&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-90279f4bcaef72fbc5aefc15_b.jpg& data-rawwidth=&900& data-rawheight=&500& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&900& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-90279f4bcaef72fbc5aefc15_r.jpg&&&/figure&&blockquote&引言： 你知道 NASA 顶级程序员如何编写关键任务代码么？为了确保代码更清楚、更安全、且更容易理解，NASA
的喷气推进实验室制定了 10 条编码规则。&/blockquote&&p&NASA 的开发者是编程界最有挑战性的工作之一。他们编写代码并将开发安全的关键任务应用程序作为其主要关注点。&/p&&p&在这种情形下，遵守一些严格的编码规则是重要的。这些规则覆盖软件开发的多个方面，例如软件应该如何编码、应该使用哪些语言特性等。&/p&&p&尽管很难就一个好的编码标准达成共识，NASA 的喷气推进实验室（JPL）遵守一个&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//pixelscommander.com/wp-content/uploads/.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&编码规则&/a&，其名为“十的次方：开发安全的关键代码的规则”。&/p&&p&由于 JPL 长期使用 C 语言，这个规则主要是针对于 C 程序语言编写。但是这些规则也可以很容地应用到其它的程序语言。&/p&&p&该规则由 JPL 的首席科学家 Gerard J. Holzmann 制定，这些严格的编码规则主要是聚焦于安全。&/p&&p&NASA 的 10 条编写关键任务代码的规则：&/p&&ol&&li&限制所有代码为极为简单的控制流结构 — 不用 goto 语句、setjmp 或 longjmp 结构，不用间接或直接的递归调用。&/li&&li&所有循环必须有一个固定的上限值。必须可以被某个检测工具静态证实，该循环不能达到预置的迭代上限值。如果该上限值不能被静态证实，那么可以认为违背该原则。&/li&&li&在初始化后不要使用动态内存分配。&/li&&li&如果一个语句一行、一个声明一行的标准格式来参考，那么函数的长度不应该比超过一张纸。通常这意味着每个函数的代码行不能超过 60。&/li&&li&代码中断言的密度平均低至每个函数 2 个断言。断言被用于检测那些在实际执行中不可能发生的情况。断言必须没有副作用，并应该定义为布尔测试。当一个断言失败时，应该执行一个明确的恢复动作，例如，把错误情况返回给执行该断言失败的函数调用者。对于静态工具来说，任何能被静态工具证实其永远不会失败或永远不能触发的断言违反了该规则（例如，通过增加无用的 assert(true) 语句是不可能满足这个规则的）。&/li&&li&必须在最小的范围内声明数据对象。&/li&&li&非 void 函数的返回值在每次函数调用时都必须检查，且在每个函数内其参数的有效性必须进行检查。&/li&&li&预处理器的使用仅限制于包含头文件和简单的宏定义。符号拼接、可变参数列表（省略号）和递归宏调用都是不允许的。所有的宏必须能够扩展为完整的语法单元。条件编译指令的使用通常是晦涩的，但也不总是能够避免。这意味着即使在一个大的软件开发中超过一两个条件编译指令也要有充足的理由，这超出了避免多次包含头文件的标准做法。每次在代码中这样做的时候必须有基于工具的检查器进行标记，并有充足的理由。&/li&&li&应该限制指针的使用。特别是不应该有超过一级的解除指针引用。解除指针引用操作不可以隐含在宏定义或类型声明中。还有，不允许使用函数指针。&/li&&li&从开发的第一天起，必须在编译器开启最高级别警告选项的条件下对代码进行编译。在此设置之下，代码必须零警告编译通过。代码必须利用源代码静态分析工具每天至少检查一次或更多次，且零警告通过。&/li&&/ol&&p&关于这些规则，NASA 是这么评价的：&/p&&blockquote&这些规则就像汽车中的安全带一样，刚开始你可能感到有一点不适，但是一段时间后就会养成习惯，你会无法想象不使用它们的日子。&/blockquote&&p&此文是否对你有帮助？不要忘了在下面的评论区写下你的反馈。&/p&&hr&&p&作者简介：&/p&&p&Adarsh Verma 是 Fossbytes 的共同创始人，他是一个令人尊敬的企业家，他一直对开源、技术突破和完全保持密切关注。可以通过邮件联系他 — &a href=&mailto:adarsh.&&adarsh.&/a&&/p&&hr&&p&via: &a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//fossbytes.com/nasa-coding-programming-rules-critical/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&fossbytes.com/nasa-codi&/span&&span class=&invisible&&ng-programming-rules-critical/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&&p&作者：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//fossbytes.com/author/adarsh/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Adarsh Verma&/a& 译者：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/penghuster& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&penghuster&/a& 校对：&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/wxy& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&wxy&/a&&/p&&p&本文由 &a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/LCTT/TranslateProject& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&LCTT&/a& 原创编译，&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//linux.cn/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Linux中国&/a& 荣誉推出&/p&
引言： 你知道 NASA 顶级程序员如何编写关键任务代码么？为了确保代码更清楚、更安全、且更容易理解，NASA 的喷气推进实验室制定了 10 条编码规则。NASA 的开发者是编程界最有挑战性的工作之一。他们编写代码并将开发安全的关键任务应用程序作为其主要关注…
&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-b973f54d235a1fb35e5792_b.jpg& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&360& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-b973f54d235a1fb35e5792_r.jpg&&&/figure&&p& 目录一览&br&&/p&&div class=&highlight&&&pre&&code class=&language-text&&&span&&/span&系统
6.状态空间
&/code&&/pre&&/div&&b&控制器设计中的频率分析法&/b&（Frequency Methods for Controller Design）&p&频率法将系统的分析拓展到了频域，为问题的解决增加了一个维度，尽管频率法并不直观，但其对于物理世界中的系统，如由实验数据所建的模型中很实用，比如可以通过分析开环传递函数的频率响应预测闭环时的响应，而这也是分析系统的重要内容。&/p&&p&在&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/p/& class=&internal&&给系统建模得到传递函数&/a&后，可以由传递函数&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.ee.surrey.ac.uk/Projects/CAL/control/bode.htm& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&绘制Bode图或Nyquist图&/a&进行频域上的分析。Matlab提供了命令bode(G)、nyquist(G) 可由传递函数G直接绘制对应图形。&/p&&p&&b&一、bode图&/b&&/p&&p&&b&（1） 增益裕度（Gain Margin)、相角裕度(Phase Margin)&/b&&/p&绘制出Bode图后可以得出系统的增益裕度（gain margin，使得闭环系统处于临界稳定时的开环增益）与相角裕度（phase margin，使得闭环系统处于临界稳定时的开环相位角）：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-0f71f870bdbccaf538350_b.jpg& data-rawwidth=&511& data-rawheight=&380& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&511& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-0f71f870bdbccaf538350_r.jpg&&&/figure&&p&在Matlab中通过 &b&margin(G) &/b&得到开环传递函数为G的系统的标有裕度Bode图。&/p&&p&&b&（2） &/b&&b&带宽频（bandwidth frequency）&/b&&/p&&p&带宽频（bandwidth frequency)的定义是闭环系统响应为-3dB时对应的频率，在实际中更有用的是通过开环的响应来得到带宽频，理论表明，开环系统响应在-6dB ~ -7.5dB 对应频域的相位在-135deg ~ -225deg之间时，可将该频率视为带宽频。&br&带宽频是一个重要的参数，当输入正弦信号的频域小于带宽频时，系统响应会很好地跟踪输入信号；当大于带宽频时，会出现频域、相位改变。