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储能锂离子电站安全防护研究进展

郑州大学学报（理学版） 2023年第3期55卷 1-13页

作者：金阳薛志业姜欣吕娜伟郑州大学电气工程学院河南郑州450001

现有的商业化锂离子电池采用的是有机电解液,易燃易爆,特别是应用于规模化储能电站时,数万甚至数十万个单体串并联,极易导致连锁反应,引起火灾、爆炸事故。安全性是锂离子电池推广应用的先决条件。目前,国内外学者从锂离子电池材料改性... 详细信息

现有的商业化锂离子电池采用的是有机电解液,易燃易爆,特别是应用于规模化储能电站时,数万甚至数十万个单体串并联,极易导致连锁反应,引起火灾、爆炸事故。安全性是锂离子电池推广应用的先决条件。目前,国内外学者从锂离子电池材料改性、锂离子电站主动安全防护和被动安全防护三个方面对储能锂离子电站安全防护技术进行了大量研究。本文从引发储能电站安全事故的原因出发,重点介绍了锂离子电池过充添加剂、阴极与阳极材料改性、热失控早期预警技术以及储能电站灭火剂的种类与优缺点,指出了储能锂离子电站安全防护技术的不足及未来的发展方向。

关键词：锂离子电池储能系统热失控安全防护

不同类型气体探测对磷酸铁锂电池储能舱过充安全预警有效性对比

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储能科学与技术 2022年第8期11卷 2452-2462页

作者：石爽吕娜伟马敬轩尹康涌孙磊张宁金阳郑州大学电气工程学院河南郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103 郑州熙禾智能科技有限公司河南郑州450001

研究储能舱内不同探测器预警有效性对储能系统的安全运行具有重要意义。本工作首先介绍了磷酸铁锂电池热失控过程和产气机理,以13 Ah和50 Ah方形硬壳磷酸铁锂电池为研究对象,搭建了典型储能舱环境,采用1 C电流对电池单体过充至热失控,... 详细信息

研究储能舱内不同探测器预警有效性对储能系统的安全运行具有重要意义。本工作首先介绍了磷酸铁锂电池热失控过程和产气机理,以13 Ah和50 Ah方形硬壳磷酸铁锂电池为研究对象,搭建了典型储能舱环境,采用1 C电流对电池单体过充至热失控,同时监测电池表面温度、电压及舱内可见光和红外图像,采用H_(2)、CO、VOC、可燃气探测器、烟感和温感进行安全预警,分析了不同探测器对电池热失控预警的有效性。试验结果表明,在电池过充至热失控的过程中,所有探测器报警由先到后排序为H_(2)、CO、VOC、感烟探测器,可燃气探测器和感温探测器未报警。电池的容量越高,过充后产气的量越大,产生的白烟也更明显,且H_(2)、CO、VOC这些特征气体探测器报警的时间越早,更有利于大容量电池的热失控预警;其中H_(2)探测器报警时间早、变化特征明显,更适合预警电池热失控;烟感的报警时间过晚,不能有效预警。研究结果可为磷酸铁锂储能舱热失控预警提供有效的试验和数据支撑。

关键词：磷酸铁锂电池热失控储能舱气体预警有效性

NaCl颗粒对多孔PDMS薄膜构建柔性传感器灵敏度和响应特性的影响

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现代化工 2020年第8期40卷 176-179页

作者：任伟吕娜伟河南建筑职业技术学院设备工程系河南郑州450064 郑州大学电气工程学院河南郑州450064

通过在PDMS膜中加入Na Cl微米颗粒形成孔结构,制得以多孔PDMS膜构建的柔性电容传感器,测试了不同Na Cl质量分数下的灵敏度,同时对系统耐久性与响应速率进行了分析。结果表明,纯PDMS薄膜形成了较为光滑的表面,加入Na Cl颗粒的薄膜形成了... 详细信息

通过在PDMS膜中加入Na Cl微米颗粒形成孔结构,制得以多孔PDMS膜构建的柔性电容传感器,测试了不同Na Cl质量分数下的灵敏度,同时对系统耐久性与响应速率进行了分析。结果表明,纯PDMS薄膜形成了较为光滑的表面,加入Na Cl颗粒的薄膜形成了大量的孔隙结构。Na Cl颗粒质量分数为20%的多孔传感器的灵敏度为0.68 k Pa^-1,相对于无孔PDMS薄膜传感器得到显著改善。当压力增大时,灵敏度减小。对颗粒进行更长时间研磨后得到更小粒径,获得更高的薄膜传感器灵敏度。孔结构能够促进薄膜传感器对外界压力形成更明显的数值反馈。当对传感器施加5.0 Pa压力后,传感器实现了4 s以内的响应时间,可满足快速反应的要求。压力施加与去除的迟滞变化曲线基本重合,传感器只存在很低的迟滞。传感器弯曲前后灵敏度基本一致。

