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新能源储能系统研究

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软件简介

 结合现如今的能源危机,引出新能源储能技术的重要性,储能技术的发展给电力系统的各个方面都带来了巨大的优势以及新的发展,文章阐述了新能源储能系统中的各项技术原理、组成部分、优缺点、适用的场所以及应用的领域等常见部分。结合如今电池储能技术的发展现状,重点分析电池储能技术中的磷酸铁锂电池。
为了能够更加深入的了解磷酸铁锂电池,本文进行了大量的充放电实验来研究该电池的特性,测试在不同条件下电池的不同参数的变化情况,得到数据后对数据绘制相应的曲线,根据曲线进行分析;之后对电池模型进行分类简介,选取其中的一个模型来进行模拟仿真,得到仿真曲线。将得到的曲线进行对比分析该模型的精确程度。之后对电池的特性、荷电状态及SOC估算和电池充放电管理系统等模块进行相应的介绍。
整篇论文是根据总分路线进行编写的,首先根据能源危机引出新能源储能技术,并对各种储能技术进行介绍,之后选取电池储能中的磷酸铁锂电池进行分析,分析主要分为特性研究、建模、SOC估算和电池充放电管理系统四大模块,从整个大的模块一直引申到各个小的部分,能够更好的深入理解新能源储能系统的重要性及其之后的发展方向。

关键词:新能源储能 电池特性研究 电池建模 SOC估算 电池管理系统

Abstract
Today 's energy crisis combined with the importance of new energy storage technologies leads to the development of energy storage technology to all aspects of the power system are tremendous advantages as well as new development,the article describes the new energy storage system common part of the technical principles,components of the advantages and disadvantages for the places and areas of application,etc.Today,Combined with the development situation of battery energy storage technology,According to the analysis of lithium iron phosphate battery energy storage technology.
In order to more in-depth understanding, lithium iron phosphate battery, the charging and discharging characteristics change test experiments of the battery after, under different conditions, in different parameter of the battery, the data curve drawing data, according to the curve analysis;after the battery model to classify Profile,select one of the models for simulation, simulation curve obtained.The curves obtained for the accuracy of the analytical model. The state of charge and battery SOC battery charge and discharge management system appropriate to estimate the.
The whole thesis is based on the total score for the preparation route,according to the energy crisis leads to first new energy storage technologies,and a variety of the energy storage technology,then select a battery energy storage in lithium iron phosphate analysis and the main points to study characteristics,modeling,Charging and discharging and battery SOC estimation management system four modules from the entire large modules has been extended to all small part,to better in-depth understanding of the importance of new energy storage system and beyond development.

Keywords: New energy storage;Study on the characteristics of battery;battery modeling SOC estimate;The battery management system