&br&在Matlab中分析系统响应一个很有用的函数 是&b&lsim(G,u,t,x0) &/b&表示系统对于输入信号u的响应（初始值为x0，缺省为0）&/p&&p&【例】 有闭环传递函数 G(s) = 1 / (s^2+0.5s+1)，观察其伯德图估计输入正弦信号分别为0.3rad/s和3rad/s时系统的稳态响应。&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-dfd9b91d3d27ab4aebacb252_b.jpg& data-rawwidth=&573& data-rawheight=&513& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&573& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-dfd9b91d3d27ab4aebacb252_r.jpg&&&/figure&&p&首先注意给出的是系统的闭环函数，绘制出bode图后不能像上图的方法得到系统的裕度，但可以直接由-3dB对应的频率读出带宽频&b&。&/b&观察其bode图，-3dB对应的频率大概为1.4rad/s,即为带宽频。0.3rad/s & Wbw，对应的幅值和相位都接近0，即输出幅值、相位与输入基本一致；而3rad/s & Wbw，对应的幅值相位分别接近-20dB（即为输入幅值的1/10）、-180deg（与输入信号相位相反），观察验证：&/p&&div class=&highlight&&&pre&&code class=&language-matlab&&&span&&/span&&span class=&n&&s&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&n&&tf&/span&&span class=&p&&(&/span&&span class=&s&&'s'&/span&&span class=&p&&)&/span&
&span class=&n&&G&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&mi&&1&/span&&span class=&o&&/&/span&&span class=&p&&(&/span&&span class=&n&&s&/span&^&span class=&mi&&2&/span& &span class=&o&&+&/span& &span class=&mf&&0.05&/span&&span class=&o&&*&/span&&span class=&n&&s&/span& &span class=&o&&+&/span& &span class=&mi&&1&/span&&span class=&p&&);&/span&
&span class=&o&&//&/span&传递函数
&span class=&n&&w&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&mf&&0.3&/span&&span class=&p&&;&/span&
&span class=&o&&//&/span& &span class=&n&&w&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&mi&&3&/span&&span class=&p&&;&/span&
&span class=&n&&t&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&mi&&0&/span&&span class=&p&&:&/span&&span class=&mf&&0.1&/span&&span class=&p&&:&/span&&span class=&mi&&100&/span&&span class=&p&&;&/span&
&span class=&o&&//&/span&定义时间
&span class=&n&&u&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&nb&&sin&/span&&span class=&p&&(&/span&&span class=&n&&w&/span&&span class=&o&&*&/span&&span class=&n&&t&/span&&span class=&p&&);&/span&
&span class=&o&&//&/span&定义输入信号
&span class=&p&&[&/span&&span class=&n&&y&/span&&span class=&p&&,&/span&&span class=&n&&t&/span&&span class=&p&&]&/span& &span class=&p&&=&/span& &span class=&n&&lsim&/span&&span class=&p&&(&/span&&span class=&n&&G&/span&&span class=&p&&,&/span& &span class=&n&&u&/span&&span class=&p&&,&/span& &span class=&n&&t&/span&&span class=&p&&);&/span&
&span class=&o&&//&/span&系统对于输入信号&span class=&n&&u&/span&的响应
&span class=&n&&plot&/span&&span class=&p&&(&/span&&span class=&n&&t&/span&&span class=&p&&,&/span&&span class=&n&&y&/span&&span class=&p&&,&/span&&span class=&n&&t&/span&&span class=&p&&,&/span&&span class=&n&&u&/span&&span class=&p&&);&/span&
&span class=&o&&//&/span&绘图&span class=&n&&t&/span&&span class=&o&&-&/span&&span class=&n&&u&/span&&span class=&p&&,&/span&&span class=&n&&t&/span&&span class=&o&&-&/span&&span class=&n&&y&/span&
&span class=&n&&axis&/span&&span class=&p&&([&/span&&span class=&mi&&50&/span& &span class=&mi&&100&/span& &span class=&o&&-&/span&&span class=&mi&&2&/span& &span class=&mi&&2&/span&&span class=&p&&]&/span&
&span class=&o&&//&/span& &span class=&n&&axis&/span&&span class=&p&&([&/span&&span class=&mi&&90&/span& &span class=&mi&&100&/span& &span class=&o&&-&/span&&span class=&mi&&1&/span& &span class=&mi&&1&/span&&span class=&p&&])&/span&
&/code&&/pre&&/div&&p&结果如下，w = 0.3的图像：&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-2b5ea34c7e317a7c0b32c_b.jpg& data-rawwidth=&567& data-rawheight=&508& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&567& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-2b5ea34c7e317a7c0b32c_r.jpg&&&/figure&w = 3的图像：&/p&&p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-73f11f534ec726d69ebe92cc38e67907_b.jpg& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&512& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-73f11f534ec726d69ebe92cc38e67907_r.jpg&&&/figure&由图像可以看出，我们的预测正确。&/p&&br&除了上面，由开环传递函数的bode图进行闭环响应预测需要搞清这么几点：&br&&ul&&li&使用bode图时系统在开环时必须稳定&/li&&li&对于带宽频一个很粗略的估计是系统的自然频率（the natural frequency），常用于一阶系统，同时一阶系统的响应不会出现超调；&/li&&li&对于二阶系统，相位裕度较小时，闭环阻尼比是决定其大小的主要参数。定量描述为：当相位裕度在0~60deg时，闭环系统的阻尼比近似等于相位裕度除以100；&/li&&li&对于二阶系统，频带宽Wbw由阻尼比及时间常数决定。因此可由阻尼比、调节时间（或峰值时间）计算频带宽，运行文件&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//pan.baidu.com/s/1geGzxAj& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&wbw.m&/a&。如下&br&&/li&&/ul&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-15f4e4d03fdd3353eeed2_b.jpg& data-rawwidth=&345& data-rawheight=&165& class=&content_image& width=&345&&&/figure&&br&&p&&b&二、&/b&&b&nyquis&/b&&b&t图&/b&&br&&/p&nyquist图同样可以通过分析开环传递函数的频率响应可以预测闭环时的响应。不论系统开环是否稳定，nyquist都可以用来实现设计目标而（与此相反，bode图要求系统开环是稳定的）。&br&Matlab中绘制nyquist图的函数： &b&nyquist(G) &/b& 当系统开环传递函数有虚数极点时，Matlab中提供的nyquist图画法不能完全表示，可以执行文件&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//pan.baidu.com/s/1dEWI0Op& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&nyquist1.m &/a&，如下例所示：&br&&div class=&highlight&&&pre&&code class=&language-text&&&span&&/span&s = tf('s');
sys = (s+2)/(s^2);
nyquist(sys);
