2023年, 第47卷, 第2期　
刊出日期：2023-02-20

  

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综述
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  钴基双金属氧化物在锂离子电池中的研究进展

  后小毅, 李越男, 贺英

  电源技术. 2023, 47(2): 129-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.001

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  钴基双金属氧化物作为一类基于转换反应机制而储锂的锂离子电池负极材料,具有较高的理论比容量,并基于不同金属间的多电子转移特性及协同效应,普遍展现出较好的储锂性能。但这类材料的电子电导率偏低,且在电化学循环过程中存在较大的体积变化和极化现象,影响了电化学性能的进一步提升。综述了钴基双金属氧化物负极材料在纳米化和复合化两个改性策略下的最新研究进展,阐述了其存在的不足,并对其未来的发展趋势进行了展望。
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  钠离子电池有机电极材料研究进展

  周小红, 路露, 余乐平, 何小波

  电源技术. 2023, 47(2): 135-139. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.002

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  钠离子电池有机电极材料由于其高比容量、结构多样、低成本、环境友好等潜在优势,被视为具有广阔前景的储能材料。然而,由于有机材料自身导电性差、易溶解等缺陷,制约了有机电极在钠离子电池中的推广应用。目前有许多研究致力于通过聚合化、盐化、金属有机框架化、纳米复合化等策略,解决有机电极的不足。对钠离子电池有机电极材料的研究现状进行总结,详细介绍了各改进策略的机制和典型有机电极材料,对电极的电容、循环寿命等电化学性能进行了描述,并为下一代钠离子有机电极的设计进行了展望。
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  车用锂离子电池主动空冷技术研究进展

  张顺博, 何轩, 申彦杰, 龙南充, 高强

  电源技术. 2023, 47(2): 140-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.003

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  电动汽车的快速发展,要求储能设备具有更高的性能输出和更好的安全性。能量密度高、输出功率高和循环使用寿命较长的锂离子电池成为储能设备的首选。温度对锂离子电池的安全和性能发挥有着很大的影响,电池热管理系统(BTMS)需要将电池工作温度始终保持在预期范围内。主要介绍了主动空气冷却BTMS的研究进展,通过最大温度、温度均匀性和压降评估这些不同BTMS的性能,为设计和开发具有质量轻、复杂度低、寄生功率低的高性能空冷BTMS和混合BTMS提供方向。
研究与设计：化学电源
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  Zr和B共掺杂的LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料性能研究

  许国峰, 梁婷婷, 李文升, 张晶

  电源技术. 2023, 47(2): 144-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.004

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  采用Ni_0.88Co_0.10Mn_0.02(OH)₂前驱体,LiOH·H₂O为锂源,加入适量的硼酸和ZrO₂,分别在810、820和830 ℃条件下进行烧结,制备了Zr和B共掺杂型LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料。对其进行了X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、充放电比容量、倍率性能、循环性能和差示扫描量热(DSC)等测试。结果显示,Zr和B共掺杂可改善LiNi_0.88Co_0.10Mn_0.02O₂单晶材料的倍率性能、循环性能以及材料的热稳定性。在820 ℃烧结得到样品NCM-820,其比容量为198.5 mAh/g,25 ℃循环50次的容量保持率为96.37%,45 ℃循环40次容量保持率为94.13%,材料热分解温度从231.8 ℃提升到了240.4 ℃。
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  正极材料对钛酸锂电池性能的影响

  郑威, 梁孜, 曾文文, 詹浩然, 杨烨

  电源技术. 2023, 47(2): 148-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.005

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  分别以LiMn₂O₄、LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂和Li₄Ti₅O₁₂为正负极活性物质,制备钛酸锂软包电池。研究了两种正极材料对钛酸锂电池性能的影响,结果表明正极材料的工作电位对电池大倍率放电和充电的性能有较大影响,正极材料的表面包覆有利于抑制电解液在高温55 ℃的分解改善电池寿命。LiMn₂O₄/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C放电容量达到了标称容量的95%; LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/Li₄Ti₅O₁₂电池10 C充电恒流比达到了92%,其55 ℃、2 C循环1 200次后容量保持率在80.3%以上。
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  Al对废旧LFP正极材料再生修复的影响研究

