双级锂电池-超级电容混合储能的协调控制及功率分配

为平抑直驱式永磁同步风电机组功率波动,文章采用双级锂电池-超级电容混合储能的分层控制策略。首先,通过双向DC/DC变换器控制各储能单元充、放电;其次,将混合储能系统分为协调管理层和功率优化层,协调管理层充分利用锂电池和超级电容优势互补,功率优化层以锂电池荷电状态和最大充、放电功率为约束,建立锂电池功率分配策略及充、放电模式切换;最后,将实测风速数据导入仿真模型,并对比单级锂电池系统的充、放电次数。仿真结果表明,文章所提混合储能系统分层控制策略可很好地实现平滑风电系统出力,且减少了锂电池的充、放电次数,延长锂电池的使用寿命。     

Analysis for the applications of lithium titanate battery in the MW-class energy storage systems

相对于传统型的锂离子电池,钛酸锂电池具有充放电响应速度快、倍率特性好、寿命长等优点,但钛酸锂电池单位容量的成本较高。本文从储能系统应用需求层面分析典型功率型储能系统对电池倍率和容量的要求,结合钛酸锂电池的特点,得出高倍率的钛酸锂电池应用于功率型储能系统相对于能量型锂电池,可以大幅度减少电池配置数量的结论,因此可发挥钛酸锂电池的竞争优势。     

钛酸锂电池在兆瓦级储能系统中的应用分析

相对于传统型的锂离子电池,钛酸锂电池具有充放电响应速度快、倍率特性好、寿命长等优点,但钛酸锂电池单位容量的成本较高。本文从储能系统应用需求层面分析典型功率型储能系统对电池倍率和容量的要求,结合钛酸锂电池的特点,得出高倍率的钛酸锂电池应用于功率型储能系统相对于能量型锂电池,可以大幅度减少电池配置数量的结论,因此可发挥钛酸锂电池的竞争优势。     

基于LabVIEW的锂电池SOC估计与参数监测系统

文中介绍了一种采用LabVIEW设计和实现的锂电池参数监测与剩余电量(SOC)在线估计的硬件系统。该锂电池监测系统主要功能包括:采集锂电池处于工作状态下的电流、电压参数,显示并存储该参数信息,通过已经求得的精确锂电池模型对SOC进行在线估计并实时显示。将锂电池恒流放电与变流放电时的实验结果与真实值进行比较,验证了该系统参数采集与SOC估计的有效性与精确性。     

锂电池储能舱运行状态信息采集系统研究

锂电池储能舱是储能系统的核心部件,内部存放大量电池,一旦发生严重事故极易造成整个锂电池储能舱的烧毁,如无法获取事发时刻系统和电池堆的运行数据,将给事故分析带来困难.本文对锂电池储能舱可能发生的故障及异常情况进行了全面的研究和分析,提出了一种锂电池储能舱运行状态信息采集系统方案,该方案能实时记录运行时的状态信息,并在储能舱发生异常状况时快速启动录波,保存数据为储能系统事故分析提供技术支撑.     

磷酸铁锂电池储能系统平抑风电功率波动研究

针对风力发电出力的随机性和间歇性,提出将磷酸铁锂电池储能系统用于平抑风力发电的功率波动。首先,以PNGV等效电路模型为基础,通过HPPC试验实现电池参数的辨识,建立反映磷酸铁锂电池充放电特性的仿真模型;然后,基于磷酸铁锂电池端电压变化小的特点,提出了电池直接耦合在储能系统直流母线上的拓扑结构,给出了储能变流器的功率解耦控制策略和平抑风能波动的控制目标;最后,利用MATLAB/Simulink软件,建立了风电—储能系统仿真模型。仿真结果显示,磷酸铁锂电池储能系统能有效平抑风力发电的功率波动。     

不同放电倍率条件下的锂电池温度场分析

锂电池作为可再生能源领域中储能系统的核心部件,其安全运行至关重要,然而锂电池在放电过程中的温升现象会严重影响其安全运行与使用寿命,甚至会导致事故的发生,因此,研究锂电池的工作温度对其安全的影响具有重要意义.本文首先根据实验数据分析了锂电池在充放电循环过程中的温度情况,分析发现:随着放电倍率的增大,锂电池在放电过程中的温...     

