兆瓦级全钒液流电池储能系统模块开发

兆瓦级全钒液流电池储能系统模块是大规模全钒液流电池储能电站的基本单元,可以减少现场施工量,便于运输安装。对兆瓦级全钒液流电池储能系统模块进行了开发设计,并进行了性能和安全测试。开发设计的兆瓦级全钒液流电池储能系统模块能量效率大于76%,具有过压、欠压、过充电、过放电、荷电状态(SOC)过高、SOC过低、温度过高、温度过低、流量过高、流量过低、压力过高、正负极压差过高、泵通信状态等保护功能。     

基于能效优化的液流电池储能监控系统研制

为了提高全钒液流电池储能系统能量转化效率,结合钒电池各种电量和非电量数据采集和分析,通过控制策略优化和软硬件设计,研制了全钒液流电池储能监控系统,实现对全钒液流电池电解液流量在0～100 kW功率下的优化控制,通过降低泵耗和电堆极化,减少了系统的能耗,充电时可达到14.22 kWh,放电时可达到7.69kWh.100 kW级的全钒液流电池储能系统充放电试验结果表明,该监控方式可有效提升系统整体效率,充电时可达到7.70％,放电时可达到6.68％所提出的电解液流量控制方式可为液流电池储能系统能效优化提供借鉴.     

泵损对全钒液流电池性能和效率的影响分析

建立了一个包括泵功率损耗的全钒液流电池系统模型,通过对全钒液流电池在不同管径和流速下的电池效率进行分析,得出全钒液流电池泵损的规律。运用仿真软件Fluent模拟仿真半电池在不同流速下的电解液分布。仿真结果表明,液压回路结构和电解液流速是造成泵损的主要因素,在该电池配置下电解液流量为86 cm3/s的时候可以获得最大电池效率,因此,优化钒电池结构和控制电解液流速,对于提高全钒电池储能系统的效率和改善电池稳定性至关重要。     

提高全钒液流电池能量效率的研究进展

介绍提高全钒液流电池能量效率的研究进展,系统总结了影响全钒液流电池能量效率的内、外部关键因素,包括电堆关键材料、漏电电流及流体分配等,分析了上述关键因素的影响机制,同时提出了提高电池能量效率的改进方向.     

液流储能电池系统支路电流的建模与仿真分析

对全钒液流电池所特有的支路电流损耗进行理论分析和研究,建立支路电流等效电路模型,通过仿真计算对支路电流进行量化分析,并得出支路电流的分布规律及其对全钒液流电池外特性的影响。同时基于化学电池的经典三阶模型,通过引入受控元件的思想,提出包含支路电流损耗因素的全钒液流电池模型,并通过仿真对比分析发现,大规模全钒液流电池系统的支路电流损耗对电池系统外特性影响显著。尽可能地消减支路电流损耗,对于提高电池储能系统的效率和保障电池系统内部模块的电压一致性至关重要,尤其在电力系统领域大规模应用全钒液流储能电池时,支路电流的研究对于工程前期规划设计和系统运行的操作维护,均具有实际应用价值。     

全钒液流电池多场耦合建模研究

为了提高全钒液流电池(vanadium redox battery,VRB)的系统效率,基于全钒液流电池的组成和工作原理,将VRB等效电路模型、流体力学模型、电化学模型和温度模型相互耦合,建立了计及温度变化的全钒液流电池混合模型。其中等效电路模型总体展现VRB的电学关系,流体力学模型、电化学模型和温度模型分别展现VRB运行过程中的动量传递过程、质量传递过程和热量传递过程,4种模型将VRB运行过程中的"三传一反"同电学关系结合,并通过Matlab/Simulink仿真分析验证了该模型的准确性。通过对计及温度变化的全钒液流电池混合模型仿真,分析温度变化、流量分配变化和VRB系统效率的耦合关系。结果表明,充放电期间的最优流量是关于荷电状态(state of charge,SOC)和温度的函数,通过仿真分析得到不同时段温度下,各SOC的最优流量值。模拟5 kW4 h全钒液流电池储能系统选择计及温度变化的最优流量控制策略,仿真结果表明系统效率由73.7%提高至76.4%。     

电解液流动方式对全钒液流电池性能的影响

研究了两种不同电解液流动方式(平流和穿流)对全钒液流电池(VRB)充放电电压和电流、U-I曲线及效率的影响.在20 mA/cm2的充放电电流密度下,采用穿流方式的单体VRB的能量效率较采用平流方式提高4%～10%,电流效率提高10%,电压效率提高5%～8%.     

基于液流电池储能的光伏发电系统容量配置及成本分析

根据全钒液流电池的物理特性,以负荷缺电率为指标,结合地区辐照度、环境温度等因素,研究了全钒液流电池应用到独立光伏系统中的容量配置问题,同时从经济性角度对系统运行成本进行了优化和分析。结果表明,全钒液流电池在规模储能方面具有较好的优越性,相对于传统铅酸蓄电池,采用全钒液流电池作为储能单元提高了系统供电可靠性,降低了发电单位运行成本。     

温度和浓度对钒电池电解液性能影响研究进展

全钒液流电池作为智能电网建设中的重要支撑环节,广泛应用于电网发电、输电、变电、配电、用电各个环节。电解液作为全钒液流电池的活性物质,决定了全钒液流电池的储存能量。电解液作为全钒液流电池的重要组成部分,其性能直接影响全钒液流电池的效率。从提高全钒液流电池电解液性能的角度出发,针对影响电解液性能的温度和浓度两个重要因素,介绍了其影响电解液性能的原理,总结了国内外近年来的相关研究。     

