【自動(dòng)化】開(kāi)題報(bào)告-新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)研究

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)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(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí)電氣1007設(shè)計(jì)（論文）題目新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)研究2014年2月26日開(kāi)題報(bào)告填寫要求1開(kāi)題報(bào)告應(yīng)根據(jù)教師下發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生獨(dú)立撰寫。2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容填寫后，應(yīng)及時(shí)打印提交指導(dǎo)教師審閱。3“設(shè)計(jì)的目的及意義”至少800漢字（外語(yǔ)至少500字），“基本內(nèi)容和技術(shù)方案”至少400漢字（外語(yǔ)至少200字）。進(jìn)度安排應(yīng)盡可能詳細(xì)。4指導(dǎo)教師意見(jiàn)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(kāi)始設(shè)計(jì)（論文）的條件能否達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)是否同意進(jìn)入設(shè)計(jì)（論文）階段1、目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）隨著現(xiàn)階段能源危機(jī)以及資源貧瘠的愈加嚴(yán)峻現(xiàn)狀，新能源的開(kāi)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(hù)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(lái)越符合人們的發(fā)展需求，不可再生的資源和對(duì)環(huán)境有所污染的能源開(kāi)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(kāi)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(duì)可再生的資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用，其中包括了常見(jiàn)的太陽(yáng)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(kāi)發(fā)和技術(shù)研究之外，對(duì)于新能源所產(chǎn)生的能源儲(chǔ)存也需要引起技術(shù)人員的重視，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展在此同時(shí)也需要適應(yīng)新能源的發(fā)展速度，儲(chǔ)能技術(shù)是指將電力資源轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，并且在外界需要能量時(shí)以電的形式釋放出來(lái)，因此不同的新能源所需要的儲(chǔ)能技術(shù)不用，目前全球儲(chǔ)能技術(shù)電能轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)形態(tài)的不同可劃分為物理儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能四類，其中物理儲(chǔ)能主要包括抽水儲(chǔ)能，飛輪儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能等；電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等；電化學(xué)儲(chǔ)能主要是指電池儲(chǔ)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(jí)電容器儲(chǔ)能等；相變儲(chǔ)能包括冷蓄冷、中高溫蓄熱儲(chǔ)能等。上述各種儲(chǔ)能方式皆有自身的優(yōu)缺點(diǎn)和適用的場(chǎng)所，現(xiàn)如今最新最熱門的儲(chǔ)能方式是超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能，因?yàn)槠渚C合效率最高，但是該項(xiàng)儲(chǔ)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(hù)，所以暫時(shí)未能廣泛應(yīng)用于人們生活當(dāng)中；各項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)中發(fā)展速度最快的莫過(guò)于電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，電池儲(chǔ)能技術(shù)是目前最為成熟可靠的儲(chǔ)能技術(shù)，電池儲(chǔ)能中的各不同類型的電池各自擁有其優(yōu)缺點(diǎn)，而且在現(xiàn)在的生活中以電動(dòng)汽車為主的利用電池儲(chǔ)能的代步工具正在穩(wěn)步發(fā)展，以追求電池儲(chǔ)能的安全性、能量轉(zhuǎn)換的效率和經(jīng)濟(jì)性同步提升。電池儲(chǔ)能技術(shù)中的鉛酸蓄電池儲(chǔ)能是人類最早使用的一種儲(chǔ)能技術(shù)，因其發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，人類對(duì)其研究相對(duì)于其他類型的蓄電池也較為深入，所以這項(xiàng)技術(shù)較為成熟，原理也比較簡(jiǎn)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(guò)化學(xué)反應(yīng)實(shí)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(diǎn)比較多，低廉的價(jià)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(diǎn)，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(guò)程中有鉛產(chǎn)生，而且其本身電極組成元素中含有鉛，因?yàn)殂U為重金屬，因此對(duì)于環(huán)境和人體都有一定的影響，同時(shí)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(duì)其維護(hù)，這些缺點(diǎn)就限制了鉛酸蓄電池的發(fā)展高度。