  周玉琳, 廖贻鹏, 曹雁冰, 胡志金

  电源技术. 2023, 47(2): 152-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.006

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  在磷酸铁锂废粉的分离过程中控制铝杂质含量以研究铝元素的引入对再生产品的影响。通过XRD、SEM、EDS和TEM来表征再生产品的结构和形貌,交流阻抗(EIS)和充放电测试了产品的电化学性能。结果表明,经过修复后能够得到结晶度较高的橄榄石LiFePO₄材料,当铝含量低于0.3%时不会对再生产品性能造成负面影响,在Al含量为0.3%时有最佳电化学性能,样品在0.1 C、0.2 C、0.5 C和1 C的比容量分别为157.7、156.3、152.2和145.1 mAh/g,在 1 C下循环充放电 200 次后其容量保持率为99.1%,具有良好的高倍率充放电性能。
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  碳化钼/纳米硅/碳复合微球的制备及其储锂性能

  许雨龙, 王家琛, 郭思广, 高标

  电源技术. 2023, 47(2): 157-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.007

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  石墨负极材料是现在商业化应用最广泛的负极材料。但是商业化石墨负极比容量较低,难以满足现在所需求的高能量密度电池。因此,需要开发新一代高能量密度负极材料。以盐酸多巴胺、钼酸铵、纳米二氧化硅为原料,通过溶液自组装法制备微米球前驱体,后经碳化、镁热还原获得碳化钼复合碳包覆纳米硅(Si@α-MoC_1-x/C)微米球结构,其中α-MoC_1-x原位生成于碳壳层中,二氧化硅还原的硅颗粒稳固结合在壳层之内。纳米硅的引入大大提高了α-MoC_1-x/C复合负极的比容量,同时α-MoC_1-x碳壳层作为保护层,避免电解液与纳米硅直接接触、缓解纳米硅嵌锂后的体积膨胀。产物 Si@α-MoC_1-x/C表现良好的循环性能和倍率性能,在 200 mA/g电流密度下循环150圈后容量保持率为63.1%(498 mAh/g)。
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  原位聚合高电压凝胶聚合物电解质及其性能研究

  李泽鹏, 余海天, 郭德才, 王崇, 陈剑

  电源技术. 2023, 47(2): 161-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.008

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  以碳酸亚乙烯酯(VC)为聚合单体,采用丁二腈(SN)增塑剂提高聚合物电解质耐高电压性能,通过加入引发剂偶氮二异丁腈(AIBN),利用原位聚合方法制备了可耐受4.9 V高电压的凝胶聚合物电解质(GPE),并将其应用于高电压镍锰酸锂/锂电池。通过调控SN与VC的比例,研究了SN含量对电解质性能的影响。研究结果表明,耐高电压SN增塑剂的引入显著提高了电解质的电化学窗口,其中,含10%SN的GPE的室温离子电导率达3.54×10^-4 S/cm,电化学窗口0~4.9 V,同时,所合成的凝胶电解质对金属锂负极具有良好的稳定性,合成的聚合物电解质能够兼顾正、负极侧的稳定性,提高电池的循环性能,镍锰酸锂/GPE/锂电池在1 C下循环500次后,容量保持率为94.3%。本工作展示了丁二腈基耐高电压凝胶聚合物电解质在高电压锂离子电池中良好的应用前景。
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  可充电5号锂离子电池的研制

  唐世弟, 周恒捷, 王珍珍, 郭密, 万里鹏

  电源技术. 2023, 47(2): 167-171. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.009

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  为满足新一代可充电5号(AA)电池对高比能、长寿命和高安全性的需求,采用高电压LiCoO₂材料,通过正极材料的选型优化,负极压实密度和电池注液量参数设计优化,开发出了容量为1.0 Ah的14460型锂离子电池。电池的比能量达192.5 Wh/kg,常温下以1 C在3.0~4.35 V循环1 000次,电池容量保持率达到80%以上,-20和60 ℃放电容量分别为常温容量的75.7%和98%,3 C放电容量为0.2 C容量的94.4%,且通过了1 C 6.3 V过充、短路、热冲击、重物冲击和挤压等项目测试。电池具有较高的比能量,并显示出良好的循环性能、高低温性能、倍率性能和安全性能。
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  锂电池过充电测试深探究

