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    1. 化学储氢介质实现“西氢东送”的可行性研究
    王艺强, 刘录强, 张志成, 惠若男
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1050-1058.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0486
    摘要81)   HTML31)    PDF(pc) (1531KB)(9)    收藏

    氢能是实现能源安全和“双碳”目标的重要途径,是全球新能源发展的重要方向之一。我国西部地区可再生能源丰富,绿氢制备潜力大,但能源消费主要集中在东部地区,供需错配问题突出,研究开展“西氢东送”能有效缓解我国资源错配问题,促进我国氢能产业高质量发展。本文阐述了实施“西氢东送”的必要性,介绍了气态、液态、化学储氢介质、固态及有机液体储运技术路径,从技术特点、技术成熟度、标准体系和市场应用4个方面进行了技术可行性分析比较,提出以化学储氢介质、液氢、管道输氢为近期、中期、远期实现“西氢东送”可行的技术路径。再进一步以甘肃省酒泉市运输至上海市为实例,分别以绿氨、绿色甲醇、液氢和管道输氢为“西氢东送”实现路径,构建包括制氢、介质、运输、还原和配送各环节的供应链模型,通过测算供应链全过程综合成本,分析比较了经济可行性。综合研究表明,近期通过成熟的绿氨及绿色甲醇作为储运介质、中期逐步发展液氢运输方式、远期建设大规模长距离输氢管道,是我国实现“西氢东送”的可行路径。

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    2. 全钒液流电池建模及SOC在线估计研究进展
    张爱芳, 魏邦达, 李卓昊, 杨洋, 杨添强, 姚俊, 张杰, 刘飞, 李浩秒, 王康丽, 蒋凯
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1036-1049.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0734
    摘要83)      PDF(pc) (2302KB)(16)    收藏

    全钒液流电池(VRFB)具有高安全、长寿命的优势,在大规模电力储能领域中具有广阔的应用前景。高精度的电池模型及准确的电池荷电状态(SOC)估计是全钒液流电池实际应用的重要技术基础,也是其规模应用面临的主要挑战。本文对全钒液流电池仿真模型、模型参数辨识、SOC监测与在线估计,以及全钒液流电池特有的SOC估计影响因素进行综述。首先介绍了电化学模型和等效电路模型2类仿真模型,分析比较了几种用于VRFB的等效电路模型的原理及优缺点。重点综述了全钒液流电池荷电状态监测方法,包括:安时积分法、开路电压法、电位滴定法、电导率法和光学分析法,以及更具工程应用前景的荷电状态在线估计方法。总结了全钒液流电池模型参数离线与在线辨识技术,介绍了基于滤波算法与数据驱动算法的荷电状态在线估计方法。在全钒液流电池SOC估计特异性影响因素方面,讨论了包括钒离子的跨膜迁移、负极氧化副反应、负极析氢反应和温度对参数辨识与荷电状态估计的影响规律,总结展望了全钒液流电池建模及SOC在线估计面临的问题及未来研究方向。

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    3. 计及配网电压越限的光储协同优化运行策略
    顾怡, 邢洁, 马洪艳, 高杉
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 893-902.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0711
    摘要33)      PDF(pc) (1310KB)(4)    收藏

    随着大量分布式光伏(distributed photovoltaic,DPV)并网,目前配电网中出现了日间过压和夜间低压并存的电压越限问题,并进一步影响了网络的经济运行。本工作基于此提出了两阶段光储系统协同运行的优化调度策略。该策略第一阶段通过计算节点的电压灵敏度来确定待调节的储能节点与充放功率,以及光伏可调节点;第二阶段建立了光储运行优化模型。该模型以储能的调度成本、购售电成本以及网损成本之和最小为目标,以网络潮流、节点电压、储能SOC(state of charge)、光伏的无功可调容量等作为约束,通过粒子群算法对该模型进行求解,可以得到光储系统日调度出力策略。最后,以某地区31节点的实际配电网作为算例,验证了本工作方法的有效性。算例结果表明,该策略可以通过光储的协同调度,有效治理电网中的电压越限问题,并且在保障配电网电压安全的同时,实现优化运行成本的目标。