nyquist1(sys);
&/code&&/pre&&/div&nyquist函数所绘图像：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-057c1ac827cd9672c92dfdd49b2ec7ff_b.jpg& data-rawwidth=&575& data-rawheight=&510& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&575& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-057c1ac827cd9672c92dfdd49b2ec7ff_r.jpg&&&/figure&nyquist1函数所绘图像：&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-ccd8b5aec11b7c4f5eb27e6_b.jpg& data-rawwidth=&578& data-rawheight=&515& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&578& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-ccd8b5aec11b7c4f5eb27e6_r.jpg&&&/figure&&br&可以看出使用自带的nyquist命令，所得图形不全，而使用nyquist1函数，图形可以完全显示。&br&绘制出Nyquist图后可以通过劳斯判据（&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//www.engr.usask.ca/classes/ME/431/notes/Note_15-2006.pdf& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&The Cauchy Criterion&/a&） 来判别系统是否稳定。&br&&p&下节：控制器设计中的状态空间法&/p&&p&------------------------------------------------------------------------------------------&/p&&a href=&https://zhuanlan.zhihu.com/control-system& class=&internal&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&zhuanlan.zhihu.com/cont&/span&&span class=&invisible&&rol-system&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&
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6.状态空间
控制器设计中的频率分析法（Frequency Methods for Controller Design）频率法将系统的分析拓展到了频域，为问题的解决增加了一个维度，尽管…
&p&储能行业，我是做钒电池的。这个行业知道的人不多，化学，化工，材料，电力和我们都有交集，然而学这些的人听过钒电池的也不多。16年对钒电池储能来说是个值得纪念的一年。因为中国开建了世界上最大的化学储能电池（200 Mw/800 Mw/h）。还记得14年出国的时候我还在感慨，澳大利亚有一个70Mw的项目，公司什么时候能有这么大的项目，那真是不枉这么多人这些年来的努力了，没想到两年不到，国内传来喜讯，200Mw的项目谈下来了。这个世界最大的化学储能站的储能部件完全是用的钒电池。钒电池非常适合大规模储能，有兴趣的同学可以自己上网看看资料（但是网上的资料其实不是很靠谱，真的非常感兴趣的可以私信我，我告诉你你能看到的资料那些是过时的，哪些是错误的）我很骄傲这个200Mw的项目，因为这个项目中涉及到的所有零部件，只有电堆中的半透膜是进口的，剩下的都是国产化。半透膜国内也可以做，但是还没那么稳定，希望以后这个部分也可以实现自主化。这个项目选址在大连。因为大连属于辽宁电网的薄弱环节，而且沿海，电力设施受到环境威胁比较大。有了这个电池之后，不但可以用来调峰，稳定电网，还可以在大连受到较重自然灾害，电力受损的情况下提供紧急电力，200Mw可以供应包括银行，军队和交通等大连一类供电的需求。保证在灾害性气候的情况下提供紧急供电。而且这个属于试点，如果运行流畅，效果明显，可以推广到其他城市。&/p&&p&风能和太阳能其实很需要这类储能设备的搭配。首先是风能，很多人可能听说过弃风，因为风力发电机发出来的电可以称为垃圾电，非常不稳定，对电网有很多的影响，而且发电量难控，与用电高峰协调难，通过储能设备是可以缓解这些矛盾的，风力电站发出来的电可以存在储能系统中，然后再释放到电网里，这样通过储能系统释放的电非常可控，什么时候用，用多少，都是电网说了算。可以在一定程度上解决弃风现象。太阳能电站也是，想想星爷的国产凌凌漆里面那个达文西的手电，有光的时候会亮，没光的时候一定不会亮。有光的时候太阳能电站可以发电，没光的时候肯定不能发电。那没光的时候用电怎么办呢。储能可以解决，白天用不完的电储存起来晚上再用。这个里面的涉及的细节太多，就不细说了，我想给大家留个印象就是这个储能很重要，以后也会越来越重要，因为现在太阳能发电成本真的是太低了。而且中国主要的发电方式，火力发电，对环境压力太大。&/p&&p&16年也有风电站和公司合作，建立风电储能系统，防止自己被抛弃。下一步公司会和太阳能公司合作，建立太阳能储能系统（有一种太阳能热点，发电储能集于一身，但是技术要求很高，成本也非常高，还是试点之中），这个电池有没有缺点呢，有，目前看来，有点贵，为什么中国建立了世界最大的这个电池呢，因为中国政府有这个钱，建立这个储能电站单单从经济上算，老实说，不划算，但是由于这个电站的建立，使得这个行业可以发展下去，随着这个行业的发展，成本会越来越低，不久的将来，成本就会低到从经济上也划算的地步。而且建立这个电站可以用于紧急供电，减少了备用紧急电源的需求，可以用来调峰，降低了峰值发电功率的要求。技术储备，可以用来以后为别国建设，就像高铁。提高了风力发电和太阳能发电的使用率，降低了对火电的需求，对环境也有好处。反正从长远看，是非常划算的。然而这么划算的东西，在美国是比较难做的，国内一个项目就200Mw，10Mw的项目也很多。然而我在美国做着同样的东西，（实际上电解液更加先进）你猜我们一年能卖多少，哈哈哈，15年1Mw， 16年2.5Mw，17年有个德国的大项目，10Mw， 而且所有的电堆和电解液都是国内生产的，我们这边买过来集成化。（但是很多专利是美国公司的）因为这边的电力企业不会考虑那么长远，先赚钱再说，反正我在这边两年有余风大或者下雪停了四次电了，交通灯都没电，修好了也要好几天，这事要是国内发生估计当地电业局副局长乌纱帽就该不保了，顺便情妇什么也被曝出来什么的。在美国也有几个大项目，不过是军事基地用的，先不讲了。说的比较没主线，凑活看吧，有什么问题可以问我，我会找时间补充的。（16年和在美国和我们竞争的一家企业被干倒闭了）&/p&&p&我要去交opt extension申请了。太开心了&/p&&p&02/03/2017&/p&&p&对钒电池和储能有兴趣的人很多，那我就来分享一些比较基础的知识。
钒电池原理百度也好，google也好都可以找到。我就不赘述了。
讲一讲钒电池的优劣势。
我本来写了一大段可是想了想，读这个回答的读者大多对电池原理没太多了解。我决定由简单的方式来描述问题。（先讲结论，再讲细节，图个新鲜的看结论就够了，相关专业的人可以略微看看细节，感兴趣的可以详细讨论）
首先讲结论，
钒电池适用于大规模储能，多大规模呢，目前认为十到几百兆瓦最合适，在这个范畴内性价比最高（经济，环保，安全性）。
能不能用于单个医院，军事基地，学校紧急电源呢，可以，但是没必要。因为这些地方可以备有应急发电机，完全可以满足需求，再者国内停电频率很低，钒电池属于劳苦命，你让他天天干活，他一般不出问题，你让他闲着，容易出问题（不运作时涉及到漏电电流，局部温差，等等问题）（也可能是因为他自己觉得老子跑一万个循环都没问题，你一年一个循环都让我跑完，然后闹情绪什么的），从经济上看也不划算，几百万买个电池放那一年用一次，谁审批买的可以调查一下他是不是有情妇了。但实际在美国，我们还真的卖出一套系统给医院（纽约），两套给军事基地（加州）。纽约医院为什么买我不知道，加州军事基地买是正常的，因为他们需要每天都用（我会在细节方面分析为什么）。
那和水利储能相比（都是十几到几百兆瓦级别）有什么优势呢。水利储能首先要地势允许，不是什么地方都能见，要水源充足（比如十年一遇枯水年，那这年当地就跪了），地势要有落差，因为水利储能要把水的重力势能转化为动能再转化为电能。储能效率我没研究过，不过感觉不会很高（有内行可以给我讲讲）。成本我没有估算过，但是钒电池成本已经敢和锂电池叫板了。（本来完胜，妈的这几年特斯拉超级工厂直接把锂电池价格拉的像跳楼一样，每次在美国聊项目都要和特斯拉比，后来发现这货太贱了）
钒电池什么时候能家用呢。我看算了。首先钒电池储能密度低，体积大（但是在大规模储能方面不是问题，细节讲为什么），电解液是2345价钒的硫酸（硫酸 盐酸）的溶液，国内公司电解液成分不方便说，但是我们在美国用的电解液pH小于1，也是就有毒物质溶在强酸中，把好几吨这东西放家里，怕不怕。那有同学问说好的环保新电池，为什么这么毒这么可怕。电解液可怕，可是又不是给你喝给你洗澡的，而且电池全密封（有同学问是不是正极剧毒，五价钒的确，但是水银剧毒，水银温度计还不是经常插入体内）。
锂电池技术这么成熟，（说在前面，很多地方是举例，数据不百分百精准，因为涉及行业机密，还涉及到我也不是很懂得地方，哈哈哈）为什么不用锂电池大规模储能呢。这就要从电池原理讲起了。要克服的困难比较多。首先是单个锂电池储能少，想要大规模储能，就要超级多单电池放在一起。做锂电的应该知道锂电池的均匀性一般（每个电池都很有个性，个别的特别有个性不喜欢和别人一样，同样充电条件下大家端电压都是3.5v的时候，她非要3.8，然后别人都没问题，她由于端电压高就开始发热，电池一热，就容易胖，还容易起火，脾气不好的直接就炸了。你想呀，一个手机电池炸了，可能烧伤了大腿什么的，这要是大规模储能的锂电开始起火爆炸。能留个大腿将来辨认尸体就很好了）前面是夸张点的玩笑，但是锂电池目前为止还比较难克服均一性不好的问题，而且易燃易爆，不可过充过放，循环寿命短，能量功率比单一（这个其实知道的人不多，同样功率的电池，锂电池的总能量是有限额了，钒电池是没有的，原理细节后面说）
钒电池做不了动力电池， 只能做储能。储能其实也有很多应用，对电网的修峰（削峰填谷，用电量少的时候储能系统充电，用电量大的时候储能放点，减少电能的浪费，稳定电站的输出）
