基于锂离子电池热失控模型的电热耦合滥用条件分析

由锂离子电池热失控引发的各类安全问题是目前电动汽车和大规模储能电站继续推广的一大瓶颈.电、热滥用是引发电池热失控的关键原因,研究锂离子电池的热失控现象对保证锂离子电池安全运行意义重大.基于锂离子电池热失控模型,系统研究了充电倍率、环境温度和散热条件等因素对锂离子电池热失控过程中电、热响应特性的影响.结果表明,相较于常温下的过充热失控过程,在过充-过热耦合作用下,电池热失控SOC会有所降低,当处于极端高温环境时,热失控在电池未充满阶段即可发生.在过热及低表面换热环境下,充电倍率对电池热失控SOC影响不大;在过热及自然对流环境下,随着充电倍率增加,电池热失控SOC提高,热失控时间提前.本研究为可靠的电池安全预警技术开发提供了支持.     

锂离子电池热失控多维信号演化及耦合机制研究综述

锂离子电池热失控问题是当前电化学储能电站安全的核心问题。准确详尽地掌握电池热失控过程是实现储能电站主动安全预警的前提。然而,锂离子电池是具有复杂非线性特性的电化学系统,其热失控过程将在多维物理场上表现出不同的信号特征,现有仅靠电压和温度等外特性信号的电池管理系统难以全面客观地监测电池的安全健康状态。因此,研究电池热失控过程中多维信号的演变及耦合机制具有重要意义。本文系统综述了锂离子电池热失控过程中的热、电、机械和气体四个维度的特征信号的演变规律,分析不同维度物理场信号之间的耦合特征,并展望基于多维传感信号融合的电池主动安全预警技术在储能电站的应用。     

储能用大容量磷酸铁锂电池热失控行为及燃爆传播特性

随着电化学储能应用规模的持续扩大,使用锂离子电池的电化学储能电站火灾燃爆事故时有发生,引发社会的广泛关注。锂离子电池的安全性是影响储能电站安全的重要因素,分析储能用锂离子电池的热失控行为及燃爆特性是有效防控储能电站火灾事故的关键。本工作选用储能用280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,基于锂离子电池热失控及产气分析测试平台,采用加热方式触发电池热失控,分析其产热、质量损失以及产气特性。进一步采用傅里叶变换红外光谱仪以及氢气传感器测量热失控过程产气成分,通过卷积分析得到气体组分占比,其中氢气和二氧化碳分别占36.8%和44.2%。通过FLACS软件建立电池储能液冷舱1∶1模型,分析了不同条件下磷酸铁锂电池产气发生燃爆的动压及火焰危害范围。研究发现,在电池储能舱内发生的燃爆行为受到舱室内部泄压开启压力和周边障碍物的影响,而其中当舱门开启压力从10 kPa增长到100 kPa时,爆炸超压峰值增长为2.15倍。该研究可为储能电站锂离子电池火灾事故预警、集装箱结构和防爆设计提供参考。     

Research on early warning system of lithium ion battery energy storage power station

研究锂离子电池储能电站消防预警技术对于储能系统的安全运行具有重要意义。本文通过对电池热失控及热扩散特征识别展开讨论,由于锂离子电池发生热失控时会伴随着可燃气体缓慢释放,如果能够提取电池热失控早期气体参数并对其进行研究分析,可以在此基础上建立电池系统的热失控预警机制。本文采用加热方式和过充方式诱发电池热失控气体提取试验,通过采气试验进行气体成分含量分析,确定了将一氧化碳和温度作为典型的侦测依据来实现锂电池热失控的早期预警。并将这种电池热失控早期预警判断应用到了储能电站消防预警系统中,同时结合多级预警及防护机制和安全联动策略做了深入研究,确定了锂离子电池储能电站消防预警系统的设计架构,从系统部件、联动通信、人员安全3个方面对系统设计做了简要说明,在保证快速有效的检测出电池热失控状态的同时快速联动消防设施,极大提高了储能系统运行的可靠性。     

锂离子电池热失控仿真研究进展

锂离子电池作为常见的储能和动力装置在生产生活中得到了广泛应用,但其在滥用条件下会引发热失控,对其安全性的研究很有必要.热失控仿真因其独有的优势,成为研究锂离子电池热失控的重要手段.本文通过对近期文献的研究,从热失控仿真、热蔓延仿真以及热失控仿真的应用三个方面对热失控仿真的研究现状进行了总结.着重介绍了不同诱因(热滥用、机械滥用和电滥用)导致热失控的产热机理和仿真方法,电池组内热蔓延仿真的研究现状和如何抑制热蔓延以及对热失控预测方法的研究.当前的热失控模型已经具有较好的精确度,可以模拟出电池发生热失控时主要的放热副反应,但电池内部十分复杂,混合了化学反应和物理变化,相关参数难以测量和计算,因此锂离子电池热失控仿真还需进一步研究.     