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    4. 基于卷积Fastformer的锂离子电池健康状态估计
    申小雨, 尹丛勃
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 990-999.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0735
    摘要48)      PDF(pc) (5027KB)(3)    收藏

    锂离子电池的健康状态(state of health,SOH)是电池管理系统的重要功能,对于电池的可靠运行和使用寿命具有重要意义。为了进一步提高数据驱动方法对锂离子电池SOH估计的精度,提出一种卷积Fastformer模型的SOH估计方法。首先,提取锂离子电池多个充电阶段的每次循环电压曲线、电流曲线,每个阶段各个曲线转换为统计健康特征来表征锂离子电池老化特性,并使用Pearson相关系数对所选统计特征进行了相关性分析,筛选出与容量相关性高的健康特征,消除特征冗余性。随后,融合卷积神经网络和具有线性复杂度的Fastformer神经网络的特点,使用卷积神经网络强大的特征提取能力挖掘健康特征的局部信息,利用Fastformer的多头附加注意力机制可以更高效地在复杂的长序列中总结全文信息。然后,为减少模型训练时间,利用正交实验法对模型超参数进行优化。最后,采用公开数据集将所提方法与CNN、GRU、RNN模型进行对比,验证卷积Fastformer模型的准确性,结果表明,平均绝对误差、均方根误差最大仅为0.25%,0.29%,相对误差在0.8%以内,具有较高的估计精度和稳定性。

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    5. 车用机电复合储能系统的能量特性分析
    李红, 吕江毅, 宋建桐, 闫栋
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 906-913.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0778
    摘要14)      PDF(pc) (2744KB)(3)    收藏

    针对混合动力汽车制动能量回收-释放过程中多元能量转化形式限制的问题,本工作提出了一种新型的车用机电复合储能系统。车辆减速时,系统可将一部分汽车后轮传递的动能转化为电化学能存储于电池中,其余部分直接以动能形式储存。首先,分析了该系统在汽车加速、减速工况下的能量转换特性,推导出电磁耦合器在额定状态下机械端口、电气端口的转换功率。其次,基于MATLAB/Simulink中建立的系统模型,讨论了汽车以60 km/h初速度减速至42 km/h下巡航时系统的功率特性和能量特性,减速过程中电磁耦合器输出功率由1.257 kW增大到1.546 kW,其传递的功率约为额定功率的1.14~1.41倍。此过程中,该系统可将来自汽车后轮动能的72.34%直接储存于飞轮中,27.66%的能量经电磁耦合器电气端口转换后储存于电池中。最后,搭建了车用机电复合储能系统运行试验台,验证了系统的合理性。

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    6. 多尺度分解下GRU-TCN集成的动力电池剩余使用寿命预测方法
    刘佳, 马志强, 刘广忱, 高俊东, 李宏勋
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1009-1018.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0754
    摘要52)      PDF(pc) (976KB)(5)    收藏

    精准预测动力电池的剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)能够提前规避因电池过度使用带来的风险,为退役电池的二次利用提供决策依据,提升电池第二寿命的利用率。为了降低动力电池RUL预测任务中噪声和容量回升现象导致的非线性特征对RUL预测精度的影响,提出了一种基于集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)、门控循环单元网络(gated recurrent unit,GRU)和时序卷积网络(temporal convolutional networks,TCN)集成的动力电池RUL预测模型。首先,使用EEMD对原始数据进行分解,动力电池容量衰退过程中由噪声和容量回升现象导致的非线性特征被分解到高频分量,而原始容量数据的主要趋势被分解到低频分量。其次,再使用GRU和TCN网络分别对高频分量和低频分量进行预测。最后,使用Attention对预测结果进行集成。在NASA数据集上的实验结果表明,本工作提出的集成模型的预测精度和对非线性特征的拟合程度都优于其他单一模型和其他同类型模型,最大平均绝对误差和最大均方根误差分别在0.52%和0.74%内,绝对误差在1个循环周期内,证明本模型有较好的RUL预测能力。

