【自動化】開題報告-新能源儲能系統(tǒng)研究

本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名陳汝南導(dǎo)師姓名、職稱黃亮副教授所屬學(xué)院自動化學(xué)院專業(yè)班級電氣1007設(shè)計（論文）題目新能源儲能系統(tǒng)研究2014年2月26日開題報告填寫要求1開題報告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨立撰寫。2開題報告內(nèi)容填寫后，應(yīng)及時打印提交指導(dǎo)教師審閱。3“設(shè)計的目的及意義”至少800漢字（外語至少500字），“基本內(nèi)容和技術(shù)方案”至少400漢字（外語至少200字）。進度安排應(yīng)盡可能詳細。4指導(dǎo)教師意見學(xué)生的調(diào)研是否充分基本內(nèi)容和技術(shù)方案是否已明確是否已經(jīng)具備開始設(shè)計（論文）的條件能否達到預(yù)期的目標(biāo)是否同意進入設(shè)計（論文）階段1、目的及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）隨著現(xiàn)階段能源危機以及資源貧瘠的愈加嚴峻現(xiàn)狀，新能源的開發(fā)及利用擁有良好的發(fā)展前景；隨著常規(guī)能源的局限性以及能源發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾日益明顯，以環(huán)保和可再生為特質(zhì)的新能源越來越符合人們的發(fā)展需求，不可再生的資源和對環(huán)境有所污染的能源開發(fā)正在被可再生資源所替代；因此以新能源為基礎(chǔ)的新型材料的開發(fā)和新型技術(shù)的研發(fā)正逐步地深入發(fā)展，新能源一般是指在新技術(shù)的基礎(chǔ)上對可再生的資源進行開發(fā)利用，其中包括了常見的太陽能、風(fēng)能、水能，還有生物質(zhì)能、地?zé)崮?、潮汐能等。除了新能源的開發(fā)和技術(shù)研究之外，對于新能源所產(chǎn)生的能源儲存也需要引起技術(shù)人員的重視，儲能技術(shù)的發(fā)展在此同時也需要適應(yīng)新能源的發(fā)展速度，儲能技術(shù)是指將電力資源轉(zhuǎn)化為其他形式的能量儲存起來，并且在外界需要能量時以電的形式釋放出來，因此不同的新能源所需要的儲能技術(shù)不用，目前全球儲能技術(shù)電能轉(zhuǎn)換存儲形態(tài)的不同可劃分為物理儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能和相變儲能四類，其中物理儲能主要包括抽水儲能，飛輪儲能和壓縮空氣儲能等；電磁儲能包括超導(dǎo)電磁儲能等；電化學(xué)儲能主要是指電池儲能（鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、全釩液流電池和鈉離子電池等類型）和超級電容器儲能等；相變儲能包括冷蓄冷、中高溫蓄熱儲能等。上述各種儲能方式皆有自身的優(yōu)缺點和適用的場所，現(xiàn)如今最新最熱門的儲能方式是超導(dǎo)電磁儲能，因為其綜合效率最高，但是該項儲能技術(shù)的成本很高、其本身系統(tǒng)復(fù)雜且后期需要定期維護，所以暫時未能廣泛應(yīng)用于人們生活當(dāng)中；各項儲能技術(shù)中發(fā)展速度最快的莫過于電化學(xué)儲能技術(shù)，電池儲能技術(shù)是目前最為成熟可靠的儲能技術(shù)，電池儲能中的各不同類型的電池各自擁有其優(yōu)缺點，而且在現(xiàn)在的生活中以電動汽車為主的利用電池儲能的代步工具正在穩(wěn)步發(fā)展，以追求電池儲能的安全性、能量轉(zhuǎn)換的效率和經(jīng)濟性同步提升。電池儲能技術(shù)中的鉛酸蓄電池儲能是人類最早使用的一種儲能技術(shù)，因其發(fā)展時間長，人類對其研究相對于其他類型的蓄電池也較為深入，所以這項技術(shù)較為成熟，原理也比較簡單，電極主要是由鉛及其氧化物組成，電解液是鉛酸溶液，通過化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)充放電能，其反應(yīng)式為（充電反應(yīng)）422242SOHPBOHPBS（放電反應(yīng)）S44鉛酸蓄電池的優(yōu)點比較多，低廉的價格、高的回收利用率、好工作性能和較高的安全性等，同樣它也有比較明顯的缺點，可以根據(jù)上述的化學(xué)反應(yīng)式可以推出鉛酸蓄電池在工作的過程中有鉛產(chǎn)生，而且其本身電極組成元素中含有鉛，因為鉛為重金屬，因此對于環(huán)境和人體都有一定的影響，同時鉛酸蓄電池的使用周期短，能量密度和功率密度低，而且需要經(jīng)常性地對其維護，這些缺點就限制了鉛酸蓄電池的發(fā)展高度。