  王瑜, 潘逸, 卫青青, 郝丽

  电源技术. 2023, 47(2): 172-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.010

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  对一款磷酸铁锂软包电芯进行分别在带夹具和不带夹具下的不同电流倍率环境的过充电测试。经实验,发现过充电电压曲线存在好几个不同斜率的电压上升阶段,以此现象为出发点,并结合相关文献及电化学原理,分析出可能造成该现象的内在原因。电压曲线还表明,电芯在不同条件下过充时均会出现一个固定的电压平台,通过分析认为该平台值很大程度上受过充电位影响,在极端情况下还会受电芯鼓胀以及过充电流值的影响。
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  退役三元电池再利用时衰减机理分析

  范茂松, 张明杰, 裘吕超, 耿萌萌

  电源技术. 2023, 47(2): 176-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.011

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  以某型号退役三元电池为研究对象,评测了电池的剩余寿命,研究了循环过程中电池交流阻抗的变化规律,分析了正负极的表面形貌、材料晶体结构以及石墨负极表面成分。结果表明：该型号退役三元电池的剩余寿命大约在1 870次,1 200次循环后,欧姆阻抗增大约16%,电荷转移阻抗增大了80%;正极材料出现裂纹且不断增大,最终出现严重的破裂,负极SEI膜逐渐变厚;正极材料的层状结构逐渐被破坏,晶格缺陷增加,负极材料的层间距持续增大;负极表面的LiF、Li₂O、C-Li和P-O/P=O化合物的相对含量逐渐增加,引起电荷转移阻抗的增加。该研究对退役三元电池再利用时性能评估、重组和管理有重要的指导意义。
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  不同老化状态三元锂离子动力电池热特性

  熊永莲, 尚瑾, 何可漂, 魏颖

  电源技术. 2023, 47(2): 181-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.012

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  为认知电池在老化过程中的产热特性,研究了不同健康状态的18650型三元锂离子电池多个测试条件下的电池产热过程和温升情况,分析了各状态下不同放电深度(DOD)时电池直流内阻和熵变系数,计算了电池可逆与不可逆产热功率,总结了不同老化状态电池放电产热中热量构成。结果表明放电过程中产生的热量主要是不可逆热量。随电池老化程度增加,不可逆产热量增大。各状态下可逆产热均在50% DOD时达到最大。随着老化程度加深,直流内阻增加,大倍率放电时产热增加明显,低温放电性能变差。
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  动力锂离子电池热行为研究与风冷散热优化设计

  蔡天鏖, 沈雪阳, 贺春敏, 杨翼

  电源技术. 2023, 47(2): 187-192. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.013

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  发展新能源汽车是我国应对气候变化、缓解石油等不可再生能源枯竭的有效举措。动力锂电池作为新能源汽车的核心技术直接决定了其可靠性,安全性和续航性能。为此,建立了磷酸铁锂动力电池组(方形)的三维仿真模型,对单体电池以及动力电池组的产热行为和风冷散热特性进行仿真模拟,并对电池模块的散热结构进行优化设计。结果表明,在环境温度为20 ℃,风速为5 m/s,电池组顺排排布,且Y方向和X方向间距分别为32和4 mm时,风冷散热效果最好。
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  基于多健康特征融合的锂电池SOH和RUL预测

  廖力, 肖廷奕, 吴铁洲, 姜久春

  电源技术. 2023, 47(2): 193-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.014

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  针对锂电池健康状态(SOH)和剩余使用寿命(RUL)预测精度较低的问题,提出一种基于多健康特征融合的锂电池SOH和RUL预测方法。首先从电池充电曲线中提取三个与容量退化有关的健康特征(HFs),提出多健康特征融合法得到间接健康特征(IHF)。再采用改进的引力搜索算法优化支持向量回归模型,将IHF作为模型输入,SOH作为输出。最后,建立多项式回归模型对IHF随电池循环次数增加的变化趋势进行预测,将更新后的IHF和当前SOH估计值输入到估算模型中实现电池RUL的预测。实验结果表明所提出的方法有较高的预测精度和较强鲁棒性,能够联合实现电池SOH和RUL长期稳定的预测。
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  基于SAM-BiGRU网络的锂电池RUL预测

