2021级《电气工程前沿》课程论文模板.docx

本科生课程论文课程名称:电气工程前沿（2023-2024-2学期）论文标题:电力储能原理及关键技术学院：工程技术学院班级:2021级电气工程1班学号：姓名:教师评语:2024年4月电力储能原理及关键技术刘XX（西南大学工程技术学院，重庆400715）摘要：电力储能作为一种关键的能源技术，在现代能源系统中扮演着越来越重要的角色。本文旨在探讨电力储能的原理及关键技术，以深入分析其在能源领域中的应用和发展趋势。首先，介绍了电力储能的基本原理，包括各种电力储能技术的工作原理和特点。其次，详细讨论了电池储能、超级电容储能、压缩空气储能等主要电力储能技术，并比较它们在效率、成本、可靠性等方面的优缺点。随后，重点分析了电力储能系统中的关键技术，如能量转换、储能管理、安全监控等方面的技术创新和发展。最后，探讨了电力储能技术在可再生能源集成、电网调度、电动车充电等领域的应用前景和挑战，并提出了未来电力储能技术发展的建议和展望。通过本文的研究，旨在为电力储能技术的应用和推广提供理论支持和实践指导，促进清洁能源的高效利用和能源系统的可持续发展。关键词：电力储能；能源技术；绿色能源；清洁能源中图分类号：G642文献标识码：A0引言马铃普是我国第四大粮食作物。目前，我国的马铃薯种植面积在近1亿亩，面积和产量均占世界的1/4左右。云南、贵州、四川、重庆等西南地区是我国重要的马铃薯产区，种植面积占全国马铃薯种植面积的40%左右，马铃薯是西南地区重要的粮食作物”。西南地区因地处丘陵山区，区域内地势复杂、海拔高度变化大、耕地分布零散，制约了马铃薯生产全程机械化发展。根据2019年统计数据，云贵川渝地区马铃薯综合机械化率分别为18.57%、29.99%、11.36%和24.83%,低于全国42.61%的平均水平。目前国内外马铃薯机械化生产基本以中大型设备为载体，中大型设备主要应用于土地平整、地块面积大的北方一作区。西南丘陵山区耕地细碎，主要使用小型机械进行种植与收获，技术与装备提升空间较大，是未来马铃薯生产全程机械化推进工作的重点地区。本文针对西南丘陵山区马铃薯全程机械化生产现状进行分析，对关键生产问题进行研究并提出解决方案，推动西南丘陵山区马铃薯全程机械化生产。1西南丘陵山区马铃薯全程机械化生产现文章编号：状1.1 丘陵山区宜机化马铃薯品种目前国内外在马铃薯品种选育方面的研究集中于品质、抗病性、环境适应性、生长稳定性以及产量提升等方面。国外品种包括匈牙利H2013系列、鲁引1号、大西洋、夏波蒂等。针对丘陵山区土壤特性及气候特征，西南大学选育出的缙云薯2号和华渝5号、重庆市农业技术推广总站选育出的渝马铃薯5号和巫洋芋2号等新品种，适宜云贵川渝不同海拔区域种植。1.2 丘陵山区马铃薯机械化生产技术现状目前国内外对于马铃薯机械化生产技术的研究，主要是通过机械化手段将先进的农艺技术运用到生产实践中，最大化提升农作物产量，节省人力物力，提高经济效益。北方一作区、中原二作区、西南一二季混作区和南方冬作区是我国马铃薯种植的四个主要区域，不同种植区域生产机械发展不平衡导致机械化生产程度不同力。北方一作区已初步形成机械化产业化规模，发展出了较为标准的机械化种植模式仇刈。西南一二季混作区由于地处丘陵地区，耕地细碎，山地和陡坡种植面积占比高，无法采用大型机械，缺乏适合南方生产作业的小型机械，机械化程度低，大部分采用人力作业导致效率低下M。由于西南丘陵山区复杂的地理环境，不同马铃薯生产区种植模式不一样，种植技术多样化导致全程机械化难度大，间作套种模式的主要特点是在细碎的耕地资源中按照不同的比例种植不同种类的农作物，西南地区主要采用的马铃薯玉米间作套种模式能有效提高单位面积产出与经济效益:。1.3 丘陵山区马铃薯全程机械化生产装备现状1.3.1 马铃薯播种作业技术及装备提升马铃薯产量和质量的重点在于采用马铃薯专用播种技术与装备以改善播种质量g。