不同放电功率下的储能用磷酸铁锂电池热失控特性实验研究

以某款52 Ah储能用方形磷酸铁锂电池单体为对象,采用400 W的外部热源、20.8～166.4 W(1～8 h)的恒功率放电以匹配电池工作状态下的热滥用条件,测量电池热失控过程中的表面温度和电压,记录热失控实验现象和关键时间点,对比研究不同放电功率对热滥用诱发热失控进程的影响。结果表明,放电操作会加速热失控的进程,且放电功率越大,热失控越早发生,从不放电到166.4 W恒功率放电,安全阀打开时间缩短了23.4%,热失控触发时间缩短了5.6%;与此同时,四组放电工况由于放出部分能量,最终热失控的严重程度有所降低,放电工况下的热失控最高温度和最大温升速率比不放电工况最高分别下降了9.0%和53.3%;另外,放电操作会造成热失控过程中电压更大的波动,后续电压下降的时间窗口前移至开阀时间附近,这将更有利于利用电压变化对热失控进行预警。总体而言,放电操作在加速热失控进程的同时,降低了热失控最终的严重程度。本工作可对电化学储能电站的日常安全运营和电池管理系统设计提供参考。     

锂离子电池储能安全监测技术发展

针对储能锂离子电池存在的安全问题,综述了电池热失控预防和安全监测方面的理论、实验成果和应用情况,指出储能锂离子电池在安全方面存在监测手段片面单一、监测方案不完整等问题,并指出预测储能行业将向“大数据”“智能化”方向发展,同时建议广大科研工作者应从储能系统的工作机理切入,向安全、经济、高效的方向深入研究。     

锂电池储能电站防消一体化系统设计及控制策略

面向锂电池储能电站的安全需求,遵循“预防为主、防消结合”的原则,设计锂电池储能电站防消一体化系统,实现数据融合和智能诊断,建立早期预警、后期灭火防护的完整系统;参照实际储能预制舱结构,搭建储能预制舱试验环境,开展锂电池单体及模组热失控及灭火试验,结果表明：防消一体化系统控制策略通过安全预警、防护、消防系统的分级工作,实现了火灾早期预警以及后期灭火防护,最大程度降低了电池热失控带来的危害;以细水雾作为灭火介质能在短时间内熄灭磷酸铁锂电池火灾,并能有效防止电池复燃。     

Research on thermal runaway test platform design for energy-storage lithium-ion batteries

介绍了锂离子储能电池热失控研究的目的和意义,探讨了储能电池与动力电池在热失控检测实验研究关注上的异同,从理论分析和实验研究两方面归纳了影响储能电池热失控的促发条件及对应的关键阈值.在此基础上,完成了模拟热失控促发条件和满足阈值要求的检测实验平台设计及功能验证,并对此平台的应用前景进行了展望.     

锂离子电池热失控产气特性及其可燃极限

锂离子电池热失控安全相关问题一直是困扰电动汽车发展的痛点.本文以SOC为50％、100％的某款三元18650锂离子电池为研究对象,通过试验及仿真研究了热失控过程的释放气体可燃极限、火焰传播特性.首先在加速量热仪内进行加热热失控触发实验,记录该过程中电池温度、压力变化,收集热失控过程中产生的混合气体并使用气相色谱仪分析混...     

Power conditioning system for grid-connected photovoltaic system

This study develops a new control strategy for an expandable grid-connected photovoltaic (PV) system. The proposed system performs dual functions of a PV generation and an active power filter, or either one. To this end, the grid current, instead of output current of the converter, is shaped to be a sinusoidal current in phase (or opposite phase) with the grid voltage. Furthermore, its reference current is generated in multiplying the voltage loop controller output by the grid voltage waveform, and therefore non-active components analysis for harmonics elimination and reactive power compensation in the conventional design is not necessary. As a result, the algorithm is simple and easy to implement, and only one sensor for current detection plus two voltage sensors are required. Experimental results verified the effectiveness of the proposed method.     

