【自动化】开题报告-新能源储能系统研究

本科生毕业设计（论文）开题报告学生姓名陈汝南导师姓名、职称黄亮副教授所属学院自动化学院专业班级电气1007设计（论文）题目新能源储能系统研究2014年2月26日开题报告填写要求1开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写。2开题报告内容填写后，应及时打印提交指导教师审阅。3“设计的目的及意义”至少800汉字（外语至少500字），“基本内容和技术方案”至少400汉字（外语至少200字）。进度安排应尽可能详细。4指导教师意见学生的调研是否充分基本内容和技术方案是否已明确是否已经具备开始设计（论文）的条件能否达到预期的目标是否同意进入设计（论文）阶段1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）随着现阶段能源危机以及资源贫瘠的愈加严峻现状，新能源的开发及利用拥有良好的发展前景；随着常规能源的局限性以及能源发展与环境保护的矛盾日益明显，以环保和可再生为特质的新能源越来越符合人们的发展需求，不可再生的资源和对环境有所污染的能源开发正在被可再生资源所替代；因此以新能源为基础的新型材料的开发和新型技术的研发正逐步地深入发展，新能源一般是指在新技术的基础上对可再生的资源进行开发利用，其中包括了常见的太阳能、风能、水能，还有生物质能、地热能、潮汐能等。除了新能源的开发和技术研究之外，对于新能源所产生的能源储存也需要引起技术人员的重视，储能技术的发展在此同时也需要适应新能源的发展速度，储能技术是指将电力资源转化为其他形式的能量储存起来，并且在外界需要能量时以电的形式释放出来，因此不同的新能源所需要的储能技术不用，目前全球储能技术电能转换存储形态的不同可划分为物理储能、电磁储能、电化学储能和相变储能四类，其中物理储能主要包括抽水储能，飞轮储能和压缩空气储能等；电磁储能包括超导电磁储能等；电化学储能主要是指电池储能（铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池和钠离子电池等类型）和超级电容器储能等；相变储能包括冷蓄冷、中高温蓄热储能等。上述各种储能方式皆有自身的优缺点和适用的场所，现如今最新最热门的储能方式是超导电磁储能，因为其综合效率最高，但是该项储能技术的成本很高、其本身系统复杂且后期需要定期维护，所以暂时未能广泛应用于人们生活当中；各项储能技术中发展速度最快的莫过于电化学储能技术，电池储能技术是目前最为成熟可靠的储能技术，电池储能中的各不同类型的电池各自拥有其优缺点，而且在现在的生活中以电动汽车为主的利用电池储能的代步工具正在稳步发展，以追求电池储能的安全性、能量转换的效率和经济性同步提升。电池储能技术中的铅酸蓄电池储能是人类最早使用的一种储能技术，因其发展时间长，人类对其研究相对于其他类型的蓄电池也较为深入，所以这项技术较为成熟，原理也比较简单，电极主要是由铅及其氧化物组成，电解液是铅酸溶液，通过化学反应实现充放电能，其反应式为（充电反应）422242SOHPBOHPBS（放电反应）S44铅酸蓄电池的优点比较多，低廉的价格、高的回收利用率、好工作性能和较高的安全性等，同样它也有比较明显的缺点，可以根据上述的化学反应式可以推出铅酸蓄电池在工作的过程中有铅产生，而且其本身电极组成元素中含有铅，因为铅为重金属，因此对于环境和人体都有一定的影响，同时铅酸蓄电池的使用周期短，能量密度和功率密度低，而且需要经常性地对其维护，这些缺点就限制了铅酸蓄电池的发展高度。