基于CEEMDAN和ISOA-ELM的锂电池荷电状态预测北大核心CSCD

锂电池具有能量密度高、输出电压高、无记忆效应等优点,但过充过放电易引发安全事故,精确预测锂电池荷电状态(SOC)让其工作在最佳状态,具有重要现实意义,本文提出了一种基于自适应噪声集成经验模态分解(CEEMDAN)和数据驱动模型组合预测锂离子电池荷电状态的方法,对锂电池原始电流数据进行模态分解,得到多个子序列模态分量,提出一种基于惯性权重与Levy飞行机制的改进海鸥算法(ISOA),对极限学习机预测模型(ELM)参数进行优化,构建ISOA-ELM锂电池预测模型;训练模型得到锂电池SOC预测结果。实验结果表明,该模型在实际工作中能够更贴合实际SOC,更有利于锂电池工作在最佳状态。     

锂电池储能系统的应用设计

谈到储能,人们很容易想到电池,文中简单概述了锂电池储能技术的发展情况及电池储能系统在智能电网中的应用模式。并以1 MW·h/2 MW钛酸锂电池储能系统为例进行具体应用设计,以此说明电池储能系统的构成、储能单元设计中电池成组、储能逆变器的控制策略和监控系统特点。最后总结了电池储能系统在应用设计中的关键要点。     

All-solid-state lithium-ion batteries:State-of-the-art development and perspective

现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质,易泄露,易腐蚀,服役寿命短,具有安全隐患.薄膜型全固态锂电池,大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离子电池中液态电解质,锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高安全性锂二次电池.作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状,包括固态锂电池的构造,工作原理和性能特征,锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控,固态整电池技术等方面,提出并详细分析了该技术面临的主要科学与技术问题,最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势.     

锂电池储能电站防消一体化系统设计及控制策略

面向锂电池储能电站的安全需求,遵循“预防为主、防消结合”的原则,设计锂电池储能电站防消一体化系统,实现数据融合和智能诊断,建立早期预警、后期灭火防护的完整系统;参照实际储能预制舱结构,搭建储能预制舱试验环境,开展锂电池单体及模组热失控及灭火试验,结果表明：防消一体化系统控制策略通过安全预警、防护、消防系统的分级工作,实现了火灾早期预警以及后期灭火防护,最大程度降低了电池热失控带来的危害;以细水雾作为灭火介质能在短时间内熄灭磷酸铁锂电池火灾,并能有效防止电池复燃。     

家用单相锂电池储能系统研究

对基于锂电池的家用5 kW单相储能系统进行了设计,建立了基于双向半桥DC/DC变换器和双向DC/AC PWM变流器的功率转换系统,设计了基于虚拟移相技术的有功无功解耦控制算法,实现了储能系统的四象限运行。仿真结果表明,该控制系统除可对锂电池充放电之外,还可以提供无功补偿,同时电流谐波较小。     

10 kW/20 kWh锂电池能量管理系统的设计与实现

设计10 kW/20 kWh锂电池能量管理系统,该系统由储能管理单元(energy storage manage unit,ESMU)和电池管理单元(battery manage unit,BMU)2部分组成,其中ESMU可实现对电池储能系统(battery energy storage sys-tem,BESS)的充放电控制、状态监测与数据管理分析,BMU依据电池电压、温度等信息对电池进行均压控制及实时保护,2个子系统的协调运行可实现对储能系统充放电控制的安全动态管理。通过实验验证10 kW/20 kWh锂电池能量管理系统工作的有效性,从而为大规模锂电池储能系统的工程应用奠定基础。     

基于R1233zd的泵驱两相流锂电池散热系统研究

随着人们环保意识的提升,车用锂电池得以飞速发展,水冷系统以其简单的系统结构被广泛应用于车用锂电池散热领域。水冷系统利用工质显热换热,不仅换热能力有限,也存在因工质泄露而引发短路、燃烧的安全隐患。泵驱两相流系统散热能力较强且安全,近年来多应用于航空航天领域,但是在车用锂电池散热方面的应用和研究较少,因此本文提出基于R1233zd的泵驱两相流系统替代水冷系统的锂电池散热方案。R1233zd具有无毒、不可燃且绝缘的特性,同时兼具环保性和较高的散热潜力,相比于传统制冷剂R134a,R1233zd具有更低的GWP和更高的潜热。本研究使用实验的方法,在使用相同实验台架且保持环境温度和冷源温度相同的情况下,对比分析热负荷为500W、700W、900W和1100W时,水冷系统和泵驱两相流系统的散热效果。结果表明：1）在相同散热量的情况下,泵驱两相流系统需要更低的流量,本实验中,泵驱两相流系统的流量仅为水冷系统流量的1/7;2）泵驱动两相流系统具有更好的散热效果,本实验中,其冷板温度比水冷系统低2℃到6℃、冷板下表面温差为水冷系统的1/7;3）泵驱两相流系统能够更好地抑制局部热点的蔓延。综上所述,基于R1233zd的泵驱两相流锂电池散热系统具有非常广阔的应用前景。     