基于P-AWPSO算法的全钒液流电池储能系统功率分配

为了提高全钒液流电池储能系统的效率,促进其高效利用,提出基于P-AWPSO (priority-adaptive weight particle swarm optimization)的功率分配策略。首先给出包含折损成本、损耗率及电池荷电状态(state of charge, SOC)一致性的多目标优化模型以及4个评价全钒液流电池储能系统功率分配的指标;然后采用P-AWPSO算法进行求解,该算法采用"先选择单元后功率分配"的思路,即先根据优先级选择参与本次功率分配的储能单元,然后在选定的储能单元内进行功率分配;最后将算法用于两个算例的仿真中,并与传统功率分配算法进行了对比。通过仿真表明,该策略能够实现全钒液流电池储能系统的功率分配,减少电池充放电次数,降低电池运行成本,提高工作效率。     

间歇供液在钒电池储能系统中应用的实验研究

实验以脉冲驱动泵对单个全钒氧化还原电池(vanadium redox battery,VRB)进行间歇供液。通过改变供液占空比,得到不同工况下的VRB恒流充放电曲线,分析这些充放电曲线可知:1)不同占空比供液时电流效率保持不变;2)占空比1/3供液时,系统相对泵损减少超过50%,电压效率和单电池能量效率分别只下降5.1个百分点和4.8个百分点。实验采用间歇供液方式使VRB系统泵损大大降低,同时保持了钒电池的基本性能。根据钒单电池实验结果,和相关资料中系统泵损约占VRB系统放电能量的9%,以此数据作为泵损标准,可推断出将间歇供液方式运用于钒电堆系统时,VRB系统预估输出效率。实验结果表明供液占空比2/3时,VRB系统输出效率最高,达到81.2%。     

基于超级电容的全钒液流电池组均衡方法

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。全钒液流电池作为新型储能电池,目前得到了广泛应用。全钒液流电池串并联构成大容量储能系统时,由于电池的不一致性,在充放电过程出现过充过放影响全钒液流电池的寿命。利用超级电容作为能量载体,研究两个全钒液流电池的均衡。为提高均衡速度,分析超级电容、全钒液流电池、切换频率等参数,通过仿真对比不同参数情况下均衡速度,得出影响均衡速度因素,为全钒液流电池应用奠定了基础。     

基于PLC数据采集的全钒液流电池监控系统

介绍全钒液流电池监控系统的原理、通信方式及实现方法.运行结果表明,该监控系统具有较高的实时性和可靠性,能够保证全钒液流电池系统安全、可靠、高效地运行.     

全钒液流电池建模及充放电双闭环控制

介绍了全钒液流电池的工作特性,并依据全钒液流电池和DC/DC双向变换器的电路模型建立数学函数模型,采用充放电的双闭环控制,利用Matlab/Simulink进行了电池充放电的仿真。结果验证了全钒液流电池双闭环充放电控制的可行性和优越性。全钒液流电池在大型光伏储能系统中具有广泛的应用前景,针对其进行充放电控制研究是非常有必要的。     

全钒氧化还原液流电池电解液的研究进展

全钒氧化还原液流电池(全钒液流电池)适用于大规模和分布式新能源接入、智能电网等领域。电解液的成本对全钒液流电池的推广与应用有重要影响。从降低成本和提高稳定性两个角度，综述近年来全钒液流电池电解液的研究进展。降低成本方面，当前工业化制备电解液主要是联合使用化学还原法和电解法，下一步主要是萃取法；从提高稳定性角度出发，介绍添加剂提高正极电解液和负极电解液温度稳定性，以及采用不同支持电解质在提高电解液浓度稳定性方面的研究进展；最后，从工业化生产角度，对全钒液流电池电解液的研究进行分析和总结。     

全钒液流电池用复合材料双极板研究进展

全钒液流电池是一种新型大容量储能电池,双极板是全钒液流电池的核心部件之一,对其成本和能量效率有显著影响。从高分子材料和导电填料的种类及加工工艺等方面对全钒液流电池用复合材料双极板研究进展进行综述,指出了未来的发展方向。     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

液流电池系统的模块化集成特性研究

结合电力系统对储能电池的实际要求,开展了100 k W级全钒液流电池系统的集成特性研究。对10 k W级电堆多种串并联方式下的效率、内阻和主电流分布等特性参数进行了实验与分析。实验结果:在相同功率等级和功率等级扩展两方面,串并联集成方式对效率的改善优于串联方式;系统内阻随功率扩展呈非线性增长;串联电堆之间主电流的对称分布导致各电堆工作状态不一致,将导致电堆性能差异增大;为全钒液流电池储能系统的集成技术、应用仿真和可靠性评价提供了实践依据。     

全钒液流电池模型及其充放电控制

详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理、等效电路及其充放电特性,并基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的等效电路,利用SIMULINK仿真了电池的充放电特性.结果表明,给出的DC-DC双向变换器电池充放电控制策略是可行的,仿真结果也表明全钒液流电池具有不同于其他储能电池的优点,更适用于大型的电力存储系统,为光伏系统中大容量的储能的应用做了依据.     

考虑离子扩散的全钒液流电池等效电路建模

为了实现全钒液流电池运行特性的准确数字仿真,从全钒液流电池的工作机理出发,考虑电池离子扩散作用,基于Matlab/Simulink仿真工具建立了全钒液流电池的等效电路仿真模型。分别在开路、循环充放电和暂态过程3种状态下进行了大量仿真计算,研究分析了各价态钒离子浓度随时间和充放电次数的变化规律,以及离子扩散作用对电池外特性和电池容量的影响,验证了模型的有效性与实用性。考虑离子扩散作用的建模研究对全钒液流电池的运行控制与管理、改善电池自身性能、提高电池运行效率以及电网仿真计算均具有较高的工程实用指导价值。