突然发现前面拖的细节有点多，在聊钒电池细节之前，先来说说锂电池。对于锂电池我也了解一些，因为我导师是曹国忠教授，曹教授对锂电的研究还是比较深的，做锂电或者学纳米的应该听说过，组里面做锂电的同学很多。所以各种锂电池我都知道一些。举个例子，大约大半年前，国内公司的一位财务总监过来开会，因为工作有往来也有私交，所以我接待他，下飞机不久他就问我，现在国内石墨烯电池非常火，你觉得怎么样，值不值得投资。我说细节和原理我不跟你说，你就记住，石墨烯现在炒概念，你想赚钱可以跟着炒，但是不要做长线投资，钱进去滚一圈赚了马上撤，他说他兴趣不大，但是他投行和证券很多朋友都在问，他就帮忙问问。后来石墨烯又火了一小段时间，然后就承认了炒作造假什么的，消息一出，我转发新闻给他，他很感谢我的提醒。前段时间还会看到大规模石墨烯投产的消息，我毕竟不是石墨烯内行，不能过多评论，但是我挺担忧的。有的人评论说石墨烯行业像极了之前光伏行业，可是说实话，光伏之前很挣扎但是现在发展的已经很可以了，石墨烯什么时候应用能赶上现在的光伏我觉得就非常牛逼了。&/p&&p&讲钒电池为什么这么牛逼，因为钒电池的能量存在电解液里面，能量的多少直接正比电解液的量，最牛的地方是电解液的量是完全可控制的，因为钒电池电解液不像锂电池电解液必须在电极之间，钒电池电解质大部分是单独储存的，电池运作的时候，储存罐中的电解液经过管道流入正负电极之间，经过了充放电反应之后又源源不断流回储存罐，不停地循环，所以你想要多储能，简单，多建几个储液罐。所以功率由电极（电堆）控制，而总能量由电解液控制。因此同样是200Mw的功率，锂电池的能量可能是400-500Mw/h，钒电池可以很随意，400-2000Mw/h供你选择。大连的项目选的是800Mw/h，因为预计城市如果遭到自然糟害导致断电，可以在四个小时内紧急修复，因此选择了可以供4个小时用的能量。（建立在美国估计要40个小时才够用）水利储能电站应对自然灾害也比较难，不考虑地震震塌了水电站（我们有防地震的预案，在美国卖的产品是防8级地震的），水利储能电站到市内（不能在城市中间建立一个吧）也需要一长段电力运输系统，在自然灾害来临的时候也可能会遭到破坏，建在城市中心的储能电站到用电户的距离短得多，遭到破坏概率小一些。国内做钒电池的有几家，专门炒概念的也有。炒概念的挺讨厌的，他把资金吸纳之后并没有真的投入钒电池建设之中，反而让我们有的时候资金方面捉襟见肘。还好政府及时的支持了一把。你在网上看到的图片一般都没有我们的系统先进，为什么这么说呢，因为我是看过很多系统的。我们一套系统（500kw/2mw/h）的系统，出厂检测标准有73页，一个系统有近千个多个各式各样传感器防止系统出差错（温度，压力，流量，漏液，单电池电压等等），感觉很繁琐是不是，其实操作很简单，可以在手机上控制，点击充电或者放电按钮，选择功率，就会开始充放电，还会告诉你按照这样还能充放多少电。是不是挺牛逼的。一旦有什么问题手机马上就会报警，然后系统自动停机，等解决故障之后再开机。&/p&&p&虽然讲了这么多钒电池牛逼的地方，但实际只能用于大规模。动力电池什么的还是要靠锂电池，将来如果有新的动力电池取代锂电池我认为会是燃料电池，小型核能什么的，路很远，你我是看不到了感觉。有同学感慨手机电池真垃圾，不耐用。这个是没办法的，能量密度大的不安全，你总不想搞个手机能当手雷用吧。锂电池通常情况下在400个循环（满充满放算一次）之后储能能力就降低到原来的80%左右，而且高温下使用和低电量下使用都会给电池造成不可逆的损伤。所以手机电脑过热了歇一歇，快没电了记得充电，长时间不用的话电量在50%-80%电量下储存会有一定帮助。科研和实际应用差距很大，比如你看到了某某公司锂电池可以超级快速充电，问问他能量密度怎么样，能量密度大的问问他快速多少个循环后产生衰减，衰减比别的锂电低的问问他安全性能如何，会不会脾气不好，安全性能也好的再问问多少钱能做一块，价格不高的问问工业化生产的可行性，这些都提高了才真的能用的上，少一个都不行。&/p&&p&寿命方面是钒电池最大优点，前文提到了，一般都是设计的10000次以上的循环，电解液问题不大，电堆（电极）会不会衰减另说（取决于用的材料），效率比锂电是低一些的，大规模情况下真的用起来比锂电好用，谁用谁知道。前段时间在美国一个项目，这个项目的出资方买了我们电池，又买了一套锂电池系统，都是2Mw的，我们由于各种原因，晚交付了三个月，今天终于全部正常运转了，然后我试探的问了问同期建设的锂电池，他们还在解决问题，我就放心了。国内一套储能系统也是锂电钒电都有，锂电起了两次火之后就不用了， 钒电池虽然用的断断续续但是一直没问题，还在正常工作。&/p&&p&还有什么问题可以继续问我，我可能私聊回你，可能更新回答，可能直接回答你。&/p&&p&02/13/2017&/p&&p&首先抱歉拖了些日子才来回答大家的问题，首先祝大家情人节快乐。在上周本来写了很多，但是不知道为什么知乎没有给我保存，我很难受，因为打字挺累的（不知道为什么突然少了五千字，可能是和换电脑有关？）。无论怎样，我再写一下吧&/p&&p&各位知道的储电方式很多。物理方面的水利，压缩空气，飞轮什么的，化学方面有锂离子电池，液流电池（全钒，纳硫），燃料电池（氢气，甲烷，固态）。这么多种方法如果问哪种储能最好，我只能说，要分情况，就像找女朋友，适合的才是最好的。储能这些年可谓百花齐放，因为大家都看到了这方面的需求，都想进来分一杯羹，而且科技的发展是比较难预料的，很多种储能都有前景，也都有自己需要克服的技术难题，有些难题是可以通过一定的努力在可见的未来解决的（比如钒电池由于电解液酸性非常强，所以电解液接触的所以才来必须抗酸性很强，材料的选择可以通过实验来解决，这个实验是要人力物力），还有一些问题是需要通过很长时间的努力可能可以解决的（比如工业上石墨烯掺杂的均匀分布问题，钒电池电堆效率由于材料自身原因会产生些微递减问题），还有些问题是在原理上就决定了非常难以克服的（比如钒电池想达到锂电池的能量密度）。从国家角度来讲，首先要大力发展已有的成熟技术，满足短期需求，还需要扶持有前景的新兴技术，为技术储备和下一代成熟技术做好铺垫，比如光伏回购电价，就是光伏发一度电卖给电网的价格，这个价格一开始是要比电网卖给用电单位的价格高的，就是电网在做亏本买卖，光伏发电越多电网亏得就越多，那为什么做亏本买卖呢，因为要把这个行业推动起来，一个行业一开始由于技术成本高，原料成本没有优化所以就会使得整体成本很高，高于市场可以接受的范围，如果这个行业很明显有很好的前景，可能会有大公司进行长期投资，但是如果前景不明显或者需要的前期储备太多，很多公司就会考虑是不是把钱投到房地产更好一些。光伏在国家的推动下（正面推动），现在成本已经大幅度下调，在16年我看到发改委对光伏电价的调整意见之后（国家收购光伏发电给企业的电费整体下调了约30%，就相当于通过光伏发电卖给电网的企业，一下子就失去了30%的利润），我考虑其中原因只会是有两个，一是国家对这个行业的支持放缓了，第二个可能是这个行业已经可以独立了，即使下调30%，企业也可以很好的存活了。后来在我老板的指导下（我老板以前是做科研的，我们公司的成立就是建立在他当年在西北太平洋国家实验室的成果），我看了一下光伏产业的最新报价，果然是成本大幅度降低。这种扶持企业使能度过创业初期的困难时很值得提倡的，但是不幸的的是这样也容易被聪明的中国人钻空子。前段时间对电动汽车的补贴，就成了一些人的摇钱树，不知道这些补贴对真正想发展动力电池的企业有多少帮助，不过在其中浑水摸鱼专门赚国家补贴的我知道的就有挺多的。说道成本下降就不得不说到特斯拉（再次吐槽知乎，我本来很有条理的讲故事，结果没保存上，再写一遍就很懒的整理逻辑了，导致了想哪说那的文风。）&/p&&p&特斯拉另外起一段，有些朋友知道特斯拉使用的日本电池，他一开始是不生产电池的，但是那已经是过去式了，在发现生产电池的利润空间之后，特斯拉就开始了他自己的电池生产之旅。就和我所在公司一样，一开始生产产品，所有的东西都是买来的，自己装起来，后来发现，有些东西贵的离谱，自己努力也可以做，于是就有了一个又一个的配件生产项目。特斯拉的超级工厂对我们影响很大，因为特斯拉现在也接兆瓦级别的工程，行业竞争是压力也是动力，友好的竞争环境更多的是促进行业发展，然而怎么定义友好却是有学问的。锂电池用于大规模储能（差不多五兆瓦以上吧）面临的困难不是靠简单的科研可以完成的，前面介绍了锂电池面临的问题。我有接近一年没有关注锂电池最新的文章了，不过我感觉我错过的并不多，我在华盛顿大学的导师在一年前已经开始试探新的科研方向了，比如锂空电池，他觉得锂电科研接近摸到天花板了吧，可是在这边的另一个教授，西北太平洋国家实验室的刘俊教授去年拿到了一个五千万美金的锂电科研项目，可能还是有很多人对锂电池的发展有信心的。（这个项目政府和特斯拉貌似都出了钱）。如果你看到新闻说哪个哪个实验室做出了超级锂电池，可以快速充电，那你需要问一下这个电池的能量密度如何（单位体积能存的电量），如果能量密度高你要问问快速充电对电池衰减有多大影响（有的电池允许快速充电，然后不到一百个循环电池就挂了），然后再问问过充过放对电池的损伤有多大，再问问工业可行性如何（材料是不是特别贵，过程是不是复杂到只能实验室生产不能工业化生产），举个例子给你们听，硅基锂电（负极材料），理论能量密度巨大无比，各项优异数据摆在台面上非常华丽（我前女友在上交博士项目是这个），有一个小小的缺点，不做锂电的人比较难想到，就是充电的时候吧，电池会膨胀，硅基会膨胀300%，如果仅仅是膨胀或许可以忍，因为还可以通过电池的大小来看是不是充满电了，拿尺子量一量电池大小就知道还有多少电，是不是黑科技，但是这种膨胀会导致很多问题，比如内部结构坍塌什么的，造成电池失效。我以前做过一个这样的汇报，我在汇报的时候开玩笑说这种电池可以给变形金刚用，反正也要变形。我们组以前会通过改变电极的微观结构来提高电池效率发文章。因为以前是做纳米出身，所以控制微观结构方面有经验，比如做成花型的，然而这些文章用在工业上的不多。要是锂电真的能有所突破，完成了以前吹得牛逼，我觉得我可以考虑跳槽，哈哈。如果锂电池可以克服均一性问题（可以从两个方面解决，一个是单电池生产，一个是运行时候的电池管理系统调控）和寿命问题的话（包括多次循环后容量衰减，过充过放损害电池问题等），锂电还是可以考虑大规模储能的。锂电池是非常优秀的动力电池，但是也是有其问题的，比如锂矿储备问题之类的，有兴趣的同学可以算算全球车辆锂电化需要多少锂矿支持，再看看锂矿储备。钒电池也存在这样的问题，这个项目没有得到比尔盖茨的支持主要原因是钒电池不能在储能上做到一劳永逸。&/p&&p&有些东西是不适合写出来的，因为不知道谁会看，老板看到了可能觉得我不好好上班写什么回答，竞争企业看到了可能会说原来还可以这么解决这个问题，所以钒电池细节我就不讲太多了。我可以稍微讲一下我在学生时代的科研，我以前试着做过提高钒电池电解液能量密度，钒电池能量都存在电解液里面，提高了电解液中钒的溶解度，就可以提高能量密度（还可以通过提高钒的使用效率），2345价钒中5价钒的溶解度最低，是限制能量密度的主要因素，我当时的工作是制作纳米五氧化二钒，让它稳定存在于电解液体系之中，并且随充放电过程溶于电解液中或者以纳米形式析出（不能聚沉），这是远大目标第一步，最终是做成类似胶体电解液，大幅度提高能量密度，使得钒电池在能量密度上可以和锂电叫板。后来我放弃了，一来是的确比较难，再者是其实没什么ruan用，因为这种电解液对整个系统的要求太高，现代钒电池企业的工艺难以完成，再者，能量密度那么大干嘛，要多储能不会多买点电解液啊，反正电解液也要收费。&/p&&p&再来说说买电池的人真正关心的话题，价格。价格在一定程度上决定了一切。然而说到价格，问题就来了，单价如何定义。一般情况下我们是用每千瓦小时价格来做对比。对于锂电池，这种对比很直观，因为功率和能力比比较固定。对于钒电池，这种定价需要加一些前缀。比如我们公司报价的时候，发现为什么其他公司可以报比我们成本价都低的价格，是他们亏本卖恶意竞争嘛？还是真的他们成本控制如此只好，远远领先我们？都不是。我们是按照电解液是电堆满功率四小时报价的，就是说我们的1Mw功率的电池标配是4Mwh的能量。