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储能锂电池包强制风冷系统散热设计及热仿真分析

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科学技术与工程 2023年第33期23卷 14248-14255页

作者：李岳峰黄文强王杭烽彭宪州项峰徐卫潘浙江运达风电股份有限公司杭州310012 浙江省风力发电技术重点实验室杭州310000

为了开发更高效的储能风冷热管理方案,以锂电池包为研究对象,提出了一种“侧向间隙进风,前端出风”的新型强制风冷散热系统。采用数值方法研究了进口速度、高度和温度对于该风冷系统散热性能的影响。通过实验测量对数值计算进行了验证,... 详细信息

为了开发更高效的储能风冷热管理方案,以锂电池包为研究对象,提出了一种“侧向间隙进风,前端出风”的新型强制风冷散热系统。采用数值方法研究了进口速度、高度和温度对于该风冷系统散热性能的影响。通过实验测量对数值计算进行了验证,实测结果与仿真结果显示了良好的匹配性。研究结果表明:在该强制风冷系统下,电池温度敏感区位于最前和最后端电芯。该区域温度最高,而循环涡的产生有助于降低该处温升;相比于端部电芯,位于中部的电芯表面温度较低,且温度分布更为均匀;进口速度和高度的增加不同程度地降低了电芯整体的温升和温差,而进口温度变化对于温升和温差的影响并不明显。

关键词：储能锂电池热设计进口速度进口高度进口温度

海拔高度对储能锂电池包强制风冷系统影响的热仿真分析及优化设计

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储能科学与技术 2023年第9期12卷 2954-2961页

作者：李岳峰韦银涛彭宪州项峰王杭烽孙勇徐卫潘黄文强浙江运达风电股份有限公司浙江杭州310012 浙江省风力发电技术重点实验室浙江杭州310000

自然条件恶劣的高海拔地区对储能设备的环境适应性提出了严峻的挑战。而作为储能设备核心的锂电池包,因其在工作过程中会大量产热导致温升、温差过高,因此需要实施严格的热管理方案。显然,海拔高度的变化将直接对锂电池包的散热性能产... 详细信息

自然条件恶劣的高海拔地区对储能设备的环境适应性提出了严峻的挑战。而作为储能设备核心的锂电池包,因其在工作过程中会大量产热导致温升、温差过高,因此需要实施严格的热管理方案。显然,海拔高度的变化将直接对锂电池包的散热性能产生影响。因此,为了评估储能锂电池包在不同海拔工况下的热特性,本工作以某强制风冷系统为研究对象,首先阐述了海拔高度变化对于电池系统参数的具体影响,接着通过数值模拟探究了海拔高度从0~4000 m变化对于电池温度特性的影响,最后针对高海拔工况提出散热结构的优化方案。结果表明:海拔高度变化主要是通过改变空气参数及风扇特性从而影响风冷系统的热特性;随着海拔高度的提升,电芯温升和温差均有不同程度增加;且当海拔高度高于1000 m后,温升增加率较高;在高海拔工况下,通过增加进风口面积和提升风扇转速的优化方案可以有效降低系统电池的温升和温差。本工作为今后储能电池系统在高海拔的工程应用提供详细的温度数据、规律及优化参考。

关键词：储能锂电池热特性海拔高度优化设计

基于电化学机理和数据驱动的储能锂电池簇SOH估算方法研究

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基于电化学机理和数据驱动的储能锂电池簇SOH估算方法研究

作者：熊然西南科技大学

学位级别：硕士

随着“碳达峰”及“碳中和”目标下电力结构和能源市场的转型,以锂离子电池为核心的新型电化学储能器件在全球能源产业中需求暴涨,并广泛应用于储能电站及其它新型电力系统中。对于储能系统而言,锂离子电池健康状态(State of Health,SOH... 详细信息