目 录
第1章 绪论 3
1.1 研究的目的及意义 3
1.2 储能技术的国内外发展现状 4
1.3 研究的基本目标 5
2.1 抽水储能 7
2.2 飞轮储能 9
2.3 压缩空气储能 10
2.4 超导电磁储能 12
2.5 电池储能 13
2.6 超级电容器 14
2.7 冰蓄冷 15
2.8 本章小结 16
第3章 锂电池特性研究 17
3.1 概述 17
3.2 电池的电压特性 17
3.3 电池电压与倍率特性 18
3.3.1 恒流充电时端电压的变化 18
3.3.2 恒流放电时端电压的变化 18
3.4 电池容量与倍率特性 19
3.4.1 充电倍率与电池容量 19
3.4.2 放电倍率与电池容量 20
3.5 温度对电池性能的影响 20
3.5.1 充电电量和温度的关系 20
3.5.2 放电电量与温度关系 21
3.6 本章小结 22
第4章 锂电池建模 23
4.1 概述 23
4.2 模型的选择 23
4.3 电池建模与参数估计 25
4.3.1 一阶RC模型 25
4.3.2 一阶RC修正模型的建立 26
4.3.3 模型参数的确定 28
4.4 模型的建立与仿真 30
4.5 本章小结 31
第5章 锂电池SOC估算及电池充放电管理 33
5.1 概述 33
5.2 SOC估算方法 33
5.3 两相结合的SOC估算方法 35
5.4 影响SOC估算的因素 37
5.5 智能电池 38
5.6 电池管理系统的功能 38
5.7 本章小结 39
第6章 结束语 40
参考文献 41
致 谢 43
研究的基本目标
本次研究主要目的是研究新能源储能系统。通过查询和阅读相关的资料,我们了解了现如今的能源危机,为了解决能源危机对人类社会带来的危害,我们需要对新能源进行开发和利用,储能技术的研究因此开展起来。现如今各项储能技术已经应用于我们生活当中,并且根据电能转换储存形式的不同分成不同的类别;主要的储能技术分为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导电磁储能、电池储能、超级电容器储能和冰蓄冷等,针对不同的储能技术查询它们的相关资料,并对其进行总结,了解它们的工作原理和组成部分,根据储能技术在储能中的工作流程推断出它们的优缺点,从而了解不同储能技术将来的发展前景以及工作过程中需要完善的技术环节,在已知储能技术优缺点的基础上将各项储能技术进行对比,可以判断在不同的应用场合应该采用哪种储能技术,也就决定了不同储能技术工作环境有所不同。
之后的论文中,结合老师所给的任务书,在各项储能技术中选择了电池储能技术进行研究,并以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四大模块。
首先进行电池特性的研究,可以根据仿真结果得出电池的特性进行研究,也可以采用实际的电池模型对其进行电流电压和时间关系的测定,得出对应的曲线,并对其进行分析;然后将电池的模型建立作为最先开始研究的模块,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;之后为了更好的了解电池电量在充放电中的变化规律,就需要对其剩余电量进行合理的计算,从而根据剩余电量的变化推算出电压电流之间的管理,更好的保证电池的合理运行,所以需要对电池进行SOC的估算;最后要使电池的寿命更长,使用效率更高,就应该合理的规范的对电池进行充放电,在什么时间段和电流应该用什么大小的电压对电池充放电,为了能够更好的使用电池,保持电池的高效运行,合理实用的充放电管理系统就显得尤为重要,可以根据充放电是电压和电流的变化规律来设计充放电管理系统的输入和输出,从而在电池充放电的过程中保证电压和电流合理的对应,达到最好的充放电效果。
第一章绪论。包括了研究的目的、各项储能技术的简单介绍以及电池管理系统的国内外发展现状等等。提出了研究储能技术中的电池储能技术的依据。
第二章新能源储能技术。本章主要针对于各项储能技术进行相应的介绍,主要包括储能技术的工作原理、组成部分、结构框图、优缺点以及应用的领域等方面。
第三章锂电池的特性。本章主要针对磷酸铁锂电池的性能进行测试,主要测试电池在不同充放电倍率下端电压的变化,不同放电倍率下电池容量的变化,以及电池容量和充放电倍率在不同温度环境下的变化,并且绘制出相应的变化曲线,根据曲线进行分析得到电池各项参数的特性关系。
第四章锂电池建模。本章主要针对以电池建模进行介绍,首先对现有的电池模型进行了分类,之后选取了一阶RC模型作为电池模型进行研究。在电池建模的过程中,总结现有的参数和经过测试得到的参数,对一阶模型进行修正改进。最后对上述建立好的模型在恒流放电工况下进行了试验对比分析。
第五章锂电池SOC估算及电池充放电管理。本章主要针对SOC进行介绍,首先对简述了SOC的概念,然后对现有的几种SOC估算方法进行了原理上的介绍,之后考虑利用两种SOC估算方法相结合来互补,最后简单的讨论了影响SOC估算的五大主要因素。并对电池管理系统进行了简要的阐述,首先提出电池在使用过程中可能出现的损坏,从而提出需要构建智能电池,达到保护电池、更好地使用和管理电池的目的,最后对智能电池中的电池管理系统进行了功能上的介绍。

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