超級電容器的老化會對電力系統(tǒng)產(chǎn)生消極影響,對超級電容器老化壽命進行實時估計,在超級電容器進入壽命終止狀態(tài)之前完成更新,是保證儲能系統(tǒng)和電力系統(tǒng)可靠性的關鍵步驟。本文通過構建一種新型極限學習機模型估計超級電容器的老化狀態(tài),實現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅動模型的超級電容器老化壽命預測。超級電容器老化模型具有多變量、非線性、高復雜度等特征,為了降低預測的復雜度,本文引入等效電容和等效串聯(lián)電阻兩個參數(shù),等效電容代表超級電容器內(nèi)部儲能健康因子的集合;等效串聯(lián)電阻代表超級電容器內(nèi)部儲能老化因子的集合。通過參數(shù)引入,超級電容器的老化特征被表示為等效電容的下降和等效串聯(lián)電阻的上升,實現(xiàn)了老化模型的簡化,為后面的老化壽命預測打下基礎。針對超級電容器老化壽命預測,本文采用數(shù)據(jù)驅動模型預測方案,構建極限學習機用于預測超級電容器老化壽命�；诘`差小、參數(shù)設定少和最優(yōu)解預測精度高等優(yōu)勢,啟發(fā)式卡爾曼濾波算法可以解決極限學習機在隨機生成輸入權重和偏置量時出現(xiàn)的方陣奇異,繼而提高極限學習機的預測精度。因此,本文構建啟發(fā)式卡爾曼濾波優(yōu)化的極限學習機用于預測超級電容器老化壽命。為了進一步驗證啟發(fā)式卡爾曼濾波優(yōu)化極限學習機的預測精度... 

【文章來源】：青島大學山東省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1雙電層電容器實物EDLC充電時被施加外部電壓，電極板通過存儲正負電荷形成電場；在電場力

青島大學碩士學位論文8第二章超級電容器老化機理2.1超級電容器儲能原理超級電容器老化現(xiàn)象的產(chǎn)生和其組成材料和儲能機制密切相關。根據(jù)不同的儲能機制，超級電容器分為雙電層電容器(ElectricDoubleLayerCapacitor,EDLC)、贗電容器(PseudoCapacitor,PC)和混合型電容器(HybridCapacitor,HC)。EDLC由兩片電極板和電解液組成，電極板采用多孔炭纖維材料[41,42]，電解液多采用四氟硼酸四乙基銨(C8H20N·BF4)溶液[43]；EDLC實物如圖2-1所示。圖2-1雙電層電容器實物EDLC充電時被施加外部電壓，電極板通過存儲正負電荷形成電場；在電場力作用下，電解液中正負離子開始定向運動，分別吸附于負極板和正極板，形成包括離子層和電荷層在內(nèi)的雙電層。雙電層形成的整個過程中，電解液和電極板不發(fā)生氧化還原反應。放電時，正負電荷脫離電極板進入供電電路，電解液中的電場逐漸減弱，依靠電場吸引的正負離子離開極板，分散到電解質(zhì)溶液[44]。PC由電極板和電解液組成，電極板采用MnO2、NiO等金屬氧化物或導電聚合物，電解液多采用KOH溶液[45,46]。PC實物如圖2-2所示。圖2-2贗電容器實物充電時，PC電解液中的正負離子在電場作用下聚集在正負極板，之后與電極板上儲存的正負電荷發(fā)生欠電位沉積或氧化還原反應，將電荷儲存為電能。放電時，電極板通過氧化還原反應將電能轉化為電荷和離子[46]。

青島大學碩士學位論文18用于老化參數(shù)檢測的超級電容器為BASEUS牌CXHP2R7126R型的同批雙電層電容器，其實物圖如圖3-3所示。圖3-3待測超級電容器實物CXHP2R7126R型超級電容器的性能參數(shù)如表3-1所示。表3-1CXHP2R7126R型超級電容器性能參數(shù)性能參數(shù)超級電容器工作電壓類型直流工作電壓大小(V)2.7標稱容量(F)12容量范圍(F)1.0~5000容量偏差(%)-20~+80工作溫度(℃)-25~70能量密度(W·h/kg)3.68功率密度(W/kg)35353.3老化參數(shù)檢測流程基于溫度、電壓和充電電流等因素對老化參數(shù)運行趨勢的影響，將10個被測超級電容器按照溫度變量、電壓變量和充電電流變量進行分組，如表3-2所示。表3-2超級電容器老化參數(shù)檢測分組超級電容器標簽電壓(V)充電電流(A)溫度(℃)12.932522.935032.936542.736553.136563.236572.712582.722592.7325102.7525根據(jù)表3-2所示分組，將10個超級電容器依次放入老化參數(shù)檢測平臺中進行充

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超級電容器電極材料研究進展[J]. 張紫瑞,趙云鵬,張穎,黃雨欣,張子怡,杜衛(wèi)民.  化工新型材料. 2019(12)
[2]高比能超級電容器:電極材料、電解質(zhì)和能量密度限制原理[J]. 鄭俊生,秦楠,郭鑫,金黎明,Zheng Jim P.  材料工程. 2020(09)
[3]基于改進支持向量回歸機的鋰離子電池剩余壽命預測[J]. 王一宣,李澤滔.  汽車技術. 2020(02)
[4]邊緣檢測和證據(jù)理論在機器人目標識別中的應用[J]. 王凱,夏國廷,李立偉,蘭勇,馮曉.  實驗室研究與探索. 2019(03)
[5]超級電容器循環(huán)壽命的預測[J]. 劉恒洲,許雪成,盧向軍.  電池. 2018(03)
[6]一種改進的超級電容器模型及其熱行為研究[J]. 王凱,夏國廷,董鵬,齊元豪,周艷婷,李立偉.  電器與能效管理技術. 2018(11)
[7]超級電容器等效串聯(lián)內(nèi)阻的理論分析[J]. 陳悅,朱孔軍,吳義鵬,王婧,嚴康,錢國明.  電池工業(yè). 2017(06)
[8]鋰離子電池循環(huán)壽命的融合預測方法[J]. 劉月峰,趙光權,彭喜元.  儀器儀表學報. 2015(07)
[9]四氟硼酸四乙基銨對超級電容電池性能的影響[J]. 汪紅梅,劉勝奇,劉素琴,劉建生,李永坤.  天津大學學報(自然科學與工程技術版). 2014(02)

博士論文
[1]錳/鈷/鎳基功能納米材料的制備及其超級電容器性能的研究[D]. 龐明俊.吉林大學 2016

碩士論文
[1]基于膨脹反應的多孔炭材料的制備及其電化學性能研究[D]. 薛杰琛.蘭州理工大學 2019
[2]贗電容器材料的制備及其性能研究[D]. 鄭凍凍.重慶大學 2018
[3]超級電容器參數(shù)老化趨勢預測[D]. 時洪雷.大連理工大學 2017
[4]超級電容器組電壓均衡及功率接口技術研究[D]. 韓亮.華北電力大學(北京) 2016
[5]超級電容器電極材料研究[D]. 原淵.天津大學 2008



本文編號：3600329