随着“碳达峰”及“碳中和”目标下电力结构和能源市场的转型,以锂离子电池为核心的新型电化学储能器件在全球能源产业中需求暴涨,并广泛应用于储能电站及其它新型电力系统中。对于储能系统而言,锂离子电池健康状态(State of Health,SOH)是电池管理系统(Battery Management System,BMS)用来优化能量管理策略和提供经济性参考的关键指标。本课题针对储能锂电池簇的长期SOH估算展开以下研究。(1)本课题分析了储能锂电池中锂离子的运动机理,为电化学建模提供理论根据。通过探索储能锂电池反应过程中液相电势规律,在考虑固体电解质界面(Solid Electrolyte Interphase,SEI)膜影响单粒子模型的基础上,搭建扩展单粒子电化学单体模型,基于储能锂电池簇的串联特性,构建储能锂电池簇多单体模型。(2)本课题设计了两类不同健康指标的提取方法,为SOH估算模型提供输入基础。针对在实际应用中标准粒子群优化算法辨识能力较差的问题,根据协同策略和竞争策略进行改进粒子群优化算法的构建,提出协同竞争粒子群优化(Cooperation Competition Particle Swarm Optimization,CCPSO)算法,实现电化学参数精确辨识,通过对容量增量-微分电压(Incremental Capacity-Differential Voltage,IC-DV)曲线特征点的定量分析,开发IC-DV方法,实现老化模式量化研究。(3)针对在实验测试中反向传播(Back Propagation,BP)神经网络估算结果精度不足的问题,通过非线性系数温度递减步长-模拟退火策略对传统BP网络的初始参数进行优化,提出非线性系数温度递减步长模拟退火-反向传播(Nonlinear Coefficient Temperature Decreasing Step Size Simulated Annealing-Back Propagation,NSA-BP)模型,结合多维健康指标及NSA-BP数据驱动模型,实现储能锂电池簇SOH有效估算。(4)为研究本课题所提出的储能锂电池簇SOH估算方法的精确性,通过聚类不同储能典型工况对电池模型和SOH估算结果进行验证。构建的多单体模型在两种不同储能工况下的最大电压误差和平均绝对电压误差分别为0.0187V和0.0364V,基于多维健康指标及NSA-BP模型的储能锂电池簇SOH估算方法在低倍率恒流储能工况下的均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)与平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)分别为0.0059和0.0048,在变倍率储能工况下的对应值为0.0073和0.0064。通过分析实验验证结果,本课题所开发的储能锂电池簇长期SOH估算方法能有效地满足储能锂电池在新型储能环境下的SOH估算要求,为储能锂电池运行监测及健康管理的可靠性提供有力的理论依据和实验依据。

关键词：储能锂电池健康状态电化学模型数据驱动老化模式

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储能锂电池模型及火灾检测技术研究

储能锂电池模型及火灾检测技术研究

作者：李政天津大学

学位级别：硕士

储能锂电池具有无污染、高能量比、体积小、可多次循环使用等优点,从上世纪九十年代起就被广泛应用于各个领域,已成为诸多装置的主要储能系统。但是,在使用过程中储能锂电池的火灾问题严重阻碍了其广泛应用及发展。研究储能锂电池的火... 详细信息

储能锂电池具有无污染、高能量比、体积小、可多次循环使用等优点,从上世纪九十年代起就被广泛应用于各个领域,已成为诸多装置的主要储能系统。但是,在使用过程中储能锂电池的火灾问题严重阻碍了其广泛应用及发展。研究储能锂电池的火灾危险性已成为当今一个重要的研究课题。为此,本文从储能锂电池的建模和检测技术对火灾危险性进行研究,主要研究内容如下:1)在储能锂电池建模的研究中,单体电池建模比较常见,电池组建模和热模拟相对薄弱。为了搭建高精度的电池模型,本文考虑到电池与环境温度对模型的影响,建立了动态储能锂电池热电耦合模型。用最小二乘法进行参数辨识,了解电池模型相关参数的特性。在MATLAB中搭建储能锂电池模型,用HPPC实验验证电池模型精度,实验结果表明本文搭建的储能锂电池单体和电池组模型具有较高的精度,足以模型电池的动态和静态特性。2)目前,储能锂电池尚未形成一套标准的火灾危险性分级体系,阻碍了电池火灾应急管理的发展。本文根据储能锂电池的特征参量和火灾特性,建立锂电池火灾危险性分级体系。根据电池火灾危险情况分为初级、中级、高级三种火灾等级。结合BP神经网络模型对储能锂电池火灾进行预警。当电池火灾特征参量经过BP神经网络模型处理后,输出当前电池火灾发生的危险等级,可实时对电池的火灾危险性进行分级预警。3)针对储能锂电池特征参量的采集,设计了储能锂电池检测平台。平台以STM32F103C8T6单片机和BQ76930检测芯片为核心,将电池组电流、电压、温度和单体电池电压数据采集与一身,通过主控芯片STM32F103C8T6完成电池组的SOC估算,节省了平台的元器件数量,简化了电路。软件方面主要介绍检测平台的主要程序流程,然后详细对储能锂电池特征参数采集的主要程序进行介绍,包括电池组的电压、电流、温度和SOC的预测。此外,简单的介绍了平台可视化界面。

