太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室

太阳能高效利用湖北省协同创新中心

省部共建新型电力系统装备安全与智能化全国重点实验室（筹）

2025年度开放研究基金项目指南

为了促进太阳能高效利用及储能运行控制领域的基础研究和应用基础研究及学术交流，创造良好的科学研究条件和学术环境，吸引国内外优秀学者，促进新兴和交叉学科的形成与发展，太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室、太阳能高效利用湖北省协同创新中心联合设立开放研究基金，热忱欢迎和邀请各有关领域的国内外学者、科研人员来实验室进行客座研究，共同推动我国太阳能高效利用及储能运行控制科学领域的研究与发展。

开放研究基金紧密围绕实验室和协同创新中心的研究方向，资助具有较高科学价值和应用前景的应用基础研究和应用研究项目。

一、开放研究基金项目（基础类研究）的支持范围

1、储能系统安全管理技术

① 动力电池的特征泛化性健康状态估计及故障诊断方法研究

动力电池产业发展迅速，而电池的性能在使用时会发生衰退，影响到电池系 统的可靠性和安全性，需对电池系统的健康状态进行估计和故障诊断，进而保证 电池系统安全稳定地运行。针对目前提取方法缺少泛化性能和传统的故障诊断方 法难以定位故障电池的问题，本项目采用部分恒流阶段充电曲线，结合LASSO 回归算法和NCAA算法进行特征的提取，选出泛化性能最优的特征子集，提出了一种新的基于FPN的网络MFN，进行端到端电池状态的估计。

② 锂离子电池快充模式下析锂机制、检测方法及充电策略研究

锂离子电池工作于快充模式，易出现锂离子嵌入和脱嵌速率不平衡问题，从 而引发析锂，增加热失控风险。本项目围绕快充模式下的电池析锂问题，开展高 倍率充电工况下的析锂演变机制研究；针对充电过程中动态析锂检测难的问题， 运用电-热-力-阻多场信号，挖掘和提取析锂外部信号特征，研究基于多场信号 的析锂检测方法；针对快充时析锂影响电池安全和使用寿命的问题，研究基于析 锂抑制的锂离子电池快充策略，提高电池安全性和寿命。

③电池多尺度故障诊断与安全预警的多源数据驱动关键技术研究

电池作为新能源装备核心部件，兼具高能量密度与优充放电效率优势，却是制约“双碳” 战略落地的安全关键。其运行存在显著多尺度特性——电极电荷转移与容量衰减深度耦合，且多源监测数据呈“快数据”（电压、电流秒级波动）与“慢数据”（容量、阻抗天级变化）异构特征，导致故障特征易被掩盖、预警滞后。围绕多尺度耦合下故障提取难、数据驱动诊断精度低、预警不及时的问题。针对多尺度动态耦合导致故障特征混淆的问题，引入奇异摄动分解方法，分离快变子系统与慢变子系统故障特征，避免数值病态问题，精准定位不同尺度故障源；在保障诊断精度的同时缩短预警响应时间，提升电池运行安全性，为高性能电池管理系统开发提供技术路径。

④其他与以下主题相关的自选课题：（1）储能电池衰减、失效机理及物理-化学模型（2）电池多尺度故障诊断方法及安全预警技术（3）面向安全的电池管理系统开发

2、新能源发电及并网控制技术

①混合储能系统双向直流变换器设计与抗干扰控制策略研究

针对混合储能系统中直流母线电压易波动以及电池组端电流纹波较大的问 题，设计一种混合储能系统双向直流变换器，并研究其电压电流双环复合控制 方法。主要研究内容有：（1）建立混合储能系统双向直流变换器数学模型；（2） 设计电压外环基于有限时间扩张状态观测器的滑模控制方法，通过改进有限时 间扩张状态观测器估计出系统总扰动并反馈到滑模控制器进行补偿，提高系统 的响应速度和抗扰动能力；（3）设计电流内环自适应 PI均流移相控制方法，将 总电流均分并分别控制，降低电流纹波量；（4）搭建仿真模型和实验平台进行 验证，验证项目所提控制方法可以有效抑制直流母线电压波动、降低电流纹波 量，提高混合储能系统抗扰动能力和动态响应性能。