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    7. Al-Y-Zr原位共掺杂提高4.53 V钴酸锂正极材料的循环性能
    胡大林, 任潘利, 张昌明, 杨明阳, 卢周广
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 742-748.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0741
    摘要97)      PDF(pc) (7778KB)(4)    收藏

    钴酸锂是一种成功实现商业化的锂离子电池正极材料,但其实际的容量远低于其理论容量(274 mAh/g)。提高钴酸锂的充电截止电压能够有效提高其放电容量,但钴酸锂在高压条件下结构不稳定性,导致其循环寿命明显降低。本工作提出一种Al-Y-Zr原位共掺杂的策略,以提高钴酸锂在4.53 V的循环性能。通过将Al-Y-Zr掺杂的Co3O4、Li2CO3、MgO按一定化学计量比称取并混合均匀后,采用高温固相法合成LiCo(1-a-b-c-dAl a Zr b Y c Mg d O2正极材料,并探究了原位共掺杂对高电压钴酸锂循环性能的影响。X射线衍射(XRD)表明掺杂前后晶体均为六方相层状结构,扫描电镜(SEM)说明了掺杂元素对晶体颗粒粒径的调控作用。循环前后的电化学阻抗谱(EIS)表明,Al-Y和Al-Y-Zr共掺杂能有效抑制循环过程中电荷转移阻抗(Rct)的增长。扣式电池及软包电池测试结果都表明Al-Y和Al-Y-Zr前驱体共掺杂能够显著提升循环性能,后者提升更明显。本研究有助于推动高电压钴酸锂正极的应用,为高比能量锂离子电池技术的研发提供实验依据。

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    8. 二元氯化物熔盐纳米流体在方腔内熔化过程的数值模拟
    田禾青, 高艺明, 周俊杰
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1030-1035.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0736
    摘要15)      PDF(pc) (3010KB)(2)    收藏

    在熔盐中添加微纳颗粒形成纳米流体是一种强化熔盐储热材料热物性的有效方法。本工作利用Fluent软件对二元氯化物熔盐(52NaCl-48CaCl2,摩尔分数)及其掺杂Mg的纳米流体在二维正方形腔体内的熔化过程进行了数值模拟,分析了熔盐在方腔内的熔化过程以及纳米颗粒的掺杂对腔体内熔盐熔化过程的影响。结果表明,在熔盐及其纳米流体的整个熔化过程中,主要传热形式经历热传导-自然对流-热传导三个阶段。纳米颗粒的掺杂增加了熔盐的传热速率,缩短了熔盐熔化过程所用的时间。与纯二元氯化物熔盐相比,掺杂1%(质量分数)和2%Mg的熔盐纳米流体的熔化时间分别缩短了11.34%和19.92%,固液转变时间分别缩短了33.3%和43.0%。

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    9. 磷酸锰铁锂正极材料改性研究进展
    文志朋, 潘凯, 韦毅, 郭佳文, 覃善丽, 蒋雯, 吴炼, 廖欢
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 770-787.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0771
    摘要466)      PDF(pc) (11783KB)(24)    收藏

    正极材料是决定锂离子电池性能的关键材料之一,直接影响电池的能量密度、循环寿命、倍率性能及安全性能。橄榄石型LiMnFePO4具有能量密度高、成本低、环境友好、安全稳定等优点,被认为是一种很有前途的锂离子电池正极材料。然而,LiMnFePO4具有橄榄石结构磷酸盐基化合物电子电导率低、Li+一维扩散速率慢等固有缺陷,严重阻碍了其在高性能锂离子电池中的大规模应用。如何提升LiMnFePO4的导电子/离子性能,是当前需要解决的关键问题。本文全面综述了LiMnFePO4正极材料的结构特征、合成方法及其导电性能提升的研究进展,着重介绍了表面包覆、形貌控制和离子掺杂等方法对提升LiMnFePO4正极材料导电性能的效果及其作用机理,虽然上述三类改性方法均可一定程度地优化材料颗粒间电子/离子传输路径,实现LiMnFePO4正极材料导电性能的提升。但是单独采用这些方法依然难以从根本上解决LiMnFePO4导电性差的问题。为进一步提升LiMnFePO4正极材料的综合性能,本文在总结当前研究进展的基础上,对LiMnFePO4未来的研究思路和发展方向进行了展望。提出了通过杂原子掺杂优质碳材料包覆、短b轴形貌控制以及离子掺杂等方法联合改性的策略。该策略有望进一步提升LiMnFePO4正极材料的导电性能,获得高容量、高倍率、高稳定性的LiMnFePO4正极材料。