马铃薯播种机主要由开沟装置、施肥装置、播深控制装置、排种器、覆土起垄装置及其他辅助部件组成m刈。其中，影响播种质量的关键在于马铃薯排种技术"2”。根据马铃薯种薯（切块薯、整薯、微型薯）类型，目前国内外具有代表性的马铃薯排种器可分为带（链）勺式、气力式、差动输送带式、转盘式、针刺式、指夹式等2,刈。国外典型产品包括美国的DoUble1.9560、德国GrimmeG1.410、意大利IMACPPS-2F等。其中美国Double1.9560六行马铃薯播种机作业行距为71TolCnb配套动力为128kw,种箱最大容量可达6.6t,该产品采用电子系统控制液压和机械驱动，同时采用光学系统传感器为作业人员提供播种数据洛沟。德国GrimmeG1.410四行马铃薯播种机作业行距为75-90cm,配套动力为90kw,种箱最大容量可达2t,种箱可根据不同工作需求进行更换，且播种机前后可选装施肥部件与土壤整形部件，该产品还加入能保证投放各播种单元的种薯数量一致的传感器，同时还可选装播种漏播探测系统与控制系统加沏。这两款产品均可装备多种整地镇压装置，可一次完成播种、中耕、植保等作业工序，整机机械化、智能化程度高。国内典型产品包括青岛洪珠2MB-1/2,中机美诺1240A.希森天成2CMX-4等，其中青岛洪珠2MB-1/2四行播种机种箱最大容量为2t,配套动力不小于73kw,可一次性完成多项作业工序。1.3.2 马铃薯植保作业技术及装备根据行走动力方式的不同，传统马铃薯植保施药机械可分为人工施药机具与机动式施药机具。人工施药机具以背负式、脚踏式和担架式为主，具有成本低、不受地形限制的优点，但作业效率低、作业强度大、喷施质量不易保证、人体危害性大；机动式施药机根据机施配套的喷药机构分为风炮式、塔式、圆环式及柔性导管式等，通过牵引悬挂方式安装在动力行走机械上，极大地提升了作业效率，减少农民劳动强度的同时提高了农药喷施均匀度。丘陵山区地势高低不平、起伏大，大部分机动式施药机具无法进地作业，80%以上的施药工作仍然依靠人工完成，只有部分小型化、转场能力强的装备适用于丘陵山区植保作业。1.3. 3马铃薯收获作业技术及装备根据技术原理和结构，目前国内外马铃薯收获机可分为轻简型挖掘机、分段式收获机和联合收获机32马铃薯轻简型挖掘机结构简单，适用于疏松土质单垄种植模式下的收获，挖掘后在较短行程完成薯土分离与铺放，包括振动挖掘式、拨犍推送式、圆盘栅式、防损链式等阳。在收获过程中，马铃薯表皮与分离筛的各部件进行碰撞冲击与接触摩擦剧烈，由于承受各种静载、剪切、挤压、振动和冲击载荷等作用，容易使胶质层破裂而产生损伤咻37'381O分段式收获机作业工艺流程一般为：先杀秧，后松±-挖掘-分离-铺放-捡拾，杀秧和收获作业分段进行，使用杀秧机和收获机单独作业®"I分段式收获机结构一般包括松土限深装置、挖掘装置、切土切蔓装置和薯土分离装置等“，物。分段式收获机种类较多，其薯土分离形式多样，包括单段分离、两段分离、一级振动分离和两级振动分离等形式""45】。马铃薯分段收获机主要特点是杀秧、收获分开作业,薯块挖掘分离和铺放后需人工捡拾，效率低、成本高、劳动强度大。联合收获机相比于分段式和轻简型挖掘机，减少了人工捡拾环节，提高了生产效率-。马铃薯联合收获机有自走式和牵引式之分,一般是在分段收获机的基础上增设关键部件，以实现高效低损清选除杂、分选分级、集薯装车等过程。通过延长分离行程和优化改进普-土-杂分离工艺等途径，达到完善作业工序和提高生产效率的目的，但是存在功率需求大、整机尺寸大、损伤率高等问题，目前仅在平整大田进行了应用。1.3.4马铃薯田间转运作业及设备目前国内丘陵山区田间转运设备可分为简易田间转运车、牵引式田间转运车和履带式田间转运车5匕简易转运车结构简单，制作成本低，工作效率低。