② 基于多目标优化的风储协同调频关键技术研究

由于清洁能源的不确定性发电特征，风储协同电网调频是现代电力系统自动 发电控制的热点问题。但储能的参与需综合考虑调频经济性、调频效果及电力系 统运行安全性的耦合关系，具备较深的理论复杂度。本研究旨在通过风储协同特 性与电网调频需求的关联性分析，针对上述耦合关系，进行风储协同参与电网调 频的多目标优化问题设计，并进行具有良好寻优效果与收敛性的优化算法研究， 为控制效能更优的风储协同调频理论体系的构建提供支撑。

③电动汽车与配电网协同规划及互动控制技术

电动汽车规模化接入，其无序充电的时空不确定性给配电网安全稳定经济运行带来峰值负荷增加、电能品质下降等严重危害。通过充分挖掘并灵活运用、利用价格或机制激励实现有序调度，可实现多利益主体的效益最大化。将围绕电动汽车的可调度能力精准量化评估、考虑可调度潜力的源网荷储协同规划、考虑异化场景下的多层级“车-网”灵活互动三个方面展开深入研究。首先基于单体EV可调度能力、充电站可调度能力与EV换电站可调度能力评估方法，随后针对电动汽车与电网稳定适配性问题，开展考虑电动汽车可调度潜力的新型配电网源网荷储协同规划技术研究。最后基于充放电资源与有源配电网耦合交互特征，研究适应差异化场景的多层级“车-网“互动响应协调优化控制技术。

④其他与以下主题相关的自选课题：（1）风光储一体化系统集成技术（2）独立运行分布式光伏电站系统效率提升技术（3）变换器干扰抑制技术（4）逆变器多机稳定并联运行控制技术

3、输变电设备绝缘运行安全理论及技术

① 基于逆压电效应及光学超表面的电压传感器的研究

在智能电网系统中，电压和电流的检测不仅是设备层面重要的感知对象， 也是网络节点和线路上重要的感知量。传统电压电流互感器的功能单一且体 积较大，难以安装到输配电线路的较小空间中。本项目拟开展基于逆压电效 应的电压、电场传感器的研究。主要内容包括：研究逆压电效应产生的形变 对于超表面光响应的影响，结合逆压电材料以及光学超表面进行电致形变、 位移的测量，从而通过光学信号对电网电压的变化进行监测。

② 复杂城市环境下车载激光点云输电线目标提取方法研究

从复杂城市车载激光数据中分离出输电线服务于智能巡检工作，是城市数字 孪生的重要任务之一。当前电力线提取方法存在以下挑战：1）基于模型拟合的 传统算法过度依赖于人工特征约束，类间差异性难以充分表达，提取完整性和正 确性难以兼顾；2）以数据为驱动的深度学习方法依赖于高质量带标注的数据集， 应用有限。由此，本项目拟在传统模型中引入深度学习特征，既保留传统算法框 架的灵活性，又能弥补人工特征表达能力弱的问题。

③低温等离子体催化CO2-CH4转化的高效反应体系构建及其机理研究

本项目拟解决的关键技术问题包括提高DBD反应器的气体转化反应效率和 能量产出率，以及优化催化剂在放电反应中的作用。研究内容主要围绕两方面展 开：一是通过设计无电介质阻挡层的反应器，结合合适的颗粒填充，建立高效的 气体放电机制；二是探索新型核壳结构催化剂的制备，消除金属对放电的负面作 用，并研究其在反应器中的放电方式和催化机理，以实现催化剂在提高转化率、 能量产出率及产物选择性上的最大化效用。

④其他与以下主题相关的自选课题：（1）绝缘老化及故障机理（2）设备运行状态评估技术（3）气体放电等离子体应用技术

4、能源互联网信息获取与智能处理技术

① 基于压缩感知的能源互联网数据高精度采集关键技术研究

本研究内容旨在基于压缩感知理论设计高效的数据采集算法，尤其是在能源 互联网的应用场景中，确保数据采集的精度和效率。提出自适应压缩感知采样方法，根据不同时间尺度和数据变化情况，动态调 整采样率。具体来说，基于数据的时空变化特征，设计能够根据数据稀疏性自动 选择采样间隔的自适应算法。采用自适应采样技术，在数据变化较为平稳时减少 采样频率，而在数据变化剧烈时增加采样频率，从而平衡数据采集的精度与系统 资源消耗。