关键词：多孔PDMS薄膜柔性传感器 NaCl颗粒灵敏度响应速率

基于OMAP-L138和ADE7880的电能质量在线监测系统设计

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基于OMAP-L138和ADE7880的电能质量在线监测系统设计

作者：吕娜伟郑州大学

学位级别：硕士

电能质量已成为当前电力系统的热门话题,无论是供电企业还是电力用户都对电能质量带来的影响有了足够的重视。与此同时,电能质量的监测却面临着成本高居不下的问题,这使得普通电力用户无法组网监测自身多个区域完整的电能质量,也导致用... 详细信息

电能质量已成为当前电力系统的热门话题,无论是供电企业还是电力用户都对电能质量带来的影响有了足够的重视。与此同时,电能质量的监测却面临着成本高居不下的问题,这使得普通电力用户无法组网监测自身多个区域完整的电能质量,也导致用户不能对自身设备的运行状况进行监视和诊断。针对这一现状,本文提出了一种低成本、精度符合国标要求的可监测用户自身主要电能质量指标的解决方案,并最终开发完成了一套电能质量在线监测系统。首先,本文分析了国内外电能质量监测系统/装置的现状和我国电能质量国家标准,介绍了电能质量指标的测量、计算方法,为本文监测系统的开发提供了理论依据。通过考察嵌入式处理器发展的最新架构,提出了一种使用OMAP-L138和ADE7880的电能质量监测系统方案。随后,设计了本系统的监测装置部分,包括信号转换电路,实现了电压电流信号的转换和采集、电能质量指标的计算;还包括嵌入式系统,实现了对ADE7880的调控和数据交互、大容量存储以及与远程数据中心的命令/数据交互。此外,还设计了基于LabVIEW平台的数据中心程序,实现了对所有监测点电能质量各项指标的实时显示、历史数据调取和分析等功能,并包含权限管理。最后,通过实验验证,表明了该系统设计方案合理、功能完善、精度符合国家标准要求。

关键词：电能质量 ADE7880 信号转换 OMAP-L138 嵌入式系统

基于气压信号突变探测的液冷型磷酸铁锂电池模组热失控预警研究

同方学位论文库评论

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储能科学与技术 2023年第7期12卷 2246-2255页

作者：马敬轩宋宇航石爽吕娜伟尹康涌王桂荣杜开源金阳郑州大学电气与信息工程学院河南郑州450001 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103 中广核新能源河南分公司河南郑州450000

近年来,储能技术正在快速发展,但热安全问题一直是限制其大规模推广的要素之一。液冷型磷酸铁锂电池模组因其优异的电化学性能和热管理功能得到了广泛应用,但仍无法杜绝滥用导致的热失控失火,需要早期预警技术的介入以保障储能系统正常... 详细信息

近年来,储能技术正在快速发展,但热安全问题一直是限制其大规模推广的要素之一。液冷型磷酸铁锂电池模组因其优异的电化学性能和热管理功能得到了广泛应用,但仍无法杜绝滥用导致的热失控失火,需要早期预警技术的介入以保障储能系统正常运行。本工作利用嵌入式气压传感器与磷酸铁锂电池液冷模组热管理系统的配合,实时探测电池安全阀开启时引起的气压突变,实现液冷模组热失控早期预警。搭建液冷模组热失控实验平台与Fluent流体仿真平台研究液冷模组单体电池过充热失控现象,验证气压预警成效并分析过充过程中随着电池内部劣化程度的发展模组内气压信号的波动情况及分布特征。结果表明,在空间体积为0.18 m~3的液冷模组中采用1 C倍率对13 Ah磷酸铁锂单体电池过充时,电池安全阀开启瞬间发生超200 Pa的气压突变,平均约304 s后达到热失控最高温;为进一步优化气压传感器选型及布置,研究了液冷模组前面板上各位置气压信号具体变化情况,得到气压传感器采集频率等参数的合适选择范围和最佳安装位置。本项目研究成果为气压传感器在液冷模组中的应用及安全防护提供了理论和数据支撑。

关键词：液冷模组磷酸铁锂电池热失控预警气压探测

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基于FPGA的电能质量监测装置设计

郑州大学学报（工学版） 2016年第2期37卷 29-32页

作者：江政周勇陈雪美吕娜伟郑州大学电气工程学院河南郑州450001

为了提高电能质量监测的精度和速度,设计了以FPGA为处理控制核心的监测装置.硬件部分主要包括信号采集单元、通信单元、电源单元等.软件方面,在FPGA上定制了NIOS II的嵌入式核心,优化了数据并行处理流程,在FPGA芯片内构建锁相倍频模块和... 详细信息

为了提高电能质量监测的精度和速度,设计了以FPGA为处理控制核心的监测装置.硬件部分主要包括信号采集单元、通信单元、电源单元等.软件方面,在FPGA上定制了NIOS II的嵌入式核心,优化了数据并行处理流程,在FPGA芯片内构建锁相倍频模块和FFT谐波分析算法模块,实现了对电能质量数据的同步采样和分析.测试表明,装置具有响应速度快、测量精度高和实时性能好的特点,符合国家关于电能质量监测的标准.