  朱梦雨, 陈富安

  电源技术. 2023, 47(2): 199-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.015

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  针对现有锂电池剩余使用寿命(RUL)预测方法精度低等问题,提出一种基于自注意力机制(SAM)的双向门控循环单元(BiGRU)网络模型。将锂电池的容量数据作为该模型输入序列,通过自注意力机制捕捉到锂电池容量历史信息中的关键时间点,并为其分配权重,利用BiGRU模型学习其容量退化趋势,据此实现剩余寿命预测。所提方法应用于CALCE锂电池数据集的CS2系列35、36、37号锂电池,实验结果表明所提方法35、36号锂电池上的预测误差均在1.5%以内,37号锂电池预测误差为2.22%。
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  混合电动汽车锂离子电池状态融合估计策略

  李心月, 储江伟

  电源技术. 2023, 47(2): 204-209. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.016

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  锂电池荷电状态及健康状态是电池管理系统的核心参数。以三元锂电池为研究对象,利用二阶RC等效电路实现对电池性能表征,改进扩展卡尔曼滤波算法,提出一种新型双自适应卡尔曼滤波算法,实现三种工况下荷电状态与健康状态联合估算。以安时积分估算结果作为参考,提出的荷电状态估算方法较扩展卡尔曼滤波算法,精度有显著提高。在HPPC工况下,平均误差减少1.529%,最大误差减少2.162%; 在BBDST工况下,平均误差减少0.228%,最大误差减少3.580%; 在DST工况下,平均误差减少0.436%,最大误差减少5.997%。以遗忘因子最小二乘法估算结果作为参照,健康状态的估算结果有效模拟了实际情况,HPPC工况下偏差在4%以内,BBDST工况下偏差在3%以内,DST工况下偏差在6%以内,能有效追踪电池状态变化。
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  基于深度学习的数据中心VRLA电池健康状态估计

  陈志鹏, 左信, 宋东力

  电源技术. 2023, 47(2): 210-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.017

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  健康状态(state of health, SOH)是数据中心阀控式铅酸电池(value regulated lead acid, VRLA)容量及安全管理的关键指标,而常用的SOH测量方法因检测过程放电时间长、深度大无法满足运营需求,因此对数据中心VRLA电池的健康状态估计研究是非常必要的。针对SOH数据驱动建模存在的估计精度低的问题,提出一种基于时空注意力(spatio-temporal attention, STA)和长短期记忆(long short term memory, LSTM)网络的STA-LSTM深度学习模型。该模型用时空注意力机制在输入数据的特征和时间步上分配注意力权重从而生成新的输入,使用LSTM网络对新的输入进行编码以及实现SOH估计输出。基于电池放电深度50%的数据建模应用结果表明,STA-LSTM模型取得最优估计精度,注意力机制的引入提升黑箱模型的收敛速度、估计精度及物理可解释性。
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  用于锂硫电池硫载体的SiO₂/氮掺杂碳空心微球

  胡锦飞, 王庆杰, 徐旭升, 杨清华, 史家远

  电源技术. 2023, 47(2): 215-219. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.018

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  锂硫电池以其高理论能量密度、低成本和环境友好等特征,正在引起越来越多科学家和产业界人士的关注。利用正硅酸四乙酯水解与多巴胺自聚合之间的相互促进作用,通过一步水热反应制备出具有空心结构的SiO₂/氮掺杂碳复合微球。破裂微球的扫描电镜照片证实了复合微球的空心结构,热重分析则明确了SiO₂/氮掺杂碳复合微球中的氮掺杂碳含量为74.1%。电化学测试结果表明,采用SiO₂/氮掺杂碳复合微球为载硫材料制备的锂硫电池在0.05 C时的首圈放电比容量为1 204 mAh/g,其在2 C时的放电比容量为677 mAh/g。因此,提供了一种SiO₂/氮掺杂碳复合微球载硫材料的通用有效的合成方法。
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  N-MXene/S复合材料在锂硫电池中的研究

  王洽锋, 张圣景, 张强

  电源技术. 2023, 47(2): 220-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.019

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  锂硫电池实际能量密度不高、硫导电性差及多硫化物的穿梭效应等缺陷影响其商业化应用。采用层状MXene(TiC)与CH₄N₂O、LiOH合成多层N-MXene(TiC)复合材料,并采用高温固相法与硫(S)复合作为锂硫电池正极材料。结果表明：N-TiC/S复合材料的比表面积增加,层与层的间隙增大,不仅活性物质硫的导电性提高,抑制多硫化物的穿梭效应;同时具有良好的电化学稳定性, 100圈循环后放电比容量仍保持850 mAh/g,效率保持在95%以上。
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  黄腐酸基催化石墨化炭材料的制备及储钾特性