牵引式出间转运车由拖拉机牵引，操作方便，工作效率高，适用于平整大田。传统履带式田间转运车上下坡货箱倾斜引起货物自然滑动易翻车，同时上坡耗能增加,下坡制动系统负担大发热严重导致安全性差。2丘陵山区马铃薯全程机械化生产问题分析2.1 适用于丘陵山区的宜机化品种短缺针对丘陵山区宜机化品种短缺的问题，大量引进国内外优质宜机化品种，与当地优秀品种进行选育。选育后的宜机化品种在薯块外观上，应具有薯形规整，芽眼浅且分布均匀，薯皮易木栓化，抗压伤、耐机械损伤的性状；在种薯质量上，应具有大小分级，规格一致的特点。这些优质性状能够显著改善马铃薯播种、收获等关键环节的漏播、高损伤现象，将为本地区马铃薯产业持续发展、促进农民增收提供重要保障。2.2 马铃著生产农艺与机械化生产技术不匹配目前西南丘陵山区广泛应用的间作套种模式农艺技术与当前机械化生产技术并不协调，因此开展西南丘陵山区马铃薯机械化生产技术及区域差异性研究，探索本地化的全程机械化生产模式，制定丘陵山区马铃薯全程机械化生产技术规程，是西南地区马铃薯生产的必然趋势和当务之急。考虑间作套作种植模式存在的问题，根据丘陵山区马铃薯生产地理环境、土壤条件，现提出净作大垄双行的种植模式，该种植模式与传统种植模式相比显著提高光能和水肥利用率，通过合理密植提高产量，充分发挥边际效应，具有保墙、保肥、保温等功效。2.3 3马铃薯精量播种作业效率及作业质量较低马铃普机械化播种作业质量、效率是影响马铃薯产量的关键要素。国外播种机以大中型为主，播种对象大多为微型薯，自动化、智能化程度较高，结构较为复杂；国内机型主要为中小型，自动化、智能化程度较低，机构相对简单，制造成本相对较低。但是西南丘陵地区地形复杂，土壤粘着性、粘结性大导致起垄高度低，降低了排种装置的可靠性，导致漏播突出、株距均匀性不高等问题。基于现有切块薯播种机结构，研究排种器取种、送种运动特性，构建切块薯-排种装置-土壤的互作模型，分析基于离散元模拟排种作业过程，明确切块薯单粒排序落种作业机理，实现高速作业下切块薯的均匀有序排种。研发实时漏播监测补种机构及控制系统，在现有排种技术基础上进行精确补种装置结构创新，基于单片机/P1.C、传感器、电磁等技术进行自动精确补薯控制技术研究，将先进制造技术融入排种器中，能够提升马铃薯播种作业效率和作业质量。2.4马铃薯植保作业机动式机械进出场难近年来，无人机植保技术因不受作物种类、地形限制等影响，成为解决丘陵山地地面植保机械进出困难的有效选择。但是无人机植保效果会受到天气温度湿度、飞行高度速度、风速风向等影响。未来无人机植保技术应该引入气候监测系统和飞行微控制系统，实时传输无人机工作数据，精确化控制无人机植保作业。2.5马铃薯收获作业高功耗及高损伤西南丘陵山区粘重土壤具有通透性差、颗粒细小、透气透水不良的特点，土壤的粘结性、粘着性、可塑性、湿胀性强，耕作阻力大，易起土空。现有的马铃薯收获作业装备作业功耗大、损伤率高。开展马铃薯种植土壤特性研究，融合机械、控制、信息和仿生等技术，使用仿生减阻、振动减阻等技术方法，实现粘重土壤下的低功耗挖掘。对机械收获过程中容易导致马铃薯损伤的作业环节进行研究，从挖掘-筛土-输送提升-收集等各环节降低收获机械对马铃薯块茎的损伤程度。2.6马铃薯田间转运作业设备适应性差简易田间转运车效率低，牵引式田间转运车由拖拉机牵引，适用于平整大出，传统履带式田间转运车货箱倾斜引起货物堆积上坡耗能增加，下坡制动系统发热量大安全性差。针对丘陵山区马铃薯收获作业后田间转运设备适应形差的问题，现提出一-种带液压控制的履带式田间转运车，可通过调整油缸活塞杆的伸缩，保证货箱在上下坡时各个方向上的水平，防止货物因重力自由滑动引起转运车翻车、侧翻等安全事故。3结束语在国家“马铃薯主粮化”战略和粮食种植结构调整的政策驱动下，提高马铃薯生产全程机械化水平，未来应该从以下方面展开以取得突破性的进步：一是选育丘陵山区宜机化品种,加大宜机化品种优良性状研究力度。