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    10. 液流电池堆分析与计算程序
    李昂, 李晓蒙, 李京浩, 张谨奕
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 879-892.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0723
    摘要42)      PDF(pc) (7096KB)(6)    收藏

    液流电池图形用户界面(graphic user interface, GUI)整合了电池堆内部电流分布、流体阻力、稳态自然对流散热、结构封装压力和螺柱选型。基本满足研发人员独立进行多学科计算的要求,能初步评估一款电池堆的性能。多分堆构型液流电池堆的等效电路图采用网格法进行简化,并结合基尔霍夫电压定律求解恒流运行时的循环电流,并进一步计算出堆内逐节电池的实际通过电流、板框流道内的旁路电流,以及堆内主通道内汇总的旁路电流。电池堆流体阻力受板框流道设计、外接管路、电极参数和液位落差影响。矩形流道的达西摩擦系数采用经验方程计算,可将湍流阻力计算误差控制到10%,层流阻力计算误差极低,局部阻力系数采用达西3K参数式估算。电极流阻受电解液流经长度、电极渗透率和电解液黏度的影响。由于渗透率公式的计算结果偏离实验测量值较大,所以界面设定为实测值输入。电池堆按照有保温和无保温考虑在集装箱内的自然对流稳态散热,需要的输入参数包括电池堆的几何尺寸、保温层厚度、环境温度和堆内温度。封装力计算所用的单电池结构是板框配合内嵌盖板的形式。力主要用于找平板材翘曲、将密封垫压入密封槽、抵消内部液体压力和材料热膨胀,再以此进行螺柱选型。

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    11. 锂离子电池塑料-金属复合集流体的特性及制备研究进展
    张稚国, 李华清, 王莉, 何向明
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 749-758.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0763
    摘要262)      PDF(pc) (3501KB)(12)    收藏

    塑料-金属聚合物复合集流体(metallized plastic current collector,MPCC)通过减厚、减重可大幅提高电池的能量密度,且因聚合物自身绝缘、受热收缩、熔融等特性可提高电池的安全性,因此吸引了产业界研究者的诸多关注。了解聚合物基底和MPCC的特性及制备方法有利于高质量MPCC的研发,同时可促进高能量密度、高安全电池的发展,因此本文着重介绍了常用和亟待开发的聚合物的特性,阐明了目前市场生产的高质量PET、PP基复合集流体虽已应用于锂离子电池,但面临着各种挑战,例如PET的溶胀溶解反应,PP与金属层间的低黏结性等,并提出了相应的改进措施。此外,本文总结了聚合物表面沉积金属层的多种方法(磁控溅射、蒸镀、化学沉积和电镀等)的原理、优缺点和设备改良策略、注意事项,以期提高聚合物表面金属层的均匀性、一致性和导电率。最后,为提高MPCC在电池中的应用可行性,明确了MPCC未来研发的重点攻关问题,例如提高金属-聚合物界面黏结性,进一步提高电池安全性和导电率,并阐述了将来的发展趋势:功能化和精细化MPCC在电池中的应用。

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    12. 卧式套管潜热蓄热单元偏心与肋片结构优化模拟
    张璐荻, 周国兵
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1019-1029.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0758
    摘要15)      PDF(pc) (6962KB)(2)    收藏