基于PNGV模型储能锂电池参数辨识及SOC估算研究

锂电池因具有比能量高、循环寿命长、对环境无污染等优点,在储能系统中已逐渐得到应用.准确估算锂电池的荷电状态(SOC)可防止电池过充、过放,保障电池安全、充分地使用.为了精确估算储能锂电池SOC,基于PNGV(partnership for a new generation of vehicles)电池等效模型,利用递推最小二乘法(RLS)对模型参数进行在线辨识和实时修正,增强了系统的适应性.结合安时法、开路电压法和PNGV模型,提出了一种实时在线修正SOC算法.根据实验数据,建立了仿真模型,以验算模型和SOC估算算法的精度.仿真结果表明,PNGV模型能真实地模拟电池特性,且能有效地提高SOC估算精度,适合长时间在线估算储能锂电池的SOC.     

磷酸铁锂和三元锂电池外部过热条件下的热失控特性

锂离子电池已广泛应用于储能和电动汽车中,但由于其易燃性,存在火灾和爆炸的风险.本文以单体40 A·h三元锂和72 A·h磷酸铁锂电池为对象,采用不同位置外部过热研究其热失控特性.实验结果表明磷酸铁锂电池在外部过热条件下不会引燃,而三元锂电池会自发引燃和喷射;侧面加热比底部加热能更早进入热失控;通过传热分析得到40 A·...     

固态锂电池研发愿景和策略

很多新兴技术领域对可充放电池的能量密度不断提出新的期望和要求,已经远远超过目前电池实际达到的水平。尽早理解如何提高电池的能量密度, 如何兼顾其它综合技术指标的实现,尽早确定较为可行的技术路线,是目前学术界、产业界关心的重要问题。本文作者根据对目前液态锂离子电池和固态金属锂电池的科学与技术研发现状的理解,小结了固态锂电池目前仍需要解决的主要科学与技术问题,并提出了可能的解决方案。从规模制造的角度,比较了四种含有不同形式固体电解质材料电池的特点,预测了固态锂电池的技术路线和实现时间。最后列举了日本、美国、中国政府最近提出的未来可充放电池中长期发展技术目标,分析了固态锂电池实现这些技术指标的可能性并预测了时间节点。     

10 kW/20 kWh锂电池储能协同风电一次调频备用的实验验证

将风电机组的比例弃风电量作为一次调频备用基本单元,基于电网的15 min一次调频备用持续输出要求,提出储能系统最大值配置法协同风电场作为风电一次调频备用补充,采用10 k W/20 k Wh锂电池储能系统对锂电池参与电力系统一次调频能力进行实验验证,结果表明锂电池储能系统能快速精确跟踪调频调度指令,具备协同风电参与电力系统一次调频的能力。     

基于模糊控制的EV混合储能能量管理策略研究

针对锂电池和超级电容混合储能系统输出功率实时分配问题,为提高策略控制精度,设计了一种基于参数改进的模糊控制策略。根据混合储能单元实时荷电状态建立了动态功率模型,以各储能装置实时最大允许充放电功率和系统需求功率为输入参数,制定了更为精确的模糊控制规则,以实现模糊控制功率分配。搭建实验平台,将参数改进前后的模糊控制策略进行比较。实验结果表明,采用参数改进后的模糊控制系统工作稳定,单位时间内锂电池电流幅值平均降低了5%,提升了超级电容的使用效率,可延长锂电池使用寿命。     

用于WSNs节点的新型太阳能供电系统

通过对农业物联网中WSNs节点的实际使用方式的调研和分析,设计出一种新型太阳能供电系统,并对该系统进行整体方案设计、各功能模块划分、控制芯片选型和具体的电路设计。该系统为太阳能和锂电池双模稳定供电,优先使用太阳能供电支路,同时可使锂电池的荷电只有在低于一定值时才会对其充电,故而能大大延长锂电池的使用寿命。使用该供电系统可对农业物联网各WSNs节点提供长期稳定的5V电源供给,可大幅降低对节点电源的维护工作量。