关键词：储能锂电池等效电路模型火灾危险性分级体系 BP神经网络 STM32 BQ76930

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储能锂电池在数据中心机房应用趋势的分析

金融科技时代 2018年第10期26卷 82-85页

作者：丁宁翔黄旭清中国人民银行福州中心支行中国人民银行宁德市中心支行

随着大数据技术的发展,数据的集中度不断提高,数据中心机房的规模不断扩大,设备数量不断增加,如何提高数据中心机房电源系统的安全性,成为数据中心机房运营商的主要任务之一。由于传统蓄电池自身的一些缺陷,已越来越难以适应数据中心机... 详细信息

随着大数据技术的发展,数据的集中度不断提高,数据中心机房的规模不断扩大,设备数量不断增加,如何提高数据中心机房电源系统的安全性,成为数据中心机房运营商的主要任务之一。由于传统蓄电池自身的一些缺陷,已越来越难以适应数据中心机房行业的现代化进程。基于此,本文在对比锂电池与铅酸蓄电池优劣势的基础上,提出数据中心机房应用储能锂电池的建议。

关键词：数据中心机房储能锂电池应用

基于物联网云平台的机房削峰填谷及空调节能的控制管理策略

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通信电源技术 2022年第19期39卷 197-201页

作者：刘大洋张姣张悦瞿勇陈冠文中国移动通信集团广东有限公司广东广州510623 中国移动通信集团广东有限公司东莞分公司广东广州523129

“碳排放”问题已成为影响我国社会经济可持续发展的主要障碍,节能减排势在必行。以低碳发展为核心理念,从机房空调能耗现状出发,深入研究机房削峰填谷与空调节能管控策略。以物联网(Internet of Things,IoT)云平台为基础,结合人工智能(... 详细信息

“碳排放”问题已成为影响我国社会经济可持续发展的主要障碍,节能减排势在必行。以低碳发展为核心理念,从机房空调能耗现状出发,深入研究机房削峰填谷与空调节能管控策略。以物联网(Internet of Things,IoT)云平台为基础,结合人工智能(Artificial Intelligence,AI)节能、大数据分析、深度学习等创新技术,打造新型的机房“节储备一体化”节能系统,为通信行业的节能减排工作提供新的思路。

关键词：物联网(IoT)云平台削峰填谷储能锂电池空调节能节储备一体化

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一起箱式储能电站火灾事故的调查与体会

今日消防 2021年第8期6卷 8-12页

作者：翟小鹏扬州市广陵区消防救援大队

电力安全是国家能源安全的重要组成,储能是保证电力安全、低碳、高效供给的重要技术。储能电站近年来飞速发展,其中锂电池储能系统具有重量轻、能量密度高、循环寿命长等优势而被广泛使用,但是其火灾危险性也逐渐显现,引起了社会强烈关... 详细信息

电力安全是国家能源安全的重要组成,储能是保证电力安全、低碳、高效供给的重要技术。储能电站近年来飞速发展,其中锂电池储能系统具有重量轻、能量密度高、循环寿命长等优势而被广泛使用,但是其火灾危险性也逐渐显现,引起了社会强烈关注。文章针对一起储能电站火灾事故调查分析,对其安全管理提出了一些建议。

关键词：储能电站储能锂电池火灾事故调查工作