而有的公司定报价的时候按照八小时报价，1Mw功率配8Mwh电解液，这样的话PCS不用换，电堆不用换，所有辅助系统都不用换，就只把电解液的量加倍，算单价的时候就会便宜很多，比如电解液占总造价的30%，那么什么都不变，从4小时变成8小时，成本就是原来的65%，报价比我们低就再正常不过了。在评论中居然还有人知道Imergy这家公司，这家公司曾经是我们在北美的主要竞争对手，然而我们还没有发力，它自己就倒下了。它的失败对我们来说是教训也是警醒。它的报价通常会更低，因为它的商业模式不一样，它报价是电堆和附属设备属于卖给你，电解液不卖，租给你，因为这个电解液的确是可以用多少年都行，哪怕有杂质或者出了什么问题，稍微加点东西就能调回来。这个方法很好，首先价格下来了，竞争有优势，然后是电解液回收处理解决了，买电池的人在报废电池之后不必担心这些电解液，卖电池的回头电解液回收还可以循环使用。然而有一个问题，就是公司需要更多的投资，因为有资金压在电解液上，这就对公司的财务压力比较大，如果公司有钱这当然是好方法，没钱的话，hmm，斟酌一下吧。imergy在科研和生产方面投入了一亿美金，然后一个真正的产品都没有，拿下的项目有，最后也没交付。他们公司倒闭是因为他们背后的母公司倒闭了，他们失去了资金来源，而他们的运营模式需要更多资金投入，所以母公司一倒闭，他们就倒闭了。也有考虑过收购他们公司，他们公司除了在某些技术方面可能更加有经验外，还有一个值得我们考虑的地方，就是他们拥有某项核心技术在印度的使用权。后来想想去印度卖电池，hmm，不知道那边电池开不开挂，就算了。说道这些不得不再说锂电池了，我们的报价都是到家价格，包括一切附属产品，还包运，包安装调试，包售后服务，反正一条龙，说多少钱就是多少钱，然而特斯拉报价的时候，就报锂电池价格，那BMS呢（电池管理系统），那PCS呢（变电系统），这些都贼贵贼贵的。我回头给公司提个建议，就报电堆价格，卖了之后买家问，怎么用不了啊，是用不了啊，你没买电解液啊，买了电解液还用不了啊，是啊，你妹BMS和PCS啊，再收点调试费什么的（开玩笑的），不过报价的这些手段很需要注意，陷阱太多，我觉得我们公司太老实了。（很多人买电池但并不懂，单看报价就觉得尼玛钒电池这么贵，剔除，其实看怎么算，有些算法锂电划算，有些钒电划算）&/p&&p&商业模式也值得一谈。商业模式在国内和国外是不一样的，现在钒电池在国内可以吃政策，价格下来之后可以纯商业运行，然而在美国，能吃的政策不多，就看你能给客户带来多少利益，别讲那么多环保啦，未来啦，稳定啦，一切向前看齐。&/p&&p&我平时做技术方面的工作比较多，但是市场，政策方面我也都会关注。不知道国内的IT有没有这么火，反正我周围的无论科研还会找工作，反正和IT挂边的都很火，可能是因为西雅图的IT 太发达了。最近有几家公司要为我们的电池进行模拟，就是编程序模仿电池的运行，找到潜在的问题什么的，我们公司有专门的编程人员，负责电池的控制系统的编程，虽然这些企业或者机构给了我们很好的愿景，但是我感觉有点不实用，刚刚微软的一个工作组来公司考察，看看有没有合作的机会，我觉得最好的合作机会是卖他们一整套设备让他们回去分析变量进行编程吧，哈哈哈。&/p&&p&讲一些市场方面的事情，首先从国内讲起吧。这些都是我自己认为的，欢迎相关的业内人士进行斧正。国内的储能客户主要是三个，一个是国家各级电网系统，一个是新能源公司，还有一个是大型用电企业（需要降低容量电价和吃电量电价差）。国家电网主要解决的是修峰填谷，最好还有应急储能功能，在这个层面上，大型的物理储能感觉会有优势，因为规模巨大，在国内大电网环境下，超大规模的储能物理储能会有价格优势，但是需要克服的技术难题可能还有一些，比较成熟的抽水储能需要看地势和水资源。各个城市自己的储能我认为化学储能有优势，技术成熟，对环境适应性强（因为可以建在室内，所以温度默认可控，化学储能都对温度有要求），可以灵活运用。对于新能源公司，比如风能，太阳能，他们需要修峰才能并网，在弃风的大环境下，没有储能配套的系统会被先淘汰，使得很多企业寻求储能合作。大型用电企业不但可以通过储能系统在用电高峰期低峰期价格差来省钱，还可以通过储能系统来节约容量电价（企业用电是有电量电价和容量电价的差别的，电量电价就是生活中的电费，而容量电价是根据企业最大的用电功率定的价格，因为你的最大功率越大，电网要为你准备的功率就越大，你用不用电网都要为你准备这些，所以成本高，因此多收费，有了储能系统就可以削减最大功率，从而省钱）因此很多大型用电企业也在考虑自己上储能系统。&/p&&p&在美国，高峰期和低峰期的电价差比较大，也存在容量电价，因此可以考虑储能补偿电价的方式来发展。美国的发电企业小而多，很多需要储能来应急或者修峰填谷。美国一些州的发电企业由于政策影响，不得不建立储能系统，比如加州规定了电厂的备用能源不可以使用石油（煤矿）能源（新建电站必须有一定比例储能），这就使得加州的储能市场暴涨。华洲政府鼓励新能源，因此购买新能源政府有补贴，算起来很划算，所以前景也不错。还有些地方自己必须有储能，比如军事基地，所以自己修储能。&/p&&p&最后讲一下川普上台对我的影响。在公司层面，我们新能源企业是川普非常讨厌的，因为无论是石油巨富阶级还是美国本土矿工都是川普代表的，新能源崛起影响了石油企业的发展，也使得很多美国本土矿工失业（大量煤矿关闭，重开煤矿可以提高就业率），所以他很早就提出了改革现行的能源发展方向，这其中有个小故事，美国能源部一批领导在大选统计选票那天在日本开能源会议，然后看到选举结果之后直接就把剩下会议搁置了，因为没必要开了，讨论什么结果都没用，都要推到了重来。虽然美国大环境对新能源有限制，但是由于各个州自制，很多法律法规和一部分经费使用时州决定的，因此在民主党占优势的华洲和加州我们还是有市场的。这几天中美高层开始接触，但是我老板还是担心中美贸易战争，我们的原材料都是来自中国，一旦提高关税，对我们的影响很大。对我个人而言就是不知道以后工作签证和绿卡会不会改革，不过看起来影响不大，公司领导阶级普遍支持希拉里，而工人阶级据我所知大都投了川普。反正前景不是很明朗。&/p&&p&这次先讲这些，还有什么有兴趣的地方或者想探讨的话题可以问我。我有的时候回复的比较慢。&/p&&p&我接下来讲的东西要跑题了，因为这些不是2016发生的事情，大都是2017的事情。&/p&&p&虽然2017刚刚过去四个月不到，但是变化还是很多的，之前一直在和德国谈判的项目终于敲定了， 合同也签好了，签完了合同反而觉得没那么激动了，因为突然发现要做的事情好多，产品重新设计，原材料从新选购，一切熟悉的东西都要打乱重来。这个项目一波三折，一开始快谈好的时候投资人跑了，新投资人到位之后关于要不要保证金又开始了拉锯战，后来又关于怎么付款开始了探讨。后来国内的行业巨头大手一挥，去他妈的，和你们外国人谈买卖真是墨迹，都别逼逼了，老子投资就ok了吧，于是这个德国的储能项目最大股东变成了中国人。具体细节我就不多分享了，因为这块市场非常大，国内已经决定开始进军，我就不方便多说。项目签订之后就是生产了。关于生产就是很尴尬的事情。之前我们建好了一个2Mw的项目，离我们公司就几十公里，开车半小时就到，可是还是遇到了运输问题啦，现场调试时间过长的问题啦等等。这次德国的项目的签订，使得我们公司长久以来的一个想法进一步向前推进，就是将生产基地搬到中国。&/p&&p&生产基地搬到中国有两个好处，一个是可以将生产成本大幅度降低，还有一个是非常容易提高产能和生产效率。生产成本降低是由以下几个原因的，首先原材料基本来自中国，生产基地在中国会剩下一笔运输费用，比如德国项目如果再美国组建，就是原材料运到美国，进行生产后运到德国，而在中国生产的话就可以直接在国内生产好了运到德国，省时省力省钱。还有一个是生产基地建在中国很多原材料的价格是可以降低的，就是不被骗的太惨，我们很多原材料采基本属于在网上看到信息，打个越洋电话，确定数量，就付款买了，这样其实通常都会被宰的很惨。在国内投产，肯定会解决这个问题，公关采购团队肯定是要建立的。在国内生产，如果原材料有问题可以很快解决，比如电堆质量不合格，不用等两周的运输时间，可能几个小时就能订购拿到新的电堆，人工成本低的难以置信。在国内要提高产能也是非常迅速的，政府都会非常支持，无论是新招员工还是老员工加班都是可行的，而在美国这些事情难的一逼，每天五点工人马上就走了，坐办公室的还会在。还有潜在威胁就是现在中美如果爆发贸易战争，我们的原材料材料价格会被进一步提高。&/p&&p&由于trump的上台，我们很多的项目可能都要搁置一下，在夏威夷的项目最近就放缓了脚步（我还想着交付的时候去夏威夷多住住，就不用浪费我的年假去那里了。）不过国内市场非常巨大，内蒙古有七个风力发电站准备上储能，以提高风能利用率和降低被弃风的危险系数。其中有五个比较有信心用液流电池储能，有一个貌似要用压缩空气，还有一个尚不清楚。甘肃也有很多这样的项目。&/p&&p&现在国内市场非常巨大，因为以火力为主要发电的中国面临的环境压力太大，新能源在目前看来还都离不开储能，而且储能对电网优化也有很大的好处。欧洲市场非常巨大，而且欧洲市场不需要任何正常，单单从峰谷电价差就可以很好的盈利，特别是德国，2020年前废除所有核电的德国对储能的需求非常大，价格非常的诱人。（德国挺惨的，自己要废除核电，可是周围国家把核电站修在边境附近，哈哈哈）日本在钒电池的研发方面一直处于领先地位，特别是日本住友公司，然而日本住友公司要换CEO ，新的CEO 如果砍掉亏损项目的话很可能拿他们的钒电池项目开刀，国内为他们提供电解液的公司在考虑损失自身利益降低电解液价格以维持住友钒电项目的生存，因为现在这个行业处于拓荒之中，少一个拓荒者虽然少一分竞争，但是会打击市场对这个行业的信心。权衡利弊之下希望他们可以继续生存。&/p&&p&锂电池依旧是主流，因为超高的能量密度（电池类）和成熟的技术，目前看来还没有什么能取代锂电池在手机，PC 和动力电池方面的地位，上个月股东大会被老板约谈，希望我可以重回高校再进行锂电池相关项目的学习和研究，因为想开一家非常专项的锂电公司，希望我可以回去帮忙。我很矛盾。再考虑考虑吧，毕竟现在还不是特别想回国。&/p&
储能行业，我是做钒电池的。这个行业知道的人不多，化学，化工，材料，电力和我们都有交集，然而学这些的人听过钒电池的也不多。16年对钒电池储能来说是个值得纪念的一年。因为中国开建了世界上最大的化学储能电池（200 Mw/800 Mw/h）。还记得14年出国的时…
试试看书的时候多用用Matlab？&br&control system toolbox 和Simulink&br&&br&对控制论相关的世界观和方法论感兴趣的话，可以翻一下这本书：&br&金观涛《控制论和科学方法论》&br&&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//book.douban.com/subject/1322336/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&控制论与科学方法论 (豆瓣)&/a&
试试看书的时候多用用Matlab？ control system toolbox 和Simulink 对控制论相关的世界观和方法论感兴趣的话，可以翻一下这本书： 金观涛《控制论和科学方法论》
先看—信号与系统—这本书，清华版还是那本英文大部头都行，然后再来看胡寿松那本—自动控制原理—前8章，再找—现代控制理论—清华版或者英文版大部头，然后回到胡寿松那本。我当初就是看不懂胡寿松在说些什么，然后根据不明白地方找不同版本书对照看，才明白了他老人家良苦用心。不明白的地方和一点晦涩这不是书不好的原因，恰恰这给你指明你该弥补的知识短板。不要觉得自动控制是很简单入门的，多找不同方向书都读一读，对照，这才是入门捷径。希望我表达的还简单?( ? )?
