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.     

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。     

生物质衍生碳材料在全钒液流电池电极方面的应用北大核心CSCD

电极是全钒液流电池的重要组成部分,是电解液中不同价态钒离子发生电化学反应的场所。理想的液流电池电极需要同时具备电导率高、比表面积大、润湿性好、耐腐蚀、成本低廉的特性,而目前的材料往往不能兼顾。生物质衍生碳材料具有独特的多孔结构,且含有丰富的氧官能团和氮、磷、硫等元素,可以为电化学反应提供更多的活性位点,被广泛应用于电极材料中。本文回顾了生物质衍生碳材料作为电极或电极催化剂,在全钒液流电池中的应用和研究进展,重点讨论了材料的制备方法、结构组成及其电化学性能,有利于加深人们对电极“构-效关系”的理解,以期设计出更好的电极材料,提高全钒液流电池的性能,降低成本,推进全钒液流电池产业化的发展。     

全钒液流电池在充电结束搁置阶段的开路电压变化

本工作通过对全钒液流电池的充电-搁置实验,对电池搁置阶段的开路电压变化进行探索。实验发现,全钒液流电池的开路电压变化与非液流储能电池有所不同,主要由跃降、缓慢下降、缓慢上升和趋于稳定四个过程组成。本工作首先对全钒液流电池开路电压的四个过程逐步进行分析,然后重点针对开路电压出现缓慢上升的原因及影响因素进行探索。实验结果表明全钒液流电池开路电压缓慢上升的过程与电池内电解液体积占比和流量有关,是全钒液流电池在充电结束搁置阶段的重要特征。电池内电解液体积占比越小,开路电压缓慢上升过程越长,上升幅度越小。电解液流量越大,开路电压缓慢上升过程越短,上升幅度越小。     

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。     

全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望北大核心CSCD

可再生能源正逐渐由辅助能源变为主导能源,建立“新能源+储能”为主体的新型电力系统对大功率、大容量、长时储能技术提出了新的要求,全钒液流电池储能技术具有本征安全、充放电循环寿命长、电解液可循环使用、生命周期经济性好及环境友好等特点,近年来受到学术界、产业界的广泛关注。本工作回顾了液流电池的发展历程,介绍了全钒液流电池储能技术的基本原理、性能特点、技术和产业化发展现状,结合多年高功率、大容量全钒液流电池储能系统工程实际设计经验,阐明了大规模储能电站的模块化设计方法,实施的5 MW/10 MWh全钒液流电池储能系统产业化项目已安全稳定运行了9年多,能量转换效率和储能容量无明显衰减。实际应用结果充分验证了全钒液流电池储能系统的安全性和可靠性,已满足产业化应用的要求。根据全球全钒液流电池储能装备领军企业2021年第三季度兆瓦级储能系统实际价格,分析了不同储能时长全钒液流电池储能系统的价格及生命周期的经济性,指出了今后的研究开发重点。     

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。     

全钒液流电池提高电解液浓度的研究与应用现状

全钒液流电池电解液为单一钒元素各价态离子的电解质溶液,避免了不同元素离子通过膜渗透产生的交叉污染,电池循环次数高,使用寿命长。全钒液流电池非常适合电站削峰填谷、新能源发电储能和偏远地区供电等。但受钒离子溶解度的限制,全钒液流电池电解液浓度相对较低,导致电池能量密度较低、电解液储罐体积大,钒电池更适用于静态储能系统,而较难应用于电动汽车、电子产品等领域,而电解液成本高也限制了其大规模商业化应用。本工作基于各价态钒离子在不同酸度和温度条件下在传统H₂SO₄溶液中的溶解性能,总结了通过引入添加剂、改变支撑电解质和构建混合相电解液以提高钒电解液浓度和稳定性的方法及研究现状,介绍了不同种类添加剂在高温下稳定V(V)的作用机理,不同酸作为支撑电解质对V的溶解性及电解液电化学性能的影响,以及混合相电解液对于稳定电解液的内在机制。重点分析了最近研究报道的新型高浓度钒电解液,展望了大幅提高钒电解液浓度的可行性及研发方向。综合分析表明,改变传统H₂SO₄支撑电解质,如HCl/H₂SO_4<...     

全钒液流电池开创中国储能应用新局面——专访大连融科储能技术发展有限公司销售总监张宇博士

作为全球全钒液流电池领域的领先企业,大连融科储能技术发展有限公司(以下简称"融科储能")一直致力于为客户提供安全、可靠、高效、经济和环保的能源。经过多年的创新研究和示范项目的成功实践,融科储能在大型风电/光伏电站、智能微电网、电动汽车充电站、孤岛、绿色建筑、     

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。     

基于两级全钒液流电池的风电储能系统的功率优化分配控制

为更好地利用储能系统平抑风电功率波动,采用了两级全钒液流电池(VRB)储能的功率优化分配及控制策略。基于直驱型永磁同步风电系统的工作原理及系统变流器的控制策略,建立了全钒液流电池等效电路模型,采用基于VRB组荷电状态(SOC)的双模式切换的双闭环控制策略,通过比较每级电池组荷电状态值确定优选目标,以VRB组最大充放电功率为电池组安全充放电的约束条件,提出两级VRB组的功率优化分配控制策略,利用Matlab/Simulink仿真平台,在变风速条件下对不同荷电状态的两级VRB储能系统平抑风电功率波动进行仿真,并与功率平均分配策略作对比。结果表明,两级VRB储能系统功率优化分配控制策略能有效平抑风电机组功率波动,同时,还确保了电池组工作于安全运行区域,有效地减少了VRB组的充放电次数,延长了电池组的寿命。     