    利用偏心布置增强相变蓄热单元内部自然对流是提高相变蓄热系统性能的新思路,为了更深入地研究偏心布置对相变蓄热系统性能的影响,基于焓-孔隙率法建立了卧式套管相变蓄热单元的三维数学模型,并利用Fluent软件对环形空间相变材料熔化过程进行数值模拟,通过对熔化过程流场、液相率及温度云图的分析,将熔化过程划分为三个阶段:导热主导的初始阶段,随后是自然对流和导热的混合作用的阶段,以及导热再次占主导地位的最终阶段,并将相变材料环形空间划分为两个区域,据此提出新的评价参数“偏心面积比”。结果表明:硬脂酸作为相变材料时较佳的偏心面积比位于16∶1附近,熔化时间相对于同心布置缩短了45.8%,但同时会使蓄热单元?效率略有降低,并且预测对于其他材料,预期的最佳偏心面积比与使用材料的自然对流强度和导热能力之间的比值有直接相关。利用偏心结构与肋片结合的方法进一步强化传热,比较了螺旋肋、十字肋和X形肋三种肋片,发现X形肋具有较佳性能,与相应偏心无肋结构相比熔化时间缩短了36.7%,比螺旋肋和十字肋结构分别缩短了20.3%和7.1%。

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    13. 基于风冷的锂离子电池充放电设备热特性影响研究
    刘剑, 于立博, 吴振兴, 牟介刚
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 914-923.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0688
    摘要22)      PDF(pc) (9392KB)(3)    收藏

    针对锂离子电池充放电设备内电池组温升过高、温度一致性不好的问题,以风冷系统充放电设备为研究对象,基于数值传热学理论,建立热力学计算模型并结合测试验证。通过抽象充放电设备散热特征,提取了两个影响电池组热特性的主要因素。针对不同托盘通风结构及不同风机布局分别设计了研究方案,并分析了不同托盘通风孔、不同托盘环形风口、不同风机位置及不同风机数量对电池组热特性及充放电设备流场的影响。结果表明:充放电设备放电温升测试数据与仿真数据接近,说明热力学模型准确;托盘通风孔对电池组热特性有一定积极影响,但作用有限;托盘环形风口通过提升电池表面湍动能强度,增强电池表面对流换热效果,从而对电池组热特性起关键作用;风机位置正对电池时,电池组具备更好的换热效果;风机数量与电池组热特性呈正相关关系,当风机数量为6时,既能满足电池组热特性,又能提高系统能耗。研究结果可为锂离子电池充放电设备的热特性管理提供一定的指导。

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    14. 21700锂离子电池在不同健康状态下的热失控实验研究
    朱亚宁, 张振东, 盛雷, 陈龙, 朱泽华, 付林祥, 毕青
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 971-980.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0695
    摘要42)   HTML3)    PDF(pc) (5873KB)(7)    收藏

    开展锂离子电池热失控研究,可为提升电池热安全、减少新能源汽车热灾害等提供重要帮助。针对高比能21700型NCM811锂离子电池热滥用、老化等因素引起的热失控问题,通过实验研究了电池健康状态(state of health,SOH)对电池充放电特性及自身热失控行为的作用机制,量化分析了电池老化特性与热失控触发时间、表面温度、工作电压、燃爆特性、能量、TNT当量及破坏半径等特征参数。发现能量效率随着老化循环次数的增加而降低,电池热失控的温升幅度随SOH的减小而下降,同时其自产热起始温度、热失控触发温度与安全阀脱落温度均减小,这表明老化电池热失控触发所需的时间更短,60%SOH电池在608 s触发热失控,相比于100% SOH缩短了64.8%。SOH越小,电池热失控剧烈程度越弱,热失控后的质量损失也越小。电池热失控过程的峰值温度、释放的能量、TNT当量与破坏半径随SOH的减小而降低,表明老化电池较新鲜电池热失控破坏性降低。研究结果可为全生命周期21700电池热失控的行为特征分析、预警与火灾防控等提供参考。

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    15. 正极预锂化添加剂用于锂离子电池的研究进展
    武美玲, 牛磊, 李世友, 赵冬妮
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 759-769.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0809
    摘要144)      PDF(pc) (3062KB)(7)    收藏