  王九洲, 陶福兴, 米娟, 付甜甜, 王睿

  电源技术. 2023, 47(2): 224-228. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.020

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  通过以黄腐酸为碳质前驱体,硝酸铁为催化剂,以催化石墨化法制备出具有两种碳结构(膨胀石墨和微孔炭)的硬炭材料。材料中类石墨微晶的层间距为0.352 nm,XRD结果表明材料d₀₀₂约为0.360 nm,表现出材料的结构特异性。在应用于钾离子电池负极中时,样品FA-9在25 mA/g电流密度下具有402 mAh/g的首次可逆比容量,在1 A/g电流密度下循环500周后比容量可达95 mAh/g,容量保持率达到67.5%。
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  锂-亚硫酰氯电池寿命和可靠性分析

  冯姗, 夏莉萍, 孙英婴, 王菘如, 吴际良

  电源技术. 2023, 47(2): 229-233. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.021

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  ER14250是锂-亚硫酰氯电池一个型号,这类电池具有比能量高、工作温度范围宽、自放电率低等特性,常作为智能电能表的时钟和记忆装置的备份电源。它的可靠性是智能电能表可靠性的关键,但如何快速评价ER14250的寿命和可靠性至今是一个难题。基于ER14250电池失效故障树,分析电池失效原因。采用高温加速测试,确定了电池寿命周期内最佳工作电流,建立了基于内阻以及容量的寿命预测模型。
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  PEMFC抗氧化催化剂载体MCNTs-SH的研究

  张恩道, 宋微, 俞红梅, 邵志刚

  电源技术. 2023, 47(2): 234-239. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.022

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  硫和多壁碳纳米管(MCNTs)在高温无氧条件下直接反应,在MCNTs上引入巯基基团制得巯基碳纳米管载体(MCNTs-SH)。将XC-72、MCNTs和MCNTs-SH三种载体及其制得的催化剂分别进行氧化性测试和抗反极测试。实验结果表明：相比于XC-72和MCNTs,MCNTs-SH在高电势下具有最小的腐蚀电流;相比于Pt/XC-72和Pt/MCNTs,Pt/MCNTs-SH在半电池ADT测试和恒电势氧化测试前后的ECSA衰减程度最小;在分别采用三种催化剂作为阳极的膜电极中,Pt/MCNTs-SH在1 000 mA/cm²处的电压在抗反极测试前后的性能衰减程度最小。该研究结果对于PEMFC的抗氧化催化剂载体的开发具有重要意义。
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  碳包覆Fe₃O₄的制备和储能性能研究

  刘辉元, 郑传波, 孙致南

  电源技术. 2023, 47(2): 240-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.023

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  为了解决铁基氧化物导电性差,比电容和循环性能不理想等问题,采用水热法、原位聚合法和热处理法在碳纸上制备Fe₃O₄@C复合材料,并对材料的形貌特征和电化学储能性能进行了测试;研究了不同原位聚合时间对产物形貌和储能性能的影响。结果表明,复合时间为6 h得到的样品保留了原有的纳米棒形貌结构,且具有更高的比电容(588.3 mF/cm²,2 mA/cm²),在15 mA/cm²下循环充放电10 000次后,比电容保持率为85.7%,最后将Fe₃O₄@C与活性炭组装成非对称超级电容器,其比能量为1.46 Wh/cm³,并可以驱动一连串的LED灯,该材料展现出一定的实际应用价值。
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  改进液冷板结构后CTP动力电池包的热特性

  许炳, 赵荣超

  电源技术. 2023, 47(2): 245-249. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.024