近年來電池儲能中的鋰離子電池儲能技術(shù)興起速度較快，其應(yīng)用了電化學(xué)中嵌入和脫嵌的反應(yīng)原理來實現(xiàn)鋰離子在正負極間的移動，這個過程就是鋰離子電池的充放電過程，其反應(yīng)式（正極反應(yīng)）XELICOOILIX212（負極反應(yīng)）XE（電池反應(yīng)）XIII212鋰離子電池擁有較高的能量密度和綜合循環(huán)效率、輕巧的重量體積、無污染和寬泛的溫度適應(yīng)范圍等優(yōu)點，與鉛酸蓄電池相同，它也擁有比較明顯的缺點，就是其電池容量小和價格高昂，但是綜合對比來說，鋰離子電池還有很廣闊的發(fā)展前景，隨著對于鋰離子電池更加深入的研究和技術(shù)的逐步成熟，其成本會有所降低，所以鋰離子電池將是未來儲能技術(shù)發(fā)展的重點對象，在今后的生產(chǎn)生活中可能替代鉛酸蓄電池作為電動汽車的主要供應(yīng)能源。除此之外，還有鈉硫電池、全釩液流電池和鈉離子電池等其他類型的電池儲能技術(shù)，它們各自有著不同的優(yōu)缺點，因此在選擇電池儲能的同時需要根據(jù)不同的環(huán)境和需要達到的儲能效果選擇不同的電池儲能技術(shù)，電池儲能系統(tǒng)在儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用前景將越來越廣泛，因此電池儲能技術(shù)的研究也將面臨很多在應(yīng)用中所需要解決的技術(shù)難題。2、研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容、目標(biāo)、擬采用的技術(shù)方案及措施本次研究主要目的是研究新能源儲能系統(tǒng)，在上述的第一階段中，通過查詢和閱讀相關(guān)的資料，分析了各種儲能技術(shù)并且對其優(yōu)缺點進行了相應(yīng)的對比，大致了解了在不同的場合中選取的儲能方式的差異，結(jié)合老師所給的任務(wù)書，選擇了電池儲能中的鋰離子電池作為研究的基礎(chǔ)，研究包括了電池的模型建立、特性的研究、SOC的估算以及對電池充放電的管理。為了能夠更好地利用電池中的能量，延長電池的使用壽命，我們需要針對不同的應(yīng)用場合，采用不同功能的電池管理系統(tǒng)，當(dāng)然，很多基礎(chǔ)性的管理系統(tǒng)是一致的，比如電池剩余電量的估計、電池所處環(huán)境的溫度和濕度的監(jiān)控以及電池自身的電壓和電流的監(jiān)測等等。首先根據(jù)電池的基本組成進行建模的設(shè)計，確定模型參數(shù)之后對其進行仿真，得出仿真結(jié)果，根據(jù)仿真結(jié)果研究電池的特性；然后建立一個基礎(chǔ)的電池管理系統(tǒng)的基本功能框圖，對每個模塊做相應(yīng)的簡單介紹，之后著重描述對于電池剩余電量SOC的估算方法和電池充放電管理，其中電池SOC估算可以采用一種或多種方法進行估算。3、進度安排13周調(diào)研、查閱資料、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，確定總體方案,完成開題報告；46周結(jié)合相關(guān)資料，查詢鋰離子電池的電池建模設(shè)計，特性研究，電池SOC的估算方法并充放電管理，查詢相應(yīng)的電池廠商，對比不同廠商電池的不同特性；712周利用MATLAB軟件對鋰離子電池進行建模設(shè)計，對比不同廠商的電池特性，選出性能較為優(yōu)秀的鋰離子電池，采用權(quán)威的SOC估算方法對電池進行電量估算，選擇良好的電池管理系統(tǒng)；1314周撰寫并完善論文，提出答辯申請；15周準備論文答辯。4、參考文獻1林飛,杜欣電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真中國電力出版社，20092陳堅,康勇電力電子學(xué)電力電子變換和控制技術(shù)高等教育出版社20113樂浪,李格臣,朱磊卡爾曼濾波在電池檢測中的應(yīng)用J電源技術(shù),2006琛電動汽車管理系統(tǒng)設(shè)計J汽車電子技術(shù),2011,38378805黎繼剛鋰離子動力電池管理系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)D浙江理工大學(xué),20106黃文華,韓曉東,陳全世,林成濤電動汽車SOC估計算法與電池管理系統(tǒng)的研究J汽車工程,2007,2931982027鐘靜宏電動汽車電池組管理系統(tǒng)研究及實現(xiàn)J電源技術(shù),2006,30119259288邵海月,鐘志華,何麗萍等電動汽車動力電池模型和SOC預(yù)測方法電源技術(shù),20049劉保杰,王艷,殷天明電動汽車電池管理系統(tǒng)J電氣自動化,2010,321606210何仕品,朱建新鋰離子電池管理系統(tǒng)及其均衡模塊的設(shè)計與研究J汽車工程,200931544444711張慶,李革臣鋰離子電池充放電特性的研究J自動化技術(shù)與應(yīng)用,2008,271210710912顧灶德電動汽車鋰電池管理系統(tǒng)D江蘇大學(xué),201013張利,朱雅俊,劉征宇鋰離子電池SOC與模型參數(shù)聯(lián)合估算研究J電子測量與儀器學(xué)報,2012,26432032414王育飛,王輝等儲能電池及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用J上海電力學(xué)院學(xué)報,2012,28541915王德明,顧劍等電能存儲技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J化工自動化及儀表,2012,739838839