关键词：电能质量现场可编程门阵列快速傅里叶变换

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纵向通风作用下隧道内氢泄漏爆炸隐患分析

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 81-86页

作者：谢永亮吕娜西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为研究纵向通风能否有效控制隧道中泄漏氢气的扩散以及降低可燃氢云的超压危害,本文以一长100 m的方形隧道为研究对象,利用FLUENT软件对隧道内氢气泄漏扩散现象进行数值模拟,基于可燃氢云爆炸超压对人和建筑物的危害分级,分析纵向通风... 详细信息

为研究纵向通风能否有效控制隧道中泄漏氢气的扩散以及降低可燃氢云的超压危害,本文以一长100 m的方形隧道为研究对象,利用FLUENT软件对隧道内氢气泄漏扩散现象进行数值模拟,基于可燃氢云爆炸超压对人和建筑物的危害分级,分析纵向通风降低隧道内氢气泄漏爆炸危害性的作用效果.研究结果表明:计算工况下,隧道内发生氢气射流火灾时的纵向风速范围为6.5~8.0 m/s;纵向通风能够有效控制隧道内氢气的泄漏和扩散,但不能完全消除隧道氢泄漏爆炸的可能性和危害性.

关键词：氢能隧道火灾爆炸数值模拟纵向通风临界风速

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二分图匹配模型下的武器目标分配问题

系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 549-560页

作者：吕娜王茂桓钟元芾张英朝孙蕾中山大学系统科学与工程学院广东广州510275

武器目标分配问题是研究双方交战时,按照一定分配原则将武器分配给多个能造成威胁的对方目标,从而达到最佳打击效果的问题,也是军事运筹学领域经典的组合优化问题。提出了二分图匹配模型下的武器目标分配问题,并建立了相关的数学模型,... 详细信息

武器目标分配问题是研究双方交战时,按照一定分配原则将武器分配给多个能造成威胁的对方目标,从而达到最佳打击效果的问题,也是军事运筹学领域经典的组合优化问题。提出了二分图匹配模型下的武器目标分配问题,并建立了相关的数学模型,最后运用结合了贪心策略的Kuhn-Munkres算法对模型进行求解。通过使用随机生成的20个规模不同的实例来测试所提模型与算法的有效性。计算实验结果表明,提出的模型与算法求解精度高、求解速度快,可以满足武器目标分配问题快速做出最优决策的要求。

关键词：武器目标分配问题加权二分图贪心策略 Kuhn-Munkres算法

悬停时间约束下的多无人机中继连通性优化方法

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航空学报 2024年

作者：潘武王翔吕娜任智源刘文亚空军工程大学研究生院西安电子科技大学ISN国家重点实验室中国人民解放军31576部队空军工程大学信息与导航学院

无人机(Unmanned aerial vehicles, UAV)凭借其灵活且易于部署的独特优势，已广泛应用于诸多领域。为解决异构用户之间的通信连通问题，将中继和网关思想结合并提出异构多网中继概念，部署多个无人机为异构用户提供中继服务，构建可靠... 详细信息

无人机(Unmanned aerial vehicles, UAV)凭借其灵活且易于部署的独特优势，已广泛应用于诸多领域。为解决异构用户之间的通信连通问题，将中继和网关思想结合并提出异构多网中继概念，部署多个无人机为异构用户提供中继服务，构建可靠的中继连通链路。在源和目的用户节点之间建立中继连通链路的过程中，将其分解为中继覆盖划分和中继选择连接两个子问题进行求解。首先，考虑无人机的最大悬停时间约束，通过寻找与无人机关联的最优单元分区，基于公平资源分配方案，提出优化划分方法(Optimization Partitioning Method, OPM)使服务用户的数据量最大化。其次，在构建无人机之间的连通链路时，以中继链路吞吐量为优化目标设计中继选择策略(Relay Selection Strategy, RSS)，在相距较远的无人机之间选择中继无人机，使无人机之间均存在可达的通信链路。最后，通过实验对比分析得出，所提方法能为异构用户提供更加公平的中继服务，并且提升中继链路的吞吐量。

关键词：异构用户无人机中继通信悬停时间公平分配吞吐量