近年來(lái)電池儲(chǔ)能中的鋰離子電池儲(chǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)鋰離子在正負(fù)極間的移動(dòng)，這個(gè)過(guò)程就是鋰離子電池的充放電過(guò)程，其反應(yīng)式（正極反應(yīng)）XELICOOILIX212（負(fù)極反應(yīng)）XE（電池反應(yīng)）XIII212鋰離子電池?fù)碛休^高的能量密度和綜合循環(huán)效率、輕巧的重量體積、無(wú)污染和寬泛的溫度適應(yīng)范圍等優(yōu)點(diǎn)，與鉛酸蓄電池相同，它也擁有比較明顯的缺點(diǎn)，就是其電池容量小和價(jià)格高昂，但是綜合對(duì)比來(lái)說(shuō)，鋰離子電池還有很廣闊的發(fā)展前景，隨著對(duì)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(huì)有所降低，所以鋰離子電池將是未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象，在今后的生產(chǎn)生活中可能替代鉛酸蓄電池作為電動(dòng)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(chǔ)能技術(shù)，它們各自有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)，因此在選擇電池儲(chǔ)能的同時(shí)需要根據(jù)不同的環(huán)境和需要達(dá)到的儲(chǔ)能效果選擇不同的電池儲(chǔ)能技術(shù)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用前景將越來(lái)越廣泛，因此電池儲(chǔ)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(jì)）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(chǔ)能系統(tǒng)，在上述的第一階段中，通過(guò)查詢和閱讀相關(guān)的資料，分析了各種儲(chǔ)能技術(shù)并且對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的對(duì)比，大致了解了在不同的場(chǎng)合中選取的儲(chǔ)能方式的差異，結(jié)合老師所給的任務(wù)書，選擇了電池儲(chǔ)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(duì)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(zhǎng)電池的使用壽命，我們需要針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(jì)、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(cè)等等。首先根據(jù)電池的基本組成進(jìn)行建模的設(shè)計(jì)，確定模型參數(shù)之后對(duì)其進(jìn)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(gè)基礎(chǔ)的電池管理系統(tǒng)的基本功能框圖，對(duì)每個(gè)模塊做相應(yīng)的簡(jiǎn)單介紹，之后著重描述對(duì)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(jìn)行估算。3、進(jìn)度安排13周調(diào)研、查閱資料、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，確定總體方案,完成開(kāi)題報(bào)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(jì)，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(duì)比不同廠商電池的不同特性；712周利用MATLAB軟件對(duì)鋰離子電池進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，對(duì)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(duì)電池進(jìn)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(qǐng)；15周準(zhǔn)備論文答辯。4、參考文獻(xiàn)1林飛,杜欣電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真中國(guó)電力出版社，20092陳堅(jiān),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(lè)浪,李格臣,朱磊卡爾曼濾波在電池檢測(cè)中的應(yīng)用J電源技術(shù),2006琛電動(dòng)汽車管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)J汽車電子技術(shù),2011,38378805黎繼剛鋰離子動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的研究與實(shí)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(dòng)汽車SOC估計(jì)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(dòng)汽車電池組管理系統(tǒng)研究及實(shí)現(xiàn)J電源技術(shù),2006,30119259288邵海月,鐘志華,何麗萍等電動(dòng)汽車動(dòng)力電池模型和SOC預(yù)測(cè)方法電源技術(shù),20049劉保杰,王艷,殷天明電動(dòng)汽車電池管理系統(tǒng)J電氣自動(dòng)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(jì)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(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2008,271210710912顧灶德電動(dòng)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(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2012,26432032414王育飛,王輝等儲(chǔ)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(bào),2012,28541915王德明,顧劍等電能存儲(chǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)J化工自動(dòng)化及儀表,2012,739838839