新型径向流动全钒液流电池单元数值模拟北大核心CSCD

全钒液流电池因其选址自由、效率高、寿命长以及安全性高等特点,广泛应用于大规模储能领域,然而现有电池结构单一,无法满足储能领域高速发展的需求。为提高全钒液流电池电化学性能,采用数值模拟方法,针对新型径向流动全钒液流电池单元,建立电池单元内部电化学反应与热质传递耦合作用数学物理模型,获得了不同电解液进口数量下新型电池单元内部多物理场耦合输运特性分布规律,包括电解液速度场、压降、离子浓度以及电极电势的分布规律。结果表明,电池电解液进口数量的增加,可以有效改善电解液在多孔电极内的输运性能,提升多孔电极内部离子浓度分布均匀性,削弱离子浓度极化现象,提高电极电势,增强电池性能。同时,在多孔电极入口处设置电解液分配管,可以有效减小电解液流动阻力,提升电解液分配均匀性,进一步提升电池性能。仿真模拟的研究结果可为全钒液流电池结构的优化设计提供参考。     

钒氧化还原液流储能电池

介绍了钒氧化还原液流储能电池(VRB)的原理及特点,并与其他储能电池体系进行了比较;论述了VRB的国内外研发现状。由于VRB具有循环寿命长、能量效率高、深度放电性能好、运行费用少及环境危害小等优点,使VRB非常适合用于风力发电场及太阳能光伏发电站以及电网调峰等的储能,其开发及在储能领域应用具有十分重要意义。     

电力系统储能及全钒液流电池的应用进展

全钒液流电池因其安全可靠、使用寿命长、环境友好、电池均匀性好、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选技术之一。本文对储能技术的研究背景、储能在电力系统中的作用进行了分析,并重点对全钒液流电池储能技术在电力系统中的应用进行了概述。     

储能与液流电池技术

大规模高效储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定、不可控特性的重要途径,也是构建坚强智能电网的核心技术。本文对各种储能技术进行了综合分析,并对适用于大规模储能的抽水储能、压缩空气储能、钠硫电池、锂离子电池、铅酸电池和液流电池的技术特点、优劣势、发展前景进行了深入阐述;最后,对储能技术的发展思路进行了探讨,认为坚持技术开发与应用示范并重,进一步降低储能设备成本,提高其可靠性和稳定性并辅以一定的鼓励政策,是推进储能技术的产业化和实用化的重要途径。     

光储联合电站建模与仿真

为解决光伏电站发电的波动性与不稳定性,介绍了光伏电站与全钒液流电池储能电站联合运行的系统结构,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,建立了光伏电池、光伏控制系统、全钒液流电池及其控制系统的电气模型,对并网及故障模式下光储联合电站系统的运行情况进行了仿真研究。结果表明,光储联合电站运行时储能系统能很好地平抑光伏电站的输出功率波动,故障模式下能维持光伏电站的稳定运行。全钒液流电池储能电站可提高光伏电站运行的经济性与可靠性,同时增强了光伏电站输出的可预测性。     

全钒液流电池健康状态(SOH)特性北大核心CSCD

电池系统健康状态(SOH)特性的准确掌握和评估对于提高电池储能系统的可调度特性和运行的经济性具有重要意义,是新型储能系统大规模应用非常重要的一个指标。本研究基于自主开发的全钒液流电池系统测试平台,模拟全钒液流电池系统实际运行工况开展了近2年的充放电实验。本文对全钒液流电池测试平台2年内的容量、能量效率,平均价态及电池内阻变化进行了总结和分析。实验数据表明,在本研究运行工况下全钒液流电池系统年度SOH降低幅度大约为4%,能量效率保持基本稳定。分析发现,平均价态变化使得放电末期浓差极化内阻快速增加是导致全钒液流电池系统容量衰减的主要原因,同时全钒液流电池系统SOH表现出与其他固态电池非常明显的差异性,即全钒液流电池的SOH是可100%恢复的。     

全钒液流电池储能仿真模型及荷电状态监测方法研究

作为电化学储能技术之一的全钒液流电池(VRB),因其具有寿命长、安全性高、布置灵活等特点,是未来最有潜力实现长寿命、低成本的大规模储能技术.本文总结了电路模型和电化学模型两类全钒液流电池储能仿真模型:电路模型多是以固定的电路元件模拟电池回路串并联而成,电化学模型则是描述电池内部参数变化的数学模型.同时,本文总结了全钒液流电池常用的荷电状态(SOC)监测方法:开路电压法、电流积分法与卡尔曼滤波算法的基本原理及使用方法.SOC监测方法是对部分仿真模型的补充,以期构建更为完善的全钒液流电池储能系统.     

