全钒液流电池电化学极化理论研究

以全钒液流电池电化学反应机理为基础,建立了电池二维数值模型,并应用此模型研究了电解液钒离子浓度、充放电电流密度以及碳毡孔隙率对电极极化行为的影响。结果表明,电极孔隙率不仅影响电极极化电压分布,而且也是决定电池充放电性能的重要因素之一。     

全钒液流电池仿真建模及充放电特性研究

在微电网的构成中,储能装置是一个极其重要的单元。全钒液流电池作为一种较新的储能设备,具有容量大、转换效率高、寿命长等优点,并已被应用于工程实际中。利用电力系统计算仿真软件PSCAD/EMTDC建立了液流电池的仿真模块。在此基础上,搭建了352 k W的储能仿真模型,着重研究了储能系统中全钒液流电池在各种条件下的充放电特性。通过与实际系统的对比,验证了所搭建模型的正确性和有效性。     

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.     

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。     

全钒液流电池性能及电极材料研究

进行了石墨毡活化前后的性能比较,利用充放电仪器研究了经浓硫酸活化的聚丙烯腈基石墨毡作为电极的全钒液流电池的电化学性能.结果表明:(1)对石墨毡进行浓硫酸活化可增强其化学活性;(2)电池的库仑效率随着充放电电流的增加先增大后减小,最高可达95,01％;(3)电池的能量效率随着充放电电流的增加而减小,最高可达75.20％;(4)电池的交流内阻随电池SOC增加而减小.     

基于Labview的全钒液流电池测试系统

基于Labview的编程环境,实现对可编程直流电源和直流电子负载的远程控制,搭建全钒液流电池充放电测试系统。该系统将独立的电源和负载组合成了一套充放电装置,并通计算机进行设置和运行,可对电池进行恒流恒压放电、脉冲式放电,实时观测并采集电压、电流等数据,以研究电池的充放电特性。     

全钒液流单体电池性能研究

采用草酸还原法制备了电解液,实验室自组装了单体电池,考察了不同电流、电解液流量对单体电池容量、库仑效率、能量效率的影响,并评价了单体电池的自放电和内阻特性。结果表明,随充放电电流密度增大,库仑效率变化不大,电压效率降低导致能量效率降低;固定电流密度,随电解液流量增加,电池能量效率增大,流量在近300 mL/min时能量效率达到63%;电池自放电26 h,电压仍处于平台上;充电态动态阻抗值比静态阻抗值大,放电态动态阻抗值比静态阻抗值大,充电态静态阻抗随SOC的增大而减小,放电态静态阻抗随SOC的减小而增大。     

全钒液流电池仿真模型研究

介绍了全钒液流电池的基本原理及优点,提出了一种通过电池端电压与电池中剩余有效能量间的关系来确定电池端电压的方法,并针对一个具体的全钒液流电池样机建立其仿真模型,最后,通过分析电池的充电过程及暂态过程的实验和仿真结果,对该仿真模型进行评估。     

全钒氧化还原液流电池关键材料研究现状

全钒氧化还原液流电池是一种环保的规模化储能电池,由于其电池输出功率与储能容量彼此独立,适用于风能、太阳能等可再生能源发电过程和电网调峰过程,作为规模化储能装置使用。介绍了全钒液流电池的关键材料,电极材料的种类、特点和电极改性方法;报导了电池隔膜材料和电解液材料改性方法等国内外最新研究进展。     

全钒液流电池三维模拟

通过全钒液流电池三维耦合反应模型的建立,研究了三种不同电池结构设计中电解液流场分布、电压分布、电流分布以及离子浓度分布。结果表明,电解液主管道至电极反应区横向导流槽的设计,有效提高了电池堆中电解液分配的均一性,降低反应浓差极化,提高电池充放电效率。     

规模化全钒储能电池系统级建模

为深入分析全钒氧化还原液流电池(VRB)储能技术在电力系统领域的应用可行性,借助仿真模型研究电池系统运行特性是必不可少的技术手段.由于电化学电池内部化学材料特性易受多种因素的影响,建立便于电气工程研究的电池系统模型尤为重要.首先从应用角度明确了全钒电池非线性时变系统关键参数的影响因子,基于全钒电池基础外特性提出了包含时间因子、温度因素和支路电流损耗等特征量的全钒电池系统级准稳态模型以及暂态模型,用以描述电池内阻、极化、自放电以及漏电流和温度等因素对电池运行特性的影响;并通过对比仿真分析与实验数据分析的结果证明在电池荷电状态(SOC)介于[0.2,0.8]时,该模型能够真实反映电池系统充放电特性及其毫秒级动态响应特性.     

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。     

全钒氧化还原液流电池的流场工程设计

采用流体动力学理论计算方法,研究了全钒氧化还原液流电池流场的工程设计和优化。结果表明,对于并行蛇形流场,当液流电池流道深度小于1．5mm时,减小深度可以大幅增加电解液流动过程中的压降,提高在多孔电极材料中的渗透率。为保证流道中电解液为层流流动,流道宽度和流道深度之和需大于某恒定值。并行直通流场中,液流流道深度超过1mm后,电解液在流动时几乎不发生向多孔电极材料的渗透,同时并行主流道宽度对于电解液的渗透率影响不明显。电解液流动过程中,并行蛇形流场的压降要比并行直通流场的压降高1—2个数量级。     

全钒液流电池极化损失研究

在全钒液流电池充放电性能研究基础上,采用原位电化学交流阻抗测试方法开展了全钒液流电池活化极化、欧姆极化和浓差极化的定量分析。结果表明,钒电池在较小充放电电流密度下,活化极化和欧姆极化是导致电压损失的主要原因。随着电流密度进一步增大,活化极化趋于平缓,而欧姆极化迅速增大,同时浓差极化也开始变得显著。在此基础上,针对充放电过程中的各类极化提出了系列解决方案,为高效率大功率全钒液流电池堆的开发奠定了基础。     

微电网中全钒液流电池并网控制系统的研究

全钒液流电池（VRB）这种大型的电力存储装置,在含有众多分布式电源的微电网中应用时,其并网控制系统必须控制VRB的恒流或者恒功率放电,否则会大大影响蓄电池的寿命。在推挽Boost电路及单相并网逆变器基础上,并计及VRB端电压较低的情况,设计了一种微电网中VRB的并网控制系统,实现了蓄电池的恒流放电和并网运行。采用Matlab软件及VRB模型仿真了2 kW VRB并网控制系统的运行特性,并设计了相应的VRB并网控制系统的实验,仿真和实验结果验证了该控制系统设计的正确性。     

全钒液流电池隔膜材料进展

全钒液流电池是一种新型的高效储能电池,离子交换膜作为其核心功能部件之一,得到广泛研究。本文综述了商业化和改性阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性离子交换膜的制备方法、结构特点、电池效率,并从钒电池电堆和系统性能及寿命出发,讨论了上述膜材料的优缺点。     

钒液流电池平滑风电场输出功率研究

基于PSCAD／EMTDC搭建了永磁直驱风电场,并根据钒液流电池（VRB）的数学模型搭建了并网型电磁仿真模型。根据风电场的输出功率变化,设定相应的能量管理及控制策略,对含有钒液流电池的风电场进行仿真分析。仿真结果表明,钒液流电池可较好地平滑风电场输出功率的波动性,在一定程度上提供无功支持,改善电压稳定性。     

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。