智能数字字典、知识管理与决策等角度提出新能源汽车电池智能制造的思路和策略，旨在优化工艺，实现更高效率的生产控制和更高质量的加工工艺，进一步推动动力电池创新生产。 参考文献 | 相关文章 | 计量指标

《储能科学与技术》征订单 2024 (5):  1754-1754.  摘要 ( 25 )   HTML ( 2 )   PDF(244KB) ( 3 )   参考文献 | 相关文章 | 计量指标