先看—信号与系统—这本书，清华版还是那本英文大部头都行，然后再来看胡寿松那本—自动控制原理—前8章，再找—现代控制理论—清华版或者英文版大部头，然后回到胡寿松那本。我当初就是看不懂胡寿松在说些什么，然后根据不明白地方找不同版本书对照看，才…
1. &a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//usepanda.com/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Panda - Daily News and Inspiration&/a&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/3eeb813ad38e44a0e3ba_b.jpg& data-rawwidth=&2554& data-rawheight=&1352& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2554& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/3eeb813ad38e44a0e3ba_r.jpg&&&/figure&Chrome plugin&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/de98e17c8_b.jpg& data-rawwidth=&2554& data-rawheight=&1352& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2554& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/de98e17c8_r.jpg&&&/figure&iOS app&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/98eafb7d3e9f3a0b57d7_b.jpg& data-rawwidth=&719& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&719& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/98eafb7d3e9f3a0b57d7_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/e5bcdf43bb9ad5d4fc9737_b.jpg& data-rawwidth=&719& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&719& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/e5bcdf43bb9ad5d4fc9737_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/be2db4b2a3e7ab11eb7005_b.jpg& data-rawwidth=&719& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&719& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/be2db4b2a3e7ab11eb7005_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/608bab31d9e164e8dfeeeaf4f78ff92a_b.jpg& data-rawwidth=&719& data-rawheight=&1280& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&719& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/608bab31d9e164e8dfeeeaf4f78ff92a_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/f248bc3af36d8d6eb28c2fd2d0b973ce_b.jpg& data-rawwidth=&750& data-rawheight=&1334& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&750& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/f248bc3af36d8d6eb28c2fd2d0b973ce_r.jpg&&&/figure&&br&内容太多，我保证你看不完，挑几个自己喜好的。&br&Sidebar、Designer News、Dribbble、Behance 是我平时看得比较多的。&br&&br&2. &a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//dailyui.co/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Daily UI&/a&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/cacc26ff24bde99ab289b2_b.jpg& data-rawwidth=&2429& data-rawheight=&2235& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2429& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/cacc26ff24bde99ab289b2_r.jpg&&&/figure&你会收到这样的邮件：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/920fbc5eb11f39c2693aa_b.jpg& data-rawwidth=&1272& data-rawheight=&1442& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1272& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/920fbc5eb11f39c2693aa_r.jpg&&&/figure&还有这样的周报：&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/3f38aedca20eb608802bacddc6163009_b.jpg& data-rawwidth=&1462& data-rawheight=&7445& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1462& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/3f38aedca20eb608802bacddc6163009_r.jpg&&&/figure&&br&3. &a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//uimovement.com/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&UI Movement - The best UI design inspiration, every day.&/a&&br&大部分都有动画的&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/8ceb035cda3eec9aa00d33_b.jpg& data-rawwidth=&2554& data-rawheight=&10054& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&2554& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/8ceb035cda3eec9aa00d33_r.jpg&&&/figure&&br&好在邮件里还能找到周报：&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/dd45daeed09_b.jpg& data-rawwidth=&1513& data-rawheight=&4564& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1513& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/dd45daeed09_r.jpg&&&/figure&
1. Chrome plugin iOS app 内容太多，我保证你看不完，挑几个自己喜好的。 Sidebar、Designer News、Dribbble、Behance 是我平时看得比较多的。 2.
你会收到这样的邮件： 还有这样的周报： 3.
谢邀。&br&&br&&u&&b&风电、光伏等新能源可以直接并入电网么？&/b&&/u&&br&&br&必须可以，现在国家推广新能源都到了丧心病狂的地步了（如下图），你让他不并网？咱国网一直以来对新能源的公开态度就是八个字： “全额收购，优先调度”，妥妥的。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/dd52c269a4e5de3fe723_b.jpg& data-rawwidth=&342& data-rawheight=&458& class=&content_image& width=&342&&&/figure&&br&&b&&u&态度首先是明确的，必须并网，那并网之后，还有哪些问题？&/u&&/b&&br&&br&首先预告一声，那些小问题，可以解决的问题，一概不提，比如哪条线路过了，哪台主变超了等等，统统可以当成是国网给新能源的福利，请笑纳。&br&&br&仅说些目前没有很好解决的问题。&br&&br&新能源并网可分为两类：1）大规模集中式并网
2）分布式并网&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/edacd802d7181_b.jpg& data-rawwidth=&569& data-rawheight=&359& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&569& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/edacd802d7181_r.jpg&&&/figure&大规模集中式并网和分布式并网，在接入电网电压等级，输送容量，对电网的影响等方面，显然是显著不同的，有点类似大超市和小门店的感觉，所以分开来说。&br&&br&&b&======大规模集中式并网存在哪些问题？&/b&&br&&br&对此问题的答复，再次厚颜无耻的引用我的这个回答：&br&&a href=&http://www.zhihu.com/question//answer/& class=&internal&&千万级的大风电并网都存在什么问题？ - 严同的回答&/a&&br&&br&主要是调峰和调度的问题，上述答案里有详情，不表。&br&&br&本答复对大规模并网不感兴趣，主要针对分布式并网的问题。&br&&br&&b&======分布式并网存在哪些问题？&/b&&br&&br&我国目前的分布式能源发展非常缓慢，导致很多高渗透率并网才发生的问题一点都没有凸显。&br&&br&&b&&u&当然，和大规模集中式并网类似，调峰和调度问题依然是分布式并网的最主要问题，分布式电源量更多，更细微，更复杂，平台需求更高，对储能的依赖会很高。&/u&&/b&&br&&br&除此之外，还有以下问题。&br&&br&&u&&b&1）双向潮流引起的问题&/b&&/u&&br&&br&传统配电网是单向电流流动，配电网只接收负荷。大量接入分布式光伏发电后，传统辐射状的无源配电网络将变成一个充满中小型电源的有源网络，潮流开始双向流动，这是最根本的问题。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/4dcdbdac8a25a5cd72f04_b.jpg& data-rawwidth=&851& data-rawheight=&423& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&851& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/4dcdbdac8a25a5cd72f04_r.jpg&&&/figure&&br&&br&潮流的变化，对配电网的规划设计、信息采集、运行方式、保护控制等影响很大。&br&&br&就拿保护来说，潮流的改变，一会导致本线路保护的灵敏度降低及拒动(下图2)； 二会导致本线路保护误动； 三会导致相邻线路的保护误动并失去选择性（下图1）； 四会导致重合闸不成功。&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/642aec8ea0a54943d8ccc1e861efeeaa_b.jpg& data-rawwidth=&547& data-rawheight=&311& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&547& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/642aec8ea0a54943d8ccc1e861efeeaa_r.jpg&&&/figure&&br&再比如说，分布式新能源故障时贡献的短路电流，现在的配电网没有考虑到，相关的规划设计都没有考虑过，现在并网方案一般也不会算这个，但是这个对配电网的设计是有影响的。&br&&br&当然这里也存在一些争论，国际上很多人认为：拿光伏电源逆变器来说，对短路电流贡献不大。&br&&br&1999年，IEA-PVPS-Task-5(国际能源署中的光伏技术工作组)在日本曾用4个不同厂家控制电流注入的逆变器连接到一个配电网上的柱式变压器，然后在变压器另一侧进行短路试验。试验表明，短路电流上升不超过故障前的2倍，1-2个周波就隔离了故障。&br&&br&2003年，美国的NERL(美国可再生能源国家实验室)曾做过关于分布式发电与配电网络之间的交互影响的研究。采用以逆变器方式接入的分布式电源，仿真原型建立在13.2kV的中压配电网络上，分布式电源的容量是5MW，研究重点是熔断保护特性。结果表明，当发生单相和三相故障时，以逆变器方式接入的分布式电源对短路电流的贡献很小，短路电流主要来自主网。