②面向边缘计算的输电线路外破检测和预警关键技术研究

目前输电线路具有规模大、距离长、分布地域广等特点，通常分布在偏远地 带，运行环境比较恶劣。山火、滑坡、施工机械、超高车辆、船舶等外力破坏等 损害架空输电线路的正常运行,对输电线路造成一定的安全隐患。传统人工巡线 方式存在劳动强度大、工作效率低和对突发外破事件应对时效性差等问题。随着 人工智能技术的发展，以视频、图像为主的输电线路智能巡检的方式受到越来越 多的关注。在此背景下，以智能摄像头为平台，采用深度学习等方式进行图像处 理的模式已成为电力线检测的主要研究方向。通过深度学习模型对摄像头采集的 图像进行预测判决，可以实现对外破目标智能检测和安全预警，该方式不仅能够 提高检测效率、有效降低电网运行成本和提高输电线路的安全运行水平。

③ 其他与以下主题相关的自选课题：（1）数据高精度采集技术（2）电力通信技术（3）数据高效存储与访问技术

5、材料机理研究及制备

① 长寿命钠硫电池用载硫正极的研发与性能优化

拟解决的关键技术问题：可溶性多硫化钠呈现“穿梭效应”，降低了硫正极 的利用率和库伦效率，导致电池循环稳定性和倍率性能差 主要研究内容：开发具有优异电催化活性和“物理限域”功能的过渡金属氮 化物载体材料，抑制多硫化钠的“穿梭效应”，发展长寿命高性能室温钠硫电池。

② 富锂锰基阳离子无序岩盐氧化物正极的结构调控与反应机制

拟解决的关键技术问题 增强锂离子电池富锂锰基阳离子无序岩盐(DRS)氧化物正极的充放电过 程中晶格氧氧化还原的可逆性，提升材料的循环稳定性。主要研究内容：(1)纳米锰基氧化物正极的制备及组成优化研究纳米阳离子无序岩盐锰基氧化物的制备方法，研究过渡金属及价态对 DRS锰基氧化物电化学性能的影响，揭示过渡金属元素的电荷补偿机制。(2)氟元素掺杂增强锰基氧化物的电化学性能 研究高氟掺杂锰基氧化物的制备方法，揭示氟掺杂水平对电化学性能的影响规律；研究脱嵌锂时氟掺杂锰基氧化物的电荷补偿机制。(3)氧空位缺陷调控锰基氧化物的晶格氧活性研究表面处理诱导锰基氧化物中产生晶格氧空位的方法，评价其电化学性能；研究氧空位掺杂锰基氧化物的电荷补偿机制及材料结构的演变过程，阐明氧空位增强晶格氧的氧化还原可逆性、提升材料性能的机理。

③ 其他与以下主题相关的自选课题：（1）高效光伏材料机理研究及制备（2）新型高比能量和较长寿命的储能材料研发（3）新型绝缘材料机理研究及制备

6、太阳能高效利用技术研究

① 太阳能驱动电化学技术的废水中磷高效去除与同步回收机制

明晰太阳能驱动的电化学去离子系统对磷的选择性富集机制是实现废水中 磷高效回收的关键技术问题。太阳能驱动的电化学去离子系统是一个包含光电极、 集电极、电解质、离子等多种成分的复杂体系，涉及光电极/电解质和集电极/ 电解质的电子界面传输过程，电解质的氧化和还原过程，以及多腔室离子的选择 性传输过程。利用原位分析、密度泛函理论计算、表征手段等明晰磷的时空分布 特征，进而揭示磷在系统中的选择性富集机制。

