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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:董信宏
研究生(外文):Xin-Hong Dong
論文名稱:發電自用型太陽光電系統蓄電池電量估測
論文名稱(外文):Estimation of Battery Charge State in Solar PV System
指導教授:黃秉鈞黃秉鈞引用關係
指導教授(外文):Bin-Juine Huang
口試委員:李綱李坤彥
口試日期:2016-07-20
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:機械工程學研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:太陽光電蓄電池殘電量電池老化電池健康狀態
外文關鍵詞:solar pvbatteriesstate of chargebattery fadingstate of health
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本研究旨在探討如何使發電自用型太陽光電系統之電量估測更準確,第一部分為發電自用型太陽光電系統全新蓄電池SOC (State Of Charge) 估測;第二部分為蓄電池老化後之SOC估測,當蓄電池出現老化的情形後,會伴隨著因蓄電池老化所造成的SOC估測誤差,故蓄電池之SOH (State Of Health) 估測就顯得相當重要。因此電池老化後之SOC估測必須考慮SOH估測,並在估測完後對SOC估測法加以修正,如此一來便可以使發電自用型太陽光電系統的電量估測更完善。

This thesis aims to investigate how to improve the estimation of the battery performance of Independent Solar PV System. The first part of this thesis is to predict SOC (State Of Charge) of the brand-new battery in Independent Solar PV System. The second part of this research focus on SOC determination of fading batteries. SOC determination came with error due to the battery capacity loss. Hence, diagnosis of the battery degradation is necessary. If we can estimate SOH (State Of Health) accurately so that the result of SOH prediction could make SOC determination more precise. The outcome of this research shows that we can improve the estimation of the battery performance of Independent Solar PV System.

致謝. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
中文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . II
英文摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .III
目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .IV
圖目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .VI
表目錄. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .XI
第一章 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .1
1.1 研究動機. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1
1.2 研究目的與研究內容. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3
第二章 矽鉛電池特性研究. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2.1 矽鉛電池簡介及二次電池比較. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1.1矽鉛電池簡介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .4
2.1.2二次電池比較. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
2.2 全新矽鉛電池特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
2.2.1實驗設備. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
2.2.2矽鉛電池充放電實驗規劃. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .12
2.2.3矽鉛電池充放電實驗結果. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
2.3 矽鉛電池老化特性. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.3.1電池老化實驗. . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .25
2.3.2矽鉛電池的老化測試. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
第三章 矽鉛電池殘電量估測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
3.1 蓄電池電量估測文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
3.1.1殘電量估測文獻回顧. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
3.1.2電池壽命估測文獻回顧. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .38
3.2 全新矽鉛電池蓄電量估測. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
3.2.1本研究使用殘電量估測方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44
3.2.2殘電量估測系統實際驗證. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46
3.3 矽鉛電池老化後之蓄電量估測. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
3.3.1本研究使用SOH估測方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .48
3.4 實例驗證. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
3.4.1太陽能路燈系統驗證. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
3.4.2混合式太陽能發電系統驗證. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .70
3.4.3蓄電池老化後殘電量估測法修正. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .76
第四章 討論與未來展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .87
4.1 討論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
4.1.1影響估測因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87
4.1.2 其他因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .90
4.2 結論. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
4.3 未來展望. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
參考文獻. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .94


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