&br&&br&但是这是个规模问题，以后如果分布式新能源的渗透率搞了，这些问题应该会很大，网络的构架上就存在问题。&br&&br&还有运行控制方面，针对双向潮流引起的复杂的线路保护、有功无功控制，通信等等。&br&&br&&u&&b&2）无功和电压问题&/b&&/u&&br&&br&集中供电的配电网一般呈辐射状。稳态运行状态下，电压沿馈线潮流方向逐渐降低。&br&&br&接入光伏电源后，由于馈线上的传输功率减少，使沿馈线各负荷节点处的电压被抬高，可能导致一些负荷节点电压偏移超标，其电压被抬高多少与接入光伏电源的位置及总容量大小密切相关。&br&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/b9a1fce6b9de323ee1c03c8_b.jpg& data-rawwidth=&570& data-rawheight=&266& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&570& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/b9a1fce6b9de323ee1c03c8_r.jpg&&&/figure&&br&对于配电网的电压调整，可以想到的，一是在中低压配电网络中设置有载调压变压器和电压调节器等调压设备，将负荷节点的电压偏移控制在符合规定的范围内；二是合理设置光伏电源的运行方式。&br&&br&试想一下，在午间阳光充足时，光伏电源出力通常较大，若线路轻载，光伏电源将明显抬高接入点的电压。如果接入点是在馈电线路的末端，接入点的电压很可能会越过上限，这时就必须合理设置光伏电源的运行方式。&br&&br&又比如，由于光伏电源的出力随入射的太阳辐照度而变，可能会造成局部配电线路的电压波动和闪变，若跟负荷改变叠加在一起，将会引起更大的电压波动和闪变。&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/a936d6c756e_b.jpg& data-rawwidth=&524& data-rawheight=&610& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&524& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/a936d6c756e_r.jpg&&&/figure&&u&还是一句话，目前问题没有凸显，但当大量分布式能源并网后，需要通盘考虑这些系统性问题。&/u&&br&&br&&u&&b&3）谐波问题&/b&&/u&&br&&br&分布式发电通过电力电子逆变器并网，易产生谐波、三相电压/电流不平衡；输出功率随机性易造成电网电压波动、闪变； 分布式电源直接在用户侧接入电网，电能质量问题直接影响用户的电器设备安全。&br&&br&这里讨论最主要的谐波问题。&br&&br&谐波问题，目前确实是个比较大的问题，它和诸多因素有关，&u&比如分布式光伏逆变器出厂质量、并网点的短路容量和同一中压升压变下并网的分布式电源总量等等。&/u&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/6af0ca6d2b10c4e52d7b26_b.jpg& data-rawwidth=&592& data-rawheight=&400& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&592& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/6af0ca6d2b10c4e52d7b26_r.jpg&&&/figure&&br&但正因为这些因素，都是可以优化完善的，所以在我看来，谐波今后倒不是个十分严重的问题。&br&&br&有例为证：&br&&br&1998年，IEA-PVPS-Task-5曾经对丹麦的一个80%家庭都安装有光伏电源的住宅区进行测试，发现光伏电源对当地的谐波贡献有限，还不如家用电器造成的谐波多。&br&&br&1999年，IEA-PVPS-Task-5曾在日本对多光伏电源接入到同一配电变压器(住宅区柱式变压器)中的谐波进行测试，使用了多个厂家和多个型号的逆变器。测试结果表明，同类型的逆变器(内在电路和控制策略一致)会造成特定次数的谐波叠加，不同类型的逆变器会相互抵消谐波的注入。&br&&br&英国也在1999年做过类似的测试，测试结果表明：高次谐波衰减很快，低次谐波的变化情况比较复杂。在强网中谐波畸变一般是个常值，而弱网中的谐波畸变一般随接入的光伏电源逆变器个数增加而加重。当馈电线路阻抗值较大时，可使谐波衰减明显。&br&&br&所以，在今后的实际运行中，谐波问题是相对可控的。&br&&br&&u&&b&4）孤岛问题&/b&&/u&&br&&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/7cfd557b99f4436dfc983e42c7475d45_b.jpg& data-rawwidth=&638& data-rawheight=&283& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&638& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/7cfd557b99f4436dfc983e42c7475d45_r.jpg&&&/figure&&br&由于线路故障等原因，断路器QF2或QF3跳开，此时
分布式电源DG和负载L就构成了一个孤岛系统。在孤岛系统中，DG脱离电网后继续运行，独立地给负载L供电，称为孤岛 运行。由于故障跳闸等偶然原因形成的孤岛运行，称为 非计划孤岛运行。&br&非计划的孤岛运行具有偶然性和不确定性，会对系统、
用户和DG本身带来不利影响。&br&&br&目前的做法一般比如，&u&英国电力联合会颁布的G59/1[3]对于容量小于5MW、接入电压等级低于20kV的分布式电源接入电网做了技术规定：对于长期并网运行的分&/u&&u&布式电源，大于150kVA的都需要配置反孤岛保护。&/u&&br&&br&这显然是比较简单粗暴的。&br&&br&&u&&b&对用户来说，供电的中断却给用户带来不便；对发电商来说，利益受到损害；对电网来说，如果分布式电源在孤岛状态下退出，当电网重合成功或故障消除后恢复供电，原来由DG提供电能的用户全部由电网供电，加重了电网的负担，在某些情况下可能造成电网的不稳定。&/b&&/u&&br&&br&所以必须发展合理的孤岛运行，以及更为合理的并网、离网协调控制机制。&br&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/0da0c11b6f3fc05b605b25d8_b.jpg& data-rawwidth=&550& data-rawheight=&317& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&550& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/0da0c11b6f3fc05b605b25d8_r.jpg&&&/figure&&br&还有很多其他的次要问题，比如接地、谐振等等，就不多说了。&br&&br&以上。
谢邀。 风电、光伏等新能源可以直接并入电网么？ 必须可以，现在国家推广新能源都到了丧心病狂的地步了（如下图），你让他不并网？咱国网一直以来对新能源的公开态度就是八个字： “全额收购，优先调度”，妥妥的。 态度首先是明确的，必须并网，那并网之后…
XY~&br&硕士读的是电力电子与电力传动专业，硕士毕业去了上海航天技术研究院下属的上海空间电源研究所（内部称「811」）工作了一段时间，具体的工作就是做航天飞行器电源的设计，下面结合自己以前学习与工作的一些经验与体会谈谈题主的问题。&br&&b&（1）关于「开关电源工程师需要哪些知识」&/b&&br&以一个简单的Buck变换器的设计为例进行说明。&br&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/4c716b633b2f4d5cb70e93_b.jpg& data-rawwidth=&328& data-rawheight=&230& class=&content_image& width=&328&&&/figure&[图片来自：Erickson R W, Maksimovic D. Fundamentals of power electronics[M]. Springer, 2001]&br&设计如图所示的这样一个Buck变换器，需要如下知识：&br&&b&①电路拓扑的原理与设计&/b&&br&电源设计的第一步就是拓扑选型及方案设计&br&&ul&&li&清楚不同变换器所能实现的功能，根据设计要求选取合适的拓扑；&br&&/li&&li&熟知变换器的工作状态，能对变换器进行稳态分析和交流小信号分析；&br&&/li&&li&熟悉变换器的数学模型，能获取变换器稳态输入输出关系和传递函数；&br&&/li&&li&根据变换器的传函，能对变换器进行环路设计；&br&&/li&&li&在环路设计的基础上，分析系统的稳定性（伯德图等）；&/li&&li&熟悉变换器的损耗计算（导通损耗、开关损耗）。&br&&/li&&/ul&&b&②仿真分析&/b&&br&电源设计方案确定之后，可以对其进行仿真分析，已验证设计方案的准确性和可行性。&br&在进行开关电源设计时，常用的仿真软件有&br&&ul&&li&PSIM/Pspice(电力电子建模)；&/li&&li&Saber(数模混合建模)；&br&&/li&&li&Matlab/Simulink。&br&&/li&&/ul&&p&因为上述这些仿真软件各有特色，我的使用习惯是根据仿真需要，选择使用。&/p&&p&&b&③元器件知识&/b&&br&&/p&&p&完成了方案设计、仿真分析之后，就要进行硬件设计，首当其冲的是元器件的选型问题。&/p&&ul&&li&熟悉功率元器件（IGBT、MOSFET等）的特性及使用方法；&br&&/li&&li&熟悉RLC等一般元器件的使用；&br&&/li&&li&熟悉变压器或电感的设计方法；&br&&/li&&li&熟悉滤波器的设计方法。&br&&/li&&/ul&&b&④PCB绘图与制版&/b&&br&&ul&&li&元器件选型确定之后，就是要制版了，这时会用到Protel或Altium designer。&br&&/li&&li&根据设计方案，绘制电源的原理图&br&&/li&&li&根据元器件选型，制作其封装库（有些需要自己制作）；&br&&/li&&li&PCB板布线（需考虑接地、EMC等问题）；&br&&/li&&li&将PCB图交厂家生产。&br&&/li&&/ul&&b&⑤数字控制器的使用&/b&&br&&ul&&li&开关器件的开关信号可由模拟电路产生也可由数字控制器产生，当使用数字控制器时，就需要熟悉其原理及使用方法，常用的有DSP、FPGA等。&br&&/li&&li&熟悉数字控制器的原理&br&&/li&&li&熟悉数字控制器外围电路的设计&br&&/li&&li&熟悉数字控制器的编程语言&br&&/li&&li&能根据相应的调制方式产生开关器件的开关信号。&/li&&/ul&&b&⑥EMC设计&/b&&br&EMC设计贯穿电源设计的始终，涉及到屏蔽、滤波、接地、PCB 设计等层面，对于开关电源的设计非常重要。&br&&b&（2）关于「怎样进行学习」&/b&&br&&b&①基本理论的学习&/b&&br&千里之行始于足下，没有扎实的理论基础，就无法出色地设计一个开关电源。&br&推荐几本自己用过的专业书籍：&br&&ul&&li&Erickson R W, Maksimovic D. Fundamentals of power electronics[M]. Springer, 2001&br&&/li&&/ul&★★★★★内容丰富、讲解详细，体系有条理、逻辑很清晰&br&&ul&&li&徐德鸿. 电力电子系统建模及控制[M]. 机械工业出版社, 2006.&br&&/li&&/ul&★★★★内容类似与第一本书，只不过内容偏少&br&&ul&&li&Maniktala S.精通开关电源设计[M]. 人民邮电出版社, 2008.&br&&/li&&/ul&★★★★与工程实践相结合，很具有指导意义&br&&b&②在实践中学习&/b&&br&在实践中检验所学，在实践中深入学习。&br&当你把一个电路调通，输出符合设计的目标时，那种喜悦是别人无法体会的。&br&不怕出问题，就怕不出问题。在电路的设计、仿真和硬件的制作过程中，每出现的一个问题都是学习的对象，知识的运用与积累也是建立在这样的一个个问题之中。&br&在实践中学习最能提高一个电源设计师的水平。
XY~ 硕士读的是电力电子与电力传动专业，硕士毕业去了上海航天技术研究院下属的上海空间电源研究所（内部称「811」）工作了一段时间，具体的工作就是做航天飞行器电源的设计，下面结合自己以前学习与工作的一些经验与体会谈谈题主的问题。 （1）关于「开关…