    锂离子电池因其能量密度高和循环寿命长等优点,在电子产品和电动汽车等领域被广泛应用。然而,锂离子电池首次充放电过程中负极表面固态电解质界面(SEI)膜的形成会永久地消耗正极材料中的活性锂,造成不可逆的容量损失,进而降低电池首次库仑效率。已有的研究表明,预锂化技术可使电池首次库仑效率得到有效提高。在众多预锂化技术中,正极添加剂预锂化具有工艺简单、价格低廉和安全性高等优点,因此具有较为广阔的应用前景。鉴于此,本综述介绍了三类正极预锂化添加剂:三元富锂化合物、二元锂化合物和基于逆转化反应的纳米复合材料的基本工作原理和限制其发展的关键科学问题,着重归纳了近年来在预锂化添加剂材料性能优化,储能机理研究方面的研究进展和亟待解决的问题,指出了补锂添加剂在补偿首次容量损失方面的重要性,并对该方法的发展进行了展望。本文在总结当前研究进展的基础上,对正极预锂化添加剂未来的研究思路和发展方向进行了展望,提出了进一步研究预锂化添加剂的合成条件和改性策略,在不以容量牺牲为代价的前提下提升补锂添加剂的环境稳定性或开发一种新型的电解液添加剂,解决预锂化添加剂首次循环时残留物或产气对电池长循环性能的影响。这些策略有望进一步推动力离子电池的发展。

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    16. 垂直式重力储能系统的研究进展和关键技术
    邱清泉, 罗晓悦, 林玉鑫, 王青山, 李妍, 聂子攀, 张京业, 肖立业
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 934-945.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0789
    摘要64)      PDF(pc) (11785KB)(3)    收藏

    基于固体重物的重力储能技术因其不依赖水资源、选址灵活、效率高等优势,未来有望成为我国北方和西北缺水地区重要的储能技术之一,可以很好地满足大规模可再生能源电力并网对储能技术的需求。然而,由于固体重物的不可流动性和不连续性,重物启停和切换过程会对机械传动和电网系统造成冲击,是固体重力储能区别于抽水蓄能的重要特征。本文首先介绍了近年来国内外基于竖井和地面构筑物的垂直式重力储能技术的研发现状和示范工程,并进一步对垂直式重力储能系统垂直提升、水平转移和自动接驳机械传动技术,以及发电电动机和并网控制技术中存在的核心技术难题进行了分析,最后对垂直式重力储能技术未来的发展趋势进行了展望。研究表明,垂直式重力储能系统尽管技术方案较多,但在重载快速提升和转移、重物启停和切换过程控制、并网控制和能效提升等方面还存在诸多技术难题有待解决,后续通过技术提升可进一步降低系统建造成本并提高系统运行的效率和寿命,有望在近期获得一定的示范应用。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    17. 储能科学与工程专业建设与人才培养模式进展与探讨
    饶中浩, 刘新健, 刘臣臻, 王坤, 李孟涵, 田亮
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 1083-1095.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0841
    摘要44)      PDF(pc) (5184KB)(7)    收藏

    储能对于促进太阳能、风能等清洁可再生能源的发展具有重要的作用,储能科学与工程专业的建设和人才培养为储能行业的快速发展提供了稳固的人才支持,对于实现"双碳"目标具有重要的作用。自西安交通大学于2020年获批第一个储能科学与工程本科专业以来,目前已有60余所高校开设了该专业,这一迅猛发展趋势清晰地表明储能科学与工程专业的建设与人才培养正处于蓬勃发展的阶段。储能科学与工程专业涉及动力工程及工程热物理、电气工程、材料科学与工程等多个学科的知识体系,给专业的建设和人才的培养带来一定的难度。虽然储能科学与工程专业已经过了几年的发展,但是其专业建设和人才培养模式仍在不断地探索和改进,且不同高校的课程体系、人才培养方向有所差异,呈现出各自的特点。本文汇总了部分高校在储能科学与工程专业课程体系建设、培养方向设置以及储能教学资源和平台建设等情况,总结了不同高校在储能领域人才培养的经验和思路,为该专业的建设与人才培养提供借鉴。

