套装 正版 锂离子电池储能技术系列 共5册 系统集成与一致性管理 电力 电站早期安全预警及防护 管理系统 大规模系统

《大规模锂电池储能系统设计分析》

   锂离子电池因具有高能量密度、长循环寿命、低成本价格、环保无污染等特点，在便携式电子设备、电动汽车、航空航天等领域中成为重要支撑环节，目前已从小容量应用扩展到成组系统应用。

   本书内容包括电池类型、电性能、热性能、寿命、安全性、应用、系统设计、结论共8章，既理论又实践地介绍了电池的基本机理、结构、设计以及应用场景，全面地描述了电池的性能、设计方法、仿真及应用，涉及电池多层面实验、不同形式的建模以及实际应用中的相关要求、流程和标准。针对不同应用场景，书中还给出了设计应用实例。

   本书的目的是提供锂离子电池领域的基本知识，以期为对该领域有兴趣的技术人员、研究工作者、工程师、学生和其他专业人员提供广泛参考。

目录

译者的话

原书前言

第1章电池类型

11铅酸电池

12镍基电池

13钠β电池

131钠硫电池

132金属氯化物电池

133挑战与未来工作

14液流电池

141氧化还原液流电池

142混合型液流电池

143挑战和未来工作

15锂离子电池

151锂离子阴极

152锂离子阳极

153锂离子电解质

154锂离子的挑战和未来工作

16锂硫电池

161锂硫阴极

162锂硫阳极

163挑战和未来工作

17金属空气电池

171锌空气电池

172锂空气电池

173挑战和未来工作

18新兴化学

181钠离子电池

182液态金属电池

第2章电性能

21电池内部热力学

22锂电池单体组成

23充放电电压特性

24电池等效电路

25电池的电化学模型

251电极内电荷通过电子传递

252离子在电解质中的电荷输运

253电极和电解质之间的电荷转移

254离子分布

26锂离子电池的电气特性

261容量测量

262功率测量

263成分表征

参考文献

目录

大规模锂电池储能系统设计分析

第3章热性能

31电池的产热

311焦耳热的产热

312电极反应的产热

313熵变产热

32热参数的实验测量

321电池等温量热仪

322IBC的基本操作

323IBC的典型应用

33差示扫描量热仪

331差示扫描量热仪和电池

34红外成像

341热能的来源

342校准和误差

343成像电池系统

35热管理系统的理想特性

351设计电池热管理系统

352优化

36结论

参考文献

第4章电池寿命

41概述

411物理学

412日历寿命与循环寿命

413性能衰减区域

414寿命终止

415将电池寿命预测扩展到电池组

416电化学电池中的衰减机制

417锂离子电池常见的衰减机制

42建模

421基于物理的模型

422半经验模型

43测试

431筛选/基准测试

432实验设计

433RPT

434其他诊断测试

参考文献

第5章电池安全性

51安全影响因素

511电故障

512热故障

513电化学故障

514机械故障

515化学故障

52安全性模型探究

521局部故障的挑战

522多单元电池模块中保护装置的有效性

523机械考量因素

524压力累积

525设计短路保护电路

53安全性评估

531反应热的测量：加速量热仪

532无源元件的热机械特性

533单体电池级测试

参考文献

第6章应用

61电池相关要求

611电气要求

612热要求

613机械要求

614安全/滥用要求

62汽车应用场景

621驾驶循环

622SLI电池

623启停（微）混合动力车

624助力混合动力车

625插电式混合动力车

626电池电动汽车

63电网应用场景

631需量电费管理和不间断电源

632区域调节和输配电设备升级延期

633社区储能

634其他并网应用

参考文献

第7章系统设计

71电气设计

711功率/能量比

712串/并联拓扑

713系统均衡

72热设计

73机械设计

74电子控制

741电池管理的作用

742BMS硬件

743电池均衡

744状态估算

745电池参考模型

746状态估计

747电流/功率限值计算

75设计流程

76设计标准

77案例研究1：车用电池设计

771寿命预测模型

772根据电池老化数据拟合寿命参数

773车用电池温度预测

774控制与寿命的权衡

78案例研究2：大型公共事业客户的用户侧调峰

781终端用户的需求和约束

782终端用户负荷曲线与费率结构

783基线

784增加冷却量

785降低目标SOC

786降低高SOC

79系统规范

参考文献

第8章结论

《锂离子电池储能电站早期安全预警及防护》

   储能技术是支撑我国新能源发展和保障能源安全的关键技术之一，在促进新能源并网消纳、保障电网稳定运行等方面发挥着重要作用。现有广泛应用于规模化储能的锂离子电池存在安全隐患，锂离子电池储能电站火灾和爆炸事故频发，造成了巨大的负面影响。本书针对锂离子电池储能电站的安全性问题，结合作者的研究实践，提出了适用于储能电站环境的早期预警及防护措施，详细阐述了阻抗预警、内部温度预警、特征气体预警、特征声音预警、特征声音故障定位、特征图像预警等早期预警方法，以及气体爆炸特性及防护、火灾事故处置等防护措施，并对关键技术进行了系统的分析论证、仿真和实验研究，同时给出了大量应用案例。