近年来电池储能中的锂离子电池储能技术兴起速度较快，其应用了电化学中嵌入和脱嵌的反应原理来实现锂离子在正负极间的移动，这个过程就是锂离子电池的充放电过程，其反应式（正极反应）XELICOOILIX212（负极反应）XE（电池反应）XIII212锂离子电池拥有较高的能量密度和综合循环效率、轻巧的重量体积、无污染和宽泛的温度适应范围等优点，与铅酸蓄电池相同，它也拥有比较明显的缺点，就是其电池容量小和价格高昂，但是综合对比来说，锂离子电池还有很广阔的发展前景，随着对于锂离子电池更加深入的研究和技术的逐步成熟，其成本会有所降低，所以锂离子电池将是未来储能技术发展的重点对象，在今后的生产生活中可能替代铅酸蓄电池作为电动汽车的主要供应能源。除此之外，还有钠硫电池、全钒液流电池和钠离子电池等其他类型的电池储能技术，它们各自有着不同的优缺点，因此在选择电池储能的同时需要根据不同的环境和需要达到的储能效果选择不同的电池储能技术，电池储能系统在储能系统中的应用前景将越来越广泛，因此电池储能技术的研究也将面临很多在应用中所需要解决的技术难题。2、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施本次研究主要目的是研究新能源储能系统，在上述的第一阶段中，通过查询和阅读相关的资料，分析了各种储能技术并且对其优缺点进行了相应的对比，大致了解了在不同的场合中选取的储能方式的差异，结合老师所给的任务书，选择了电池储能中的锂离子电池作为研究的基础，研究包括了电池的模型建立、特性的研究、SOC的估算以及对电池充放电的管理。为了能够更好地利用电池中的能量，延长电池的使用寿命，我们需要针对不同的应用场合，采用不同功能的电池管理系统，当然，很多基础性的管理系统是一致的，比如电池剩余电量的估计、电池所处环境的温度和湿度的监控以及电池自身的电压和电流的监测等等。首先根据电池的基本组成进行建模的设计，确定模型参数之后对其进行仿真，得出仿真结果，根据仿真结果研究电池的特性；然后建立一个基础的电池管理系统的基本功能框图，对每个模块做相应的简单介绍，之后着重描述对于电池剩余电量SOC的估算方法和电池充放电管理，其中电池SOC估算可以采用一种或多种方法进行估算。3、进度安排13周调研、查阅资料、结合毕业设计任务书，确定总体方案,完成开题报告；46周结合相关资料，查询锂离子电池的电池建模设计，特性研究，电池SOC的估算方法并充放电管理，查询相应的电池厂商，对比不同厂商电池的不同特性；712周利用MATLAB软件对锂离子电池进行建模设计，对比不同厂商的电池特性，选出性能较为优秀的锂离子电池，采用权威的SOC估算方法对电池进行电量估算，选择良好的电池管理系统；1314周撰写并完善论文，提出答辩申请；15周准备论文答辩。4、参考文献1林飞,杜欣电力电子应用技术的MATLAB仿真中国电力出版社，20092陈坚,康勇电力电子学电力电子变换和控制技术高等教育出版社20113乐浪,李格臣,朱磊卡尔曼滤波在电池检测中的应用J电源技术,2006琛电动汽车管理系统设计J汽车电子技术,2011,38378805黎继刚锂离子动力电池管理系统的研究与实现D浙江理工大学,20106黄文华,韩晓东,陈全世,林成涛电动汽车SOC估计算法与电池管理系统的研究J汽车工程,2007,2931982027钟静宏电动汽车电池组管理系统研究及实现J电源技术,2006,30119259288邵海月,钟志华,何丽萍等电动汽车动力电池模型和SOC预测方法电源技术,20049刘保杰,王艳,殷天明电动汽车电池管理系统J电气自动化,2010,321606210何仕品,朱建新锂离子电池管理系统及其均衡模块的设计与研究J汽车工程,200931544444711张庆,李革臣锂离子电池充放电特性的研究J自动化技术与应用,2008,271210710912顾灶德电动汽车锂电池管理系统D江苏大学,201013张利,朱雅俊,刘征宇锂离子电池SOC与模型参数联合估算研究J电子测量与仪器学报,2012,26432032414王育飞,王辉等储能电池及其在电力系统中的应用J上海电力学院学报,2012,28541915王德明,顾剑等电能存储技术研究现状与发展趋势J化工自动化及仪表,2012,739838839