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  液冷板结构对新能源汽车动力电池包的温度均匀性具有显著的影响。针对传统“口琴管”液冷板存在均温性差、漏液风险高等不足,改进液冷板设计。通过流-热耦合仿真方法研究了改进的“凸包”、“纵向”和“横向”流道的三种液冷板结构对CTP动力电池包低温加热及驱动耐久冷却工况下传热性能的影响,结果表明,采用“横向”流道结构液冷板,在低温加热工况下,电池包最大温差较采用“纵向”和“凸包”流道结构液冷板分别低7.8 和4.4 ℃;在驱动耐久冷却工况下,电池包最大温差较采用“纵向”和“凸包”流道结构液冷板分别低1.6 和0.8 ℃。通过台架实验对采用“横向”流道结构液冷板的电池包进行热工况验证,电池包最大温差在低温加热工况下不高于7 ℃,在驱动耐久冷却工况下不高于4 ℃。这表明“横向”流道结构的液冷板具有良好的热管理性能。
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  热管和风冷结合的动力电池组热管理系统

  储志亮, 陶汉中, 李艳南, 姚瑶

  电源技术. 2023, 47(2): 250-255. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.025

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  目前,风冷及液冷电池组热管理系统的研究和应用较多,使用热管的电池组热管理系统在实际应用中很少见。热管和风冷结合的散热结构与风冷散热结构相比,可更高效地将电池内部产生的热量传递至外界,在保证电池组密封前提下,使电池组内部温度更均衡;它与液冷散热结构相比,减少冷却液体质量,避免了液冷管路漏液发生,提高电池组使用的可靠性和安全性。采用仿真软件,对热管结合风冷的散热结构进行热仿真,探究冷却风入口风速和角度、隔板材料性质及是否添加扰流板对电池组散热效果和温度均匀性的影响。仿真数据说明与原状态比较,通过增加入口风量、改变隔板材料以及添加扰流板,可使电池组最高温度和最大温差分别降低26.8%和65.9%。
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  储能电池模组双向主动均衡系统设计

  王珊珊, 段续皇, 任晓平, 孙金磊

  电源技术. 2023, 47(2): 256-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.026

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  储能电池系统以其功率密度、能量密度、使用寿命等方面的优势被广泛应用于储能电站、应急保障和电动汽车等诸多领域并发挥重要作用。储能电池系统往往由多个模组串联构成,模组间的一致性难以保障,容易出现电量不均衡的现象,影响储能系统的功率和能量性能发挥。为了解决上述问题,提出一种基于双向反激变换器的储能电池模组双向主动均衡系统,根据电池管理系统采集的电压信息评估不均衡程度,利用双向反激变换器实现电池模组间的能量转移,搭建了电池均衡实验测试平台。实验结果表明,所提出的均衡电路可以有效降低电池组电量不均衡,均衡后电量差为1.6%。
研究与设计：物理电源
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  局部遮阴下双优化PSO在光伏MPPT中的应用研究

  卫永琴, 李震, 林孟涵, 岳召

  电源技术. 2023, 47(2): 260-264. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.027

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  局部阴影下,在光伏最大功率点追踪(maximum power point tracking,MPPT)过程中,以往的方法通常采用的是全局搜索,这一过程会出现搜索时间长、收敛速度慢、局部寻优、功率振荡时间长等问题。对此,提出双优化粒子群算法(particle swarm optimization,PSO),即先通过数学推导优化最大功率点存在的电压区间,由全局缩小范围,在此区间内再运用PSO搜索,并优化算法中的系数c₁、c₂,引入搜索程度因子d来增强其收敛性。在MATLAB/Simulink仿真中设置两组光照并通过全局搜索算法中的传统PSO与改进PSO进行对比分析。仿真显示该方法在上述问题方面均有较为明显的改善。
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  基于专家示范深度强化学习的光伏系统MPPT控制

  王逸轩, 戴宇轩

  电源技术. 2023, 47(2): 265-270. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-087X.2023.02.028

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  提出一种基于专家示范的深度确定性策略梯度算法(ED-DDPG)的MPPT算法,该算法将最大功率点跟踪问题转化为马尔科夫决策过程(MDP),选择基于连续动作空间的深度确定性策略梯度算法(DDPG)训练MPPT控制算法,来提高输出电压的控制精度,并基于专家示范改进了DDPG算法,使其在强化学习算法的经验池中预先加入传统方法的经验,从而加快算法神经网络训练的收敛速度。该算法解决了传统MPPT算法在面对温度、光照不断变化的复杂环境下动态效率较低的问题,解决了深度确定性策略梯度算法(DDPG)在求解MPPT问题时训练时间过长、收敛难度较大的问题。算例表明该算法在EN50530 标准下MPPT动态效率平均达到97.3%,具有较强的鲁棒性。