毕业设计（论文）-新能源储能系统研究

1、 武汉理工大学毕业设计（论文）新能源储能系统研究学院（系）： 自动化学院 专业班级： 电气1007班 学生姓名： 指导教师： 武汉理工大学毕业设计（论文）摘要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

2、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I武汉理工大学毕业设计（论文）AbstractToday 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

3、 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 bat

4、tery 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 stor

5、age 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 systemII目 录第1章 绪论31.1 研究的目的及意义31.

6、2 储能技术的国内外发展现状41.3 研究的基本目标52.1 抽水储能72.2 飞轮储能92.3 压缩空气储能102.4 超导电磁储能122.5 电池储能132.6 超级电容器142.7 冰蓄冷152.8 本章小结16第3章 锂电池特性研究173.1 概述173.2 电池的电压特性173.3 电池电压与倍率特性183.3.1 恒流充电时端电压的变化183.3.2 恒流放电时端电压的变化183.4 电池容量与倍率特性193.4.1 充电倍率与电池容量193.4.2 放电倍率与电池容量203.5 温度对电池性能的影响203.5.1 充电电量和温度的关系203.5.2 放电电量与温度关系213.6 本章小结22第4章 锂电池建模234.1 概述234.2 模型的选择234.3 电池建模与参数估计254.3.1 一阶RC模型254.3.2 一阶RC修正模型的建立264.3.3 模型参数的确定284.4 模型的建立与仿真304.5 本章小结31第5章 锂电池SOC估算及电池充放电管理335.1 概述335.2 SOC估算方法335.3 两相结合的SOC估算方法355.4 影响SOC估算的因素37

7、5.5 智能电池385.6 电池管理系统的功能385.7 本章小结39第6章 结束语40参考文献41致 谢43第1章 绪论1.1 研究的目的及意义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

8、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；相变储能包括冰蓄冷、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： （1.1）放电反应： （1.2）铅酸蓄电池的优点比较多，低廉的价格、高的回收利用

9、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： （1.3）负极反应： （1.4）电池反应： （1.5）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

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