微型热电联产系统

作为一种以家庭住宅为单位的全新的能源供应思路和技术 ,微型热电联产系统代表了未来家庭能源供应的主要方向。本文分别介绍了基于斯特林发动机、内燃机和燃料电池的三种微型热电联产方式的原理及特点 ,并进行了系统的性能比较     

Monitor system design of distributed wind turbine-energy storage system

风储互补配合是提高风电质量、增加风电可控性、解决风电并网问题的有效途径。本文对“一机一储”的分布式风储系统进行了分析,探讨了分布式风储系统设计的整体方案,对风储能量管理系统监控后台的数据记录、监控界面和报表生成等进行了功能设计。风储系统实际运行效果表明,该监控后台能够很好地实现监控显示、历史数据记录、运行模式设定、统计分析和报表生成等功能,系统运行可靠,可为风储系统的推广应用提供一定的参考。     

基于模型的航天器推进系统故障诊断

设计了基于模型的推进系统的故障诊断系统,根据推进系统的结构和行为模型,分析出各组件可处的工作状态及组件之间的连接关系,利用JMPL建模语言建立了推进系统各组件的定性模型。把推进系统模型和系统场景文件输入给诊断推理引擎,可实现推进系统的实时诊断。诊断结果表明,建立的推进系统模型是准确可靠的,开发的诊断系统能有效地找出故障组件并确定故障组件的状态。     

Artificial immune system for fixed head hydrothermal power system

This paper presents artificial immune system for optimal scheduling of thermal plants in coordination with fixed head hydro units. Numerical results of two test systems have been presented to demonstrate the performance of the proposed algorithm. The results obtained from the proposed algorithm are compared with those obtained from differential evolution, particle swarm optimization and evolutionary programming technique. From numerical results, it is found that the proposed artificial immune system based approach is able to provide better solution than differential evolution, particle swarm optimization and evolutionary programming in terms of minimum cost and computation time.     

Artificial neural network power system stabilizers in multi-machinepower system environment

The effectiveness of an artificial neural network (ANN), functioning as a power system stabilizer (PSS), in damping multi-mode oscillations in a five-machine power system environment is investigated in this paper. Accelerating power of the generating unit is used as the input to the ANN PSS. The proposed ANN PSS using a multilayer neural network with error-backpropagation training method was trained over the full working range of the generating unit with a large variety of disturbances. The ANN was trained to memorize the reverse input/output mapping of the synchronous machine. Results show that the proposed ANN PSS can provide good damping for both local and inter-area modes of oscillations     

Identification of system vulnerabilities in the Ethiopian electric power system

The Ethiopian Electric Power (EEP) has been operating and managing the national interconnected power system with dispersed and geographically isolated generators, a complex transmission system and loads. In recent years, with an increasing load demand due to rural electrification and industrialization, the Ethiopian power system has faced more frequent, widely spread and long lasting blackouts. To slash the occurrence of such incidents, identifying the system vulnerabilities is the first step in this direction. In this paper, the vulnerability assessment is performed using indices called active power performance index (PI_p) and voltage performance index (PI_v). These indices provide a direct means of comparing the relative severity of the different line outages on the system loads and voltage profiles. Accordingly, it is found that the most severe line outages are those lines that interconnect the high load centered (Addis Ababa and Central regions) with the rest of the regional power systems. In addition, the most vulnerable buses of the network in respect of voltage limit violations are mainly found at the high load centers.     

Performance Analysis of Thermal Energy System with Linear System Method

The paper addresses the system performance of coal-fired power unit with changed auxiliary system or other localheat disturbance.The idea of state space model is imported and the universal formula for the calculation of sys-tem performance output is deduced on the system state equation.Two important vector of system are worked outunder linear system assumption and transform.The transfer matrix is the characteristics of system itself and isconstant for a similar condition,which greatly facilitates the analysis.The concept of thermal disturbance vectoris proposed to construct the thermal disturbance input easily.The method can be helpful for analyzing any ther-mal disturbance input satisfying the assumption and also for supplementing the correction means of performancetest.An example of 600MW power unit is presented to demonstrate its availability.     

中央太阳能热水系统供水价格体系初探

一中央太阳能热水系统供水价格问题的提出 近年来，太阳能与建筑一体化的迅速兴起正顺应社会发展的潮流，让太阳能普及到千家万户。太阳能与建筑一体化的结合，除需要考虑建筑如何有机地与太阳能结合外，太阳能热水供应系统的选取也是非常关键的，中央太阳能热水系统是常用的系统之一，一直广泛应用在宾馆、学校和部队。随着太阳能与建筑一体化的推广与普及，这种系统更具广阔的应用前景。