二是制定区域内发展规划，开展丘陵山区马铃薯机械化生产技术及区域差异性研究，探索本地化的全程机械化生产模式，制定丘陵山区马铃薯全程机械化生产技术规程。三是大力推进技术创新,坚持农机和农艺相结合，注重农机农艺技术协调发展，集成丘陵山地典型耕整地、播种、植保、收获机械。参考文献1徐宁，张洪亮,张荣华,许亚坤.中国马铃普种植业现状与展望J.中国马铃薯，2021,35(01):81-96.2罗其友,刘洋,高明杰，易晓峰.中国马铃普产业现状与前景U1.农业展望,2015,11(03):35-40.3李扬,王靖,唐建昭，张君，胡埼,潘志华,潘学标.中国马铃薯主产区生产特点、限制因子和对策分析J.中国马铃薯,2020,34(06):374-382.4林立.马铃薯生产机械化现状与制约因素剖析J.农机质量与监督,2020(12):17-18.5王海翼，张兆国，IBRAHIMIssal解开婷,WaelE1.-K01.A1.Y,曹钦洲.丘陵山区小型马铃薯收获机设计与试验J.浙江农业学报，2021,33(04):724-738.6滕宗燔，张畅,王永智.我国马铃薯适宜种植地区的分析U1.中国农业科学，1989(02):35-44.7谢从华.马铃薯产业的现状与发展J.华中农业大学学报(社会科学版)，2012(01):1-4.8姜伟，刁培松，张华.中国马铃薯生产及机械化收获现状J.农业装备与车辆工程,2021,59(04):18-22.9唐高民.丘陵地区马铃薯及几种农作物间作套种栽培技术分析J1.农村经济与科技,2017,28(21):75-76.10崔彬彬.丘陵山区马铃薯生产机械化模式研究U1.农业机械,2015(11):117-120.11缪应省,代艳琼，宁彩虹,王杏婷,彭志伟,秦庆松，王朋军.西南丘陵山区春作马铃碧全程机械化生产模式探析J.现代农业科技,2021(13):91-94.12柳俊.我国马铃薯产业技术研究现状及展望J.中国农业科技导报,2011,13(05):13-18.13魏忠彩,李学强,张宇帆,李洪文,孙传祝.马铃薯全程机械化生产技术与装备研究进展U1.农机化研究,2017,39(09):1-6.14陈贰浩,石林榕,孙步功.马铃薯播种机及其排种器的研究现状及发展趋势J.林业机械与木工设备,2021,49(07):4-8.15胡彬生,骆赞磊,邱瑜,周坚，戴亿政.南方丘陵山区落类生产机械化现状与发展思路一一以江西省为例J现代农业装备,2020,41(02):69-75.16李紫辉,温信宇，吕金庆，李季成,衣淑娟，乔丹.马铃普种植机械化关键技术与装备研究进展分析与展望U1.农业机械学报,2019,50(03):1-16.17孙伟，刘小龙，王虎存，张华，吴建民，杨小平，王关平.双曲柄多杆式马铃薯膜上打孔种植机的设计与试验U1.农业工程学报,2018,34(08):34-42.18石林榕,杨小平,赵武云，孙伟,李荣斌,孙步功.抛扬式膜际覆土马铃薯播种联合作业机设计与试验J.农业机械学报,2018,49(06):129-137.19王希英,唐汉,王金武，吕金庆,李紫辉.双列交错勺带式马铃萼精量排种器优化设计与试验U1.农业机械学报,2016,47(11):82-90.20杨金嵇，吕金庆,李晓明，李国民.2CMF-4型悬挂式马铃萼种植机的研究J.农机化研究,2010,32(01):127-130.21刘全威,吴建民,王蒂，孙伟，王关平，石林榕.马铃薯播种机的研究现状及进展J.农机化研究，2013,35(06):238-241.22杜宏伟，尚书旗，杨然兵，王东伟.我国马铃薯机械化播种排种技术研究与分析J农机化研究,2011,33(02):214-217+221.23段天青，盛国成.2CM-1型马铃薯种植机的研究与设计J.中国农机化学报，2016,37(02):39-42.24牛康,周利明，苑严伟,刘阳春，方宪法.