②面向光热光伏综合利用的钙钛矿电池稳定性提升技术研究

钙钛矿太阳能电池具有效率高、成本低和工艺简单等优势，是当前发展的前沿热点。但其光稳定性较差，严重限制了大规模的商业化应用。围绕器件内光诱导降解这一关键问题，有必要从电子传输层和对电极结构两方面开展研究。针对电子传输层的光敏感和载流子复合问题，引入光热转换材料，利用剩余太阳能产生热能，抑制界面降解并促进电荷分离与传输；针对金属电极加速钙钛矿分解及电子背散射问题，采用拓扑半金属材料替代传统金属电极，以增强界面稳定性并提升电子收集效率。通过光热功能层与拓扑电极的协同设计，在维持高转换效率的同时显著提升器件的光稳定性，为发展高效长寿命钙钛矿太阳能电池提供技术路径。

③  其他与以下主题相关的自选课题：（1）太阳能高效发电技术（2）太阳能光热利用技术（3）光伏光热一体化综合利用技术。

二、项目设置

本期开放研究基金将资助重点、面上、成果转化三个类别，共将支持10-20项。

1、 重点项目

对实验室发展、申博建设有重大支撑的相关项目，资助强度2-5万元。

2、面上项目

围绕实验室研究方向和重点内容，国内外本领域高水平人才均可申报，发表高水平研究成果，资助强度1-2万元。

3、创新成果后补助类

围绕实验室研究方向和重点内容，对推动重点实验室发展的重大创新成果均可申请，资助强度2-5万元。

4、拔尖人才培育类

在重点实验室研究方向上的引进人才及拟培育拔尖人才（在职）均可申报，资助强度5-20万元。

三、申请要求

1、申请者为具备博士学位或中级及以上技术职称的国内外教学、科研人员。

2、优先支持使用实验室实验平台或试验研究基地的项目。

3、本次开放基金优先支持太阳能高效利用相关项目；

4、重点、面上、创新成果后补助类及拔尖人才培育类项目每人合计限报1项；

5、仍有开放基金项目未结题的不得参与本次项目申报。

四、结题要求

（1）重点类

重点项目研究成果必须满足以下条件：有以“太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室”为第一署名单位（第一或通讯作者）的权威论文二篇；或同上要求发表权威论文一篇，且申请相关发明专利2项或授权相关发明专利1项；或在实验室主要研究方向上取得的成果完成20万元以上金额的成果转化。

（2）面上类

面上项目研究成果必须满足以下条件之一：有一作或通讯作者以“太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室”为第一署名单位（第一或通讯作者）的北大核心以上级别期刊论文1篇；或以湖北工业大学为第一或第二单位获授权发明专利1项或成功申请发明专利2项；或以湖北工业大学为第一或第二单位获批实用新型专利授权2项。

（3）拔尖人才培育类

一事一议，以满足人才引进协议要求为准。

五、其它说明

1、申请者需在规定日期内提交纸质申请书一式二份（以邮戳日期为准），并通过E-mail提交申请书电子版。申请表见附件。

2、经费预算参照省自然科学基金条款，且不得用于设备购置。

3、重点实验室的署名为：“湖北工业大学太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室”（Hubei Key Laboratory for High-efficiency Utilization of Solar Energy and Operation Control of Energy Storage System, Hubei University of Technology）。资助基金名称为“太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室开放基金项目”（Open Foundation of Hubei Key Laboratory for High-efficiency Utilization of Solar Energy and Operation Control of Energy Storage System）。

自本指南公布之日起，开始接受项目申请，截止日期为2025年9月10日。

六、基金管理办法

本中心将组织专家对申请书进行评审，并交实验室或协同中心学术委员会进行终审。根据评审结果，由中心主任签发立项任务书，通知申请者。

项目管理具体办法按照相关开放研究基金项目管理办法执行。

重点/面上项目联系人：余莎    联系QQ：375690336

创新成果及拔尖人才类联系人：周冬婉          联系QQ： 32987398

联系方式：湖北省武汉市洪山区南李路28号，湖北工业大学

邮政编码：430068

E-mail：hbsolar@126.com

太阳能高效利用及储能运行控制湖北省重点实验室

太阳能高效利用湖北省协同创新中心

二〇二五年八月二十五日