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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
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