   本书可作为储能、电池领域技术人员的参考用书，也可以作为电气工程和储能专业的高年级本科生和研究生的教学参考书。

目录

前言

第1章绪论

1.1锂离子电池储能应用前景广阔

1.2锂离子电池储能电站构成

1.3锂离子电池储能电站安全事故频发

1.4锂离子电池储能电站安全事故分析

1.5锂离子电池储能电站安全防护现状

1.5.1储能电站安全风险

1.5.2储能电站相关安全规范

1.6本章小结

第2章锂离子电池热失控过程

2.1锂离子电池工作原理

2.1.1锂离子电池充放电原理

2.1.2电池的相关评价指标

2.2锂离子电池产热机理

2.2.1正常工况下的产热机理

2.2.2滥用工况下的产热机理

2.3锂离子电池热失控机理

2.3.1锂离子电池热失控过程

2.3.2锂离子电池热失控特征参数

2.4锂离子电池热失控研究常用设备

2.4.1电池安全性测试设备

2.4.2电池参数测量仪器

2.5本章小结

第3章磷酸铁锂电池过充热失控特性

3.1电池热特性及机械特性

3.1.1过充热特性研究

3.1.2过充热特性仿真

3.1.3过充机械特性仿真

3.2过充热蔓延特性

3.2.1单体电池间热蔓延实验和仿真

3.2.2模组内单体热蔓延仿真

3.2.3模组间热蔓延仿真

3.3过充热防护设计

3.3.1不同散热条件对单体电池的影响

3.3.2不同散热条件对模组的影响

3.3.3电池簇热防护

3.4本章小结

第4章储能电站早期安全预警

4.1早期安全预警的概念

4.2多级安全预警系统

4.3系统构架和实现

4.4本章小结

第5章阻抗预警

5.1单频点阻抗

5.1.1电化学阻抗谱

5.1.2单频点阻抗的提出

5.2电流激励型阻抗测量设备

5.2.1设计思路

5.2.2设计方案

5.2.3数据处理和功能验证

5.3单频点阻抗过充预警

5.3.1过充前的单频点阻抗特征

5.3.2正常充电时单频点阻抗变化

5.3.3基于单频点阻抗的单体过充预警

5.3.4基于单频点阻抗的模组局部过充预警

5.4单频点阻抗鼓包预警

5.4.1过充鼓包前后的阻抗变化

5.4.2鼓包过程阻抗变化

5.4.3基于单频点的鼓包预警测试

5.5本章小结

第6章内部温度预警

6.1内部温度与阻抗

6.1.1内部温度测量挑战

6.1.2电化学阻抗谱与内部温度

6.1.3基于单频点阻抗的内部温度检测

6.2内部温度标定

6.2.1电池充放电过程中的阻抗变化

6.2.2优阻抗频率的选择

6.2.3内部温度测量验证

6.3利用内部温度进行早期安全预警

6.4本章小结

第7章特征气体预警

7.1氢气产生机理

7.1.1氢气原位探测平台

7.1.2氢气探测实验

7.1.3氢气产生的反应机理

7.2氢气预警效果验证

7.2.1单体电池氢气预警效果

7.2.2电池模组级氢气预警效果

7.2.3电池簇级氢气预警效果

7.3氢气传感器及氢气预警工程应用

7.3.1氢气传感器介绍

7.3.2储能电站中氢气预警的应用

7.4本章小结

第8章特征声音预警

8.1特征声音信号产生

8.2安全阀声信号有效性

8.2.1单体电池安全阀声信号有效性

8.2.2电池模组安全阀声信号有效性

8.3安全阀声信号预警

8.3.1储能舱内部声信号采集与分析

8.3.2电池舱内声信号预处理

8.3.3声信号特征参数提取

8.3.4安全阀声信号模式识别

8.4本章小结

第9章特征声音故障定位

9.1声信号采集系统设计

9.2故障定位方法

9.2.1基于时延估计的定位算法

9.2.2互相关时差提取算法

9.3故障定位效果

9.3.1平台搭建与数据采集

9.3.2数据分析

9.4本章小结

第10章特征图像预警

10.1汽化电解液产生原理

10.2特征图像识别方法

10.2.1YOLO算法介绍

10.2.2算法改进策略

10.3特征图像识别预警效果

10.3.1数据集准备

10.3.2模型训练

10.3.3评价指标

10.3.4结果分析与对比

10.4本章小结

第11章储能电站气体爆炸特性及防护

11.1气体爆炸数值模型

11.1.1单层储能舱几何模型

11.1.2双层储能舱几何模型

11.1.3爆炸条件设置

11.2单层储能舱

11.2.1气体爆炸实验

11.2.2单层储能舱气体爆炸特性

11.2.3单层储能舱爆炸防护

11.3双层储能舱

11.3.1底层舱爆炸特性

11.3.2顶层舱爆炸特性

11.3.3结构可行性分析

11.4本章小结

第12章火灾事故处置

12.1储能电站火灾特性

12.2灭火介质选择

12.2.1灭火原理

12.2.2常用灭火剂

12.3灭火剂效果对比

12.3.1Novec1230灭火剂

12.3.2七氟丙烷灭火剂

12.3.3六氟丙烷灭火剂

12.3.4细水雾灭火剂

12.4本章小结

参考文献