液流电池储能技术研究进展北大核心CSCD

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统,实现双碳目标的关键支撑技术。液流电池储能技术具有安全可靠、寿命长、环境友好等优势,成为规模储能的首选技术之一。本文通过对传统液流电池储能技术包括铁铬液流电池储能技术、全钒液流电池储能技术、锌溴液流电池储能技术和液流电池新体系包括基于溴基氧化还原电对的液流电池新体系、醌基液流电池体系、吩嗪基液流电池体系、TEMPO类液流电池体系、紫精类液流电池体系的研究进展进行探讨,综述了各类液流电池储能技术的发展历程及其技术成熟度,着重介绍了各类液流电池储能技术的特点和进一步发展所面临的关键科学问题,重点分析了不同种类的液流电池储能技术实用化进程中的关键技术瓶颈。通过总结分析国内外液流电池储能技术的发展态势,对液流电池储能技术未来发展方向进行了展望。     

风电机组和全钒液流电池联合特性建模与分析

随着可再生能源渗透率的不断增加,电力储能技术已成为电网安全、稳定、高效运行必不可少的技术支撑。根据全钒液流电池的瞬时变化,结合其参数和变化规律,给出全钒液流电池的等效电路,由此建立全钒液流电池的动态数学模型和仿真模型。接入单机3 kW风机,建立风电机组和全钒液流电池的联合系统模型,研究联合系统的功率特性,分析联合系统模型分别在变风速恒负载和变负载恒风速的情况下,负载、风机与全钒液流电池之间的功率特性。仿真测试结果表明,风电机组和全钒液流电池联合系统模型能够模拟整个系统的工作特性。     

大容量储能技术和产业发展的新动态

储能技术作为一种新能源技术,可以避免间歇式可再生能源发电并网运行时对电网的冲击,还可以用于削峰填谷平衡电网供电的峰谷差,也是智能电网的建设和推广电动汽车的基础,将在低碳经济的发展中发挥巨大作用,因此受到世界各国特别是发达国家的重视。介绍了国内外大容量锂电池、全钒液流储能电池和钠硫电池技术的发展动态和一些最新成果,以及储能产业的发展前景。     

多硫化钠/溴氧化还原液流电池

介绍了氧化还原储能电池的原理与特点，它具有成本低、寿命长、效率高、响应快等优点。大连化学物理研究所在多硫化钠／溴氧化还原液流储能电池的研究上取得突破性进展，组装的单电池50次循环能量效率保持在80％以上，循环性能稳定，在此基础上成功研制了百瓦级、千瓦级电堆系统。开发这一与可再生能源配套的储能技术在当前显得特别重要与迫切，对推动我国国民经济可持续发展具有重大战略意义。     

液流电池封装压力计算

液流电池可用于大规模电力储存,辅助新能源电力并入电网,也可作为备用电源,进行小时级稳定的电力输送.其工程优势是系统的功率与储存容量自由匹配,是有效提高电能质量、保障电力输送稳定性的手段之一.本工作建立了一种基于胡克定律的力学模型,用于求解电池堆的密封压力.经数值仿真发现,电池堆刚度系数与单电池数量的增长呈对数减函数关系.装配中,堆体自重下压量与电池节数的增加呈现二次增函数.一个全尺寸的含有100节电池的电堆,理论计算结果与装配过程中记录的数据相符,电池堆通过了气密性检测,证明此数学模型有指导意义.     

钒液流电池石墨毡电极的MWCNTs-COOH-NS修饰

聚丙烯腈基石墨毡电极存在电化学活性低等问题,限制了全钒液流电池(VRFB)的发展.为提高VRFB正极侧电极性能表现,研究以硫脲为掺杂源,制备了氮硫共掺杂的羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH-NS)作为VRFB的催化剂.将MWCNTs-COOH-NS修饰到聚丙烯腈基石墨毡电极上,得到复合电极材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、四探针电导率测试、循环伏安法(CV)、电化学阻抗分析法(EIS)及充-放电循环测试研究了复合电极的表面形态和电化学性能.结果表明,改性后的复合电极提高了比表面积,降低了电池内阻.当电流密度为80 mA/cm2时,电池的能量效率为81.70％,放电容量可以达到782.60 mA·h.在160 mA/cm2的条件下进行充放电测试,电池的能量效率仍可达到72.73％.MWCNTs-COOH-NS修饰的石墨毡电极对正极侧钒离子的氧化还原反应表现出了良好的催化活性和电化学可逆性,并且在充放电测试当中展现出了良好的循环稳定性.本研究有望在一定程度上推动VRFB电极催化剂的发展.     

全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响，应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳，减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性，并在此基础上建立了电池模型，充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性，提出了一种VRB储能优化配置策略，利用遗传算法进行求解，在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析，验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳，减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

全钒液流电池电气模型建模与验证

为准确把握全钒液流电池的实际应用特性,基于全钒液流电池原理,采用建模与仿真软件建立了全钒液流电池的电气模型,并结合5kW全钒液流电池样机系统将仿真与试验充放电电压结果进行比较。结果表明,该模型能较好地模拟线性情况下全钒液流电池的充放电电压特性和暂态特性,验证了模型的准确性和适用范围。