&p&好多！从熟悉的开源项目开始。&/p&&br&&b&工具篇&/b&&p&工欲善其事，必先利其器。&/p&&ol&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/mbedmicro/CMSIS-DAP& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&CMSIS DAP&/a&&br&J-Link 用过吧？这是比 J-Link 更强大的存在，集成下载、调试和USB虚拟串口（另一个分支中还有实时电流测量功能），针对 SWD/JTAG 调试接口和 ARM 的 MCU，可配合 Keil 和 IAR 使用（默认支持），也可配合 &a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/mbedmicro/pyOCD& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&GDB Server - pyOCD&/a& 和 GCC ARM Embedded 使用。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/DreamSourceLab/DSLogic& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&DSLogic&/a&&br&好用、跨平台的逻辑分析。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/Seeed-Studio/DSO_Nano& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&DSO Nano&/a&&br&便携手持示波器，谁用谁知道。&/p&&/li&&/ol&&b&平台篇&/b&&p&站在巨人的肩膀上。&/p&&ol&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/arduino& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Arduino&/a&&br&简单，艺术家设计师也可以使用；众多的软硬件模块；强大，通过软硬件加法运算，组合出无限可能。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/mbedmicro/mbed& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&mbed&/a&&br&&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//developer.mbed.org/components/& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&丰富的软硬件资源&/a&，让原型实现很简单，从原型到产品很流畅。有走在时代前沿的在线开发环境，也有 Keil 和 IAR 等集成开发环境的支持。背后是 ARM、ST、NordicSemi、NXP 和 Freescale（两家居然二合一了），还有非常活跃的社区。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/coocox& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&CooCox&/a&&br&针对 ARM Cortex-M 的，不错的SDK、丰富的库和易用的工具。&/p&&/li&&/ol&&b&系统篇&/b&&p&告别裸奔！&/p&&ol&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/RT-Thread/rt-thread& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&RT-Thead&/a&&br&丰富的组件（以太网、文件系统、UI和USB等），良好的中文文档，国内难得的RTOS。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/RIOT-OS/RIOT& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&RIOT&/a&&br&Tickless! 为 IoT 而生，也有很丰富的组件。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/tinyos& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Tiny OS&/a&&br&小如其名，采用特别的 nesC 设计应用。&/p&&/li&&/ol&&p&还有很多 &a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/ChibiOS& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&ChibiOS&/a&，&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/contiki-os& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Contiki OS&/a& 等等……&/p&&br&&b&语言篇&/b&&p&语言？！嵌入式里面就只用 C 和 C++……等等，还有汇编。&br&非也。欢迎进入嵌入式中的时尚界，玩转 Lua、Python、Javascript，一起裸奔更刺激——不跑系统。&/p&&ol&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/elua/elua& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&eLua&/a&&br&Lua本来就很小，Embedded Lua更小。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/micropython/micropython& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Micro Python&/a&&br&人生苦短，继续用 Python。&/p&&/li&&li&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//github.com/espruino& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Espruino&/a&&br&Javascript 凭借 NodeJs 入侵服务器攻势正猛，同时抢滩登陆嵌入式。&/p&&/li&&/ol&
好多！从熟悉的开源项目开始。 工具篇工欲善其事，必先利其器。 J-Link 用过吧？这是比 J-Link 更强大的存在，集成下载、调试和USB虚拟串口（另一个分支中还有实时电流测量功能），针对 SWD/JTAG 调试接口和 ARM 的 MCU，可配合 Keil 和 IAR 使用…
&b&由于PID属于无模型控制，调节三个环节的参数会产生什么影响根据控制对象的不同也会有很大差别。你提到的这些结论其实都是根据经验总结出来的。&/b&&br&既然你说是从来没有接触过PID，那我就举例尽量说明一下PID控制是怎么一回事。&br&&br&1）假设我们面对的系统是一个简单的水箱的液位，要从空箱开始注水直到达到某个高度，而你能控制的变量是注水笼头的开关大小。那么这个简单的数学模型就是&br&&br&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=dx%3Du& alt=&dx=u& eeimg=&1&&&br&&br&对于这个简单的系统，我们甚至只需要一个&b&比例环节&/b&&br&&br&&br&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=u%3Dk_%7Bp%7D+e+& alt=&u=k_{p} e & eeimg=&1&&&br&&br&&br&就能将其控制住。&br&说白了，也就是水箱液位离预定高度远的时候就开大点，离的近的时候就开小点，随着液位逐步接近预定高度逐渐关掉水龙头。&br&&br&此时，&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=k_%7Bp%7D+& alt=&k_{p} & eeimg=&1&&的大小代表了水龙头的粗细（即出水量大小对液位误差的敏感程度，假设水龙头开度与误差正比关系），越粗调的越快，也就是所谓的&&b&增大比例系数一般会加快系统响应&&/b&。如下图：&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/1bf36a354dc1_b.jpg& data-rawheight=&420& data-rawwidth=&561& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/1bf36a354dc1_r.jpg&&&/figure&&br&2）假设咱们这个水箱不仅仅是装水的容器了，还需要持续稳定的给用户供水。&br&那这个系统的数学模型就需要增加一项：&br&&br&&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=dx%3Du-c& alt=&dx=u-c& eeimg=&1&&,这里这个&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=c& alt=&c& eeimg=&1&&是个正的常数。&br&&br&这时候我们发现如果控制器只有一个比例环节，那么当系统稳定，也就是&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=dx%3D0& alt=&dx=0& eeimg=&1&&的时候，恰好&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e%3D%5Cfrac%7Bc%7D%7Bk_%7Bp%7D%7D+& alt=&e=\frac{c}{k_{p}} & eeimg=&1&&。&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e& alt=&e& eeimg=&1&&在系统稳定时不为0，液位离我们想要的高度总是差那么一点，这也就是所谓的稳态误差，或者叫静差。&br&这时候&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=c& alt=&c& eeimg=&1&&是固定的，那么当然&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=k_%7Bp%7D+& alt=&k_{p} & eeimg=&1&&越大，&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e& alt=&e& eeimg=&1&&就越小。这也就是所谓的&b&增大比例系数P在有静差的情况下有利于减小静差。&/b&如下图：&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/a51fc3baa4344afdf95c6c9_b.jpg& data-rawheight=&420& data-rawwidth=&561& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/a51fc3baa4344afdf95c6c9_r.jpg&&&/figure&&br&&br&3) 从上面的式子&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e%3D%5Cfrac%7Bc%7D%7Bk_%7Bp%7D%7D+& alt=&e=\frac{c}{k_{p}} & eeimg=&1&&大家可以看出来，&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=k_%7Bp%7D+& alt=&k_{p} & eeimg=&1&&再大那也只是个分母，不可能把&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=e& alt=&e& eeimg=&1&&变成0的。老是调不到预定位置老板是会骂人的，这可咋办？&br&&br&然后有人就想到，第二小节里头那个水箱跟第一小节的相比，不就是多了一个漏水的窟窿么。它漏多少我给它补多少，那不就成了第一小节里的简单系统了么。靠谁补呢？积分环节这时候就派上用场了。&br&我们把之前的控制器变成&b&比例环节+积分环节：&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=u%3Dk_%7Bp%7D+e+%2Bk_%7Bi%7D%5Cint_%7B0%7D%5E%7Bt%7D+edt& alt=&u=k_{p} e +k_{i}\int_{0}^{t} edt& eeimg=&1&&&br&&/b&&br&积分环节的意义就相当于你增加了一个水龙头，这个水龙头的开关规则是水位比预定高度低就一直往大了拧，比预定高度高就往小了拧。如果漏水速度不变，那么总有一天这个水龙头出水的速度恰好跟漏水的速度相等了，系统就和第一小节的那个一样了。那时，静差就没有了。这就是所谓的&b&积分环节可以消除系统静差。&/b&&br&&br&4）啥叫&b&积分时间常数&/b&呢？一般PID控制里，表示积分环节敏感度的那个系数&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=k_%7Bi%7D%3D%5Cfrac%7Bk_%7Bp%7D+%7D%7BT_%7Bi%7D%7D++& alt=&k_{i}=\frac{k_{p} }{T_{i}}
& eeimg=&1&&, 这个&img src=&//www.zhihu.com/equation?tex=T_%7Bi%7D& alt=&T_{i}& eeimg=&1&&就是积分时间常数。从这个式子我们可以看出，积分时间常数越大，积分环节系数就越小，积分环节就越不敏感（也就是第二个水龙头越细）。&br&&br&当咱们只有一个比例环节的水龙头注水的时候，是不会注水注多的，因为离得越近水龙头关的越小啊。&br&但是当咱们用俩水龙头注水的时候，在没到预定高度前第二个积分环节的水龙头可以一直在往大了拧的，那当到达预定高度的时候它恰好拧到最大，自然而然就会注水注多了。而多出去的这部分水就叫做“&b&超调&/b&”。第二个水龙头越粗，多注的水就会越多，它调到恰好等于漏水速度的时间就会越快，但同时会多更多波折。&br&于是，老师告诉我们&b&增大积分时间I有利于减小超调，减小振荡，使系统的稳定性增加，但是系统静差消除时间变长。&/b&如下图：&br&&br&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/7d20a7bb08b55a6e4003011ecde23623_b.jpg& data-rawheight=&420& data-rawwidth=&561& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/7d20a7bb08b55a6e4003011ecde23623_r.jpg&&&/figure&&br&5）接下来我们来看点有意思的东西。还是上面这个系统，假如我们选用相同的积分时间常数，但是选择不同的比例系数会如何呢？&br&&br&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/acbca84abe8_b.jpg& data-rawheight=&420& data-rawwidth=&561& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&561& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/acbca84abe8_r.jpg&&&/figure&看到上面这幅图，一些记性好的童鞋可能就有疑问了。因为老师明明说过”&b&过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏&/b&“，但是上面这幅图里怎么比例大的反而超调小呢？&br&其实上面这幅图很好解释，小节4里我们说明了PI控制器超调出现原因是积分这个水龙头在到达目标液位时也恰好开到