勺链式马铃薯排种器自补种系统设计与试验J.农业机械学报,2016,47(SI):76-83.25王泽明.舀勺式马铃萼播种机排种器的设计与试验研究D.东北农业大学,2015.26杨颖.气吸式马铃薯排种器的设计与试验研究D.东北农业大学,2017.27吕金庆，衣淑娟，陶桂香，毛欣.马铃薯气力精三播种机设计与试验J.农业工程学报,2018,34(10):16-24.28毛琼.脱毒微型马铃着播种机关键部件的设计与试验研究D.华中农业大学,2013.29陈学庚，钟陆明.气吸式排种器带式导种装置的设计与试验J.农业工程学报,2012,28(22):8-15.30李震，常清，刘继柱，董小靖.国内外马铃萼收获机械发展现状及趋势J.现代制造技术与装备,2020,56(09):207-208.31余大庆.国内马铃萼收获机械研窕进展J.农业工程,2016,6(06):9-10.32张超,牛坡,谢英杰，夏飞,王明明.西南丘陵山区马铃薯收获机发展现状及建议J农业与技术,2022,42(08):35-37.33杨帆,孙步功,郑小宝,魏宏安,柴尚昆.马铃薯收获机的研究现状及发展趋势J.林业机械与木工设备,2021,49(10):4-10.34丁尚勇，林蜀云,周训谦,付梅,刘春波,齐兴源.马铃薯收获机研究现状及贵州马铃薯收获机械化发展对策J南方农机,2022,53(09):54-57.35王虎存,张育豪,孙伟,张炜,刘小龙,张华.振铲式马铃薯挖掘机设计与试验J.中国农机化学报,2018,39(07):1-5+20.36尤广兰,方子山.马铃薯种植方式的研究J.杂粮作物,2002(06):345-346.37吴清分.Grimmc公司GT170系列牵引式马铃磐收获机U1.农业工程,2015,5(03):161-164.38史明明4U-1400型马铃薯联合收获机的研究与设计D.甘肃农业大学,2014.39刘鹏霞.单行牵引式马铃薯联合收获机的改进设计D1.甘肃农业大学,2009.40彭正昶,陆祥辉,牛旭东,刘尔玺.4U1400型薯类联合收获机刮板输送装置的设计U1.中国农机化学报,2017,38(02):7-11+23.41赵胜雪,赵越,刘权磊,周东麟,潘思奇.粘市土壤下马铃雪挖掘机分离输送装置优化与试验U1.黑龙江八一农垦大学学报,2020,32(03):57-63.42K金庆,孙贺,兑瀚,彭曼曼,于佳银粘重土壤下马铃薯挖掘机分离输送装置改进设计与试验J.农业机械学报,2017,48(11):146-155.43吕金庆,王鹏榕,刘志峰,李紫辉,邹法毅,杨德秋.马铃萼收获机普秧分离装置设计与试验J.农业机械学报,2019,50(06):100-109.44郑德聪,赵美香,陈恭良,张晓和.4SB-800型半熨收获机的设计J农业工程学报,2007(10):141-144.45冯斌.收获期马铃普块茎物理特性及损伤机理研究D.甘肃农业大学,2018.46邓伟刚,孙宏,王春光.马铃薯挖掘铲工作阻力计算与分析J.农机化研究,2014,36(10):71-74.47杨然兵,尚书旗.挖掘收获多功能曲面铲的设计与试验(英文)J.农业工程学报,2012,28(S2):47-52.48刘炳先,廖宇兰,熊佳,益爱丽,王高远.木薯收获机抖动链式筛土装置的设计与实验J农机化研究,2020,42(06):41-45.49刘兴,杨珍,薛建,陈清宇,李存旭,郑智旗,李卫.马铃薯联合收获机械研究进展J.农机化研究,2022,44(05):259-263+268.50吕金庆,田忠恩,杨颖,尚琴琴,吴金娥,李紫辉,干.晓勇.马铃雪机械发展现状、存在问题及发展趋势J.农机化研究,2015,37(12):258-263.51蔡克桐,段凯,梅军,柳威,祝江林,祝移婆.我国南方丘陵山区田间转运车的研究进展U1.湖北农机化,2017(05):49-50.