    图表 | 参考文献 | 相关文章 | 多维度评价
    18. 提高硬碳材料钠离子电池首次库仑效率的研究进展
    江成凡, 黄俊, 谢海波
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 825-840.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0751
    摘要131)      PDF(pc) (17030KB)(9)    收藏

    钠离子电池(SIBs),得益于钠资源的高丰度、分布均匀、较低的成本、优异的低温性能和快充特性等优势,被认为是潜力巨大的大规模储能技术。SIBs的电化学性能很大程度上由电极材料决定,在负极材料中,硬碳(HC)材料由于具有较低的氧化/还原电势、合适的比容量、对环境友好、制造方法简单以及来源广泛等优势,被认为是目前最为理想的SIBs负极材料。然而,HC作为负极材料的SIBs首次库仑效率(ICE)的不足导致在全电池中阴极的钠被过度消耗,因而严重限制了HC在SIBs的实际应用。因此,结合导致硬碳材料ICE较低的关键科学问题,本文总结、分析了提高SIBs硬碳负极材料ICE的研究进展,包括调节热解温度、减少缺陷、孔隙调控以及金属原子催化调控碳层这4种方式。并简要介绍了硬碳材料的碳层间距、缺陷以及孔隙这3个基本结构,以及不同的结构影响钠离子储存行为的最新研究进展,论述了不同类型HC负极材料的设计思路及其商业化进展,最后分析探讨了SIBs硬碳负极材料的发展方向。

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    19. 配电网储能设备运行策略与容量的协调优化
    张杨, 陶生虎, 张笑波, 郑东风, 陈洲奕
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 903-905.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0873
    摘要27)   HTML1)    PDF(pc) (534KB)(2)    收藏

    随着风电、光伏发电等新能源大规模并网,配电网对电能质量和电压稳定的要求越来越高。然而,分布式电源及储能设备接入电网后将对配电网造成一定的影响,合理利用储能设备是提升配电网供电质量和降低电能损耗的有效手段。为了提高储能设备的运行效率和可靠性,基于电池管理系统、能量管理系统、最大功率点追踪、预测模型和能量回收等控制策略显得尤为重要。这些策略能够确保储能设备的正常运行、实时监测、调整充放电状态、优化能源利用、提高转化效率以及实现能源的可靠供应。由于配电网储能设备的正常运行与储能容量有着直接关系,开展配电网储能设备运行策略与容量的协调优化对于推动储能科学的发展具有重要意义。

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    20. 基于强化学习的新能源场站储能一次调频自适应控制策略
    孙冉, 王建波, 马彦钊, 张小科, 胡怀中
    储能科学与技术    2024, 13 (3): 858-869.   DOI: 10.19799/j.cnki.2095-4239.2023.0658
    摘要20)      PDF(pc) (2637KB)(4)    收藏

    针对当前储能参与一次调频时不同控制策略配合存在的缺陷,在传统虚拟惯性和虚拟下垂控制方法的基础上,考虑新能源出力特征,提出一种基于强化学习算法的新能源场站储能一次调频自适应控制策略。所提策略中,强化学习智能体负责根据系统频差和频差变化率实时波动来动态调整储能通过虚拟惯性控制方法参与一次调频的出力占比,进而由储能一次调频自适应控制器计算出虚拟下垂控制方法的出力占比,并获取储能总一次调频出力指令。考虑到新能源场站有功扰动的随机性,本工作中的强化学习智能体通过在特定新能源场站出力扰动下学习获取,其中新能源场站出力扰动由风速扰动通过风电机组模型获取。所提控制策略能充分发挥虚拟惯性和虚拟下垂控制方法在调频前后期的不同优势,实现两种控制方法的最优结合,挖掘储能参与一次调频的潜力。最终在Matlab/Simulink中搭建了区域电网频率响应模型,基于新能源发电突变和新能源发电连续波动两种扰动工况来模拟新能源场站极端工况和实际运行场景,并通过仿真验证了所提控制策略的有效性。结果表明,本工作所提策略能在调频过程中合理调整虚拟惯性出力和虚拟下垂出力的占比,减少电池储能的动作深度,有效缓解新能源出力波动给电网带来的频率波动,提升频率质量。

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