电池储能系统参与电网调频的优势分析

针对目前因大规模新能源并入电网等而引发的频率稳定问题,对传统调频技术存在的固有缺陷、大规模风电并入电网影响频率稳定的规律进行了分析。基于电池储能系统功率-频率特性、响应快与短时功率吞吐能力强的优点,分析得出电池储能系统适合作为新的辅佐传统电力一、二次调频技术的新手段。与传统调频机组在调频效果上的定量比较,以及国内外政策的分析,来论证电池储能系统参与电网调频的优势与前景。     

锂离子电池成组及一致性管理研究现状与展望

归纳和总结锂离子电池和电池组模型、电池成组和电池一致性优化控制的研究方法和存在的问题。同时,对电池一致性管理研究趋势进行展望。提出应根据储能系统实际运行工况和电池成组方式,充分考虑电池连接方式、极柱引出位置、连接件阻抗等,优化电池组模型,提高模型精度。并根据模拟和实验结果,优化电池成组方式和控制策略,解决制约储能产业发展的电池组技术瓶颈。     

基于电池储能系统和双重扩展卡尔曼滤波的风能发电智能调度技术研究

风能等新能源发电系统在供电体系中的占比越来越大,但其随机性和波动性问题,将风力发电厂输出的电力直接向电网调度会造成安全隐患。为了解决这一问题,基于电池储能系统提出了一种风能发电智能调度技术,该技术以风力发电动力学模型和电池储能系统状态模型为基础,利用双重扩展卡尔曼滤波算法实现了风能发电系统的稳定输出。以某地风速实测数据和电网需求功率为参考,对不同算法的输出功率预测值进行了仿真分析和实验对比。结果表明：提出的改进算法预测的风速值误差相比于传感器观测值平均误差降低了28%以上,可以更准确地提供发电系统输出功率;提出的智能调度技术可以使电压波动幅度降低60%以上,系统整体输出功率稳定在参考功率附近,误差不超过2%,有一定的实用意义。     

基于弱电网的光伏储能系统小干扰稳定性分析

建立了接入弱电网的光伏储能系统小信号模型,解决了其小扰动稳定性问题.基于特征值分析法,分析了电网强度、光伏系统输出功率、控制环参数对光伏储能系统稳定性的影响.结果 表明,弱电网下控制环路的带宽对系统稳定性的影响很大.随着储能系统锁相环带宽的增大,系统的稳定性先下降后提高;随着光伏系统直流电压环带宽的增大,系统的稳定性先...     

Vanadium flow battery technology and its industrial status

全钒液流电池因其安全性高、使用寿命长、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储能设备之一。本文全面总结了国内外全钒液流电池装机规模、工程应用、产业状况、质量标准、知识产权等信息,并对目前各国储能相关的激励政策进行了梳理,最后对全钒液流电池储能的发展方向进行了展望。     

电网侧储能经济性研究

随着中国能源结构的转型,新能源行业的快速发展对于中国来说是非常重要的。以新能源电站为基础的多种储能技术,在提高电网电能质量、消纳、调频和电力可靠性等方面起着关键性作用。由于电网侧储能应用正处于起步阶段,目前存在的问题、发展情况以及经济性分析是研究的重点。以电网侧储能发展面临的问题为导向,按照中国能源革命和电网形态发展的需求,客观评价了电网侧储能的价值,对电网侧储能的技术发展提出了相关建议。     

Vanadium redox flow batteries: a technology review

Flow batteries have unique characteristics that make them especially attractive when compared with conventional batteries, such as their ability to decouple rated maximum power from rated energy capacity, as well as their greater design flexibility. The vanadium redox flow batteries (VRFB) seem to have several advantages among the existing types of flow batteries as they use the same material (in liquid form) in both half‐cells, eliminating the risk of cross contamination and resulting in electrolytes with a potentially unlimited life. Given their low energy density (when compared with conventional batteries), VRFB are especially suited for large stationary energy storage, situations where volume and weight are not limiting factors. This includes applications such as electrical peak shaving, load levelling, UPS, and in conjunction with renewable energies (e.g. wind and solar). The present work thoroughly reviews the VRFB technology detailing their genesis, the basic operation of the various existing designs and the current and future prospects of their application. The main original contribution of the work was the addressing of a still missing in‐depth review and comparison of existing, but dispersed, peer reviewed publications on this technology, with several original and insightful comparison tables, as well as an economic analysis of an application for storing excess energy of a wind farm and sell it during peak demand. The authors have also benefited from their background in electric mobility to carry out original and insightful discussions on the present and future prospects of flow batteries in mobile (e.g. vehicle) and stationary (e.g. fast charging stations) applications related to this field, including a case study. Vanadium redox flow batteries are currently not suitable for most mobile applications, but they are among the technologies which may enable, when mature, the mass adoption of intermittent renewable energy sources which still struggle with stability of supply and lack of flexibility issues.Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

重力储能技术研究进展

储能技术主要是指电能的储存,是智能电网的重要环节。当前应用最广泛的储能系统为抽水储能,但其选址困难、对环境影响较大、对水资源依赖严重。重力储能作为一种新型的储能技术,以重物为储能媒介,原理简单且形式多样,能够充分发挥不同的地理优势进行储能。相对于传统储能技术,重力储能技术具有非常明显的优势。根据山地重力储能、悬重式重力储能、塔吊式重力储能、铁轨重力储能和重力储能式飞机等5种形式的重力储能技术,对现阶段重力储能技术的研究进展进行了综述。结合重力储能技术的原理、特点以及我国储能领域的发展方向和需求,对重力储能技术的应用前景进行了分析并提出建议。研究内容和提出的建议可以为我国重力储能技术的理论研究和发展应用提供参考。