大容量储能系统电池管理系统均衡技术研究

电池组一致性问题是大容量电池储能系统的重要问题,电池管理系统的均衡技术是解决这一问题的有效方法。对大容量储能系统中电池管理系统均衡技术进行了研究,分别介绍和探讨了电池模块内均衡技术、模块间均衡技术,以及电池系统中相内和相间均衡策略,并阐述了四级均衡体系的构建与实现。通过电池系统四级均衡体系的应用,实现了电池系统内不同层级的有效动态均衡,为更大容量的电池系统的长寿命和有效利用提供了技术支持。     

锂离子电池储能系统多时间尺度均衡方法

锂离子电池可作为后备电源为电力系统的一次设备、二次设备及通信管理等提供不同等级的交直流电,保证核心设备紧急时刻仍然能够正常工作。先串后并的并联型储能系统不仅因并联模组的互为备用具有更高的可靠性,也能够避免传统串联型后备电源的木桶效应问题。然而,并联型方案会因模组之间的不一致,使得各模组寿命呈现差异性;串联电池组组内电压分布差异,也会导致电池单体过充或者过放。为此提出了一种针对并联型锂离子电池储能系统的多时间尺度均衡方法。首先,对电池模组组内单体以荷电状态(state of charge,SOC)为指标进行旁路均衡,使电池组在单次充放电循环的短时间尺度达到组内均衡;然后,通过并联电池模组组间的寿命均衡,使系统在寿命衰减的长时间尺度达到平衡。所提均衡方法能够提高并联型储能系统使用过程中模组间的一致性,增强并联模组互为备用的可靠性,降低运维成本,提高锂离子电池的使用效率。为了验证该均衡方法,在电池加速老化实验的基础上,搭建仿真模型验证了所提方法在不同条件下的有效性。     

基于深度学习的储能锂离子电池健康状态估计

锂电池储能系统在促进大规模清洁能源并网和保证电网稳定运行等方面发挥着重要作用。针对储能锂离子电池运行过程中的健康管理问题,提出了一种基于深度学习的储能锂离子电池实时健康状态估计方法,利用注意力机制的长短期神经网络,实时评估站内电池单体及电池簇的健康状态。通过对输入特征进行注意力加权,强化参数敏感性较高的特征在模型训练时的作用,以获得更高的估计精度。为验证该模型的有效性,利用公开数据集及实际储能锂离子电池运行数据,分别对储能电池单体及电池簇进行健康状态估计,实现了比传统神经网络方法更高的估计精度。     

锂离子电池储能安全监测技术发展

针对储能锂离子电池存在的安全问题,综述了电池热失控预防和安全监测方面的理论、实验成果和应用情况,指出储能锂离子电池在安全方面存在监测手段片面单一、监测方案不完整等问题,并指出预测储能行业将向“大数据”“智能化”方向发展,同时建议广大科研工作者应从储能系统的工作机理切入,向安全、经济、高效的方向深入研究。     

储能用锂离子电池安全性测试与评估方法比较

作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到了全球的广泛关注.锂离子电池因能量密度高、寿命长和无污染等性能,成为大规模储能的首选储存载体之一,锂离子电池储能规模也在迅速增长.但是近年来,锂离子电池热失控火灾事故频发,成为制约其大规模应用的关键因素.针对这一问题,本文归纳对比了国内外常用的储能用锂离子电池安全测试标...     

锂离子电池储能系统消防技术的中国专利分析

以锂离子电池为代表的电化学储能技术当前进入了快速发展期,在我国能源消费结构调整和可再生能源比例提升方面具有重要意义。储能消防技术是锂离子电池储能系统规模化应用的安全保障。为了解储能消防技术的研发现状,本工作以国家知识产权局公布的专利检索与分析系统数据中的储能消防领域专利数据为分析对象,以灭火剂(A62D)、储能用消防装置(A62C)以及储能消防策略和逻辑方法(G06K)为主要内容,探讨了储能消防技术在国内的发展,并从专利年限分布、专利技术分布、专利地域分析及主要申请人4方面进行总结分析。结果表明,储能消防技术及其应用总体呈快速增长态势,其中消防装置研发专利申请占比多,专用灭火剂研发处于高质量发展期,消防机制设计仍处于缓慢增长期。北方地区申请单位以高校和事业单位居多,而南方地区申请单位以商业公司居多,这与电化学储能商业化应用水平是分不开的,总体上储能系统消防技术仍需要主要研发单位的引领探索。可以预见储能系统消防技术专利量仍然会保持发展态势,相关政策及市场结合将持续激发技术研发活力。     

锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述

锂离子电池/超级电容器混合储能系统因其良好的性能、较低的成本和较强的通用性,已成为应用最为广泛的混合储能系统。能量管理技术是混合储能系统的核心技术之一,也是当前主要的研究热点。为了系统地对混合储能系统能量管理方法进行综述,本文首先对锂离子电池/超级电容器混合储能系统的拓扑结构、能量管理架构以及功率分配控制进行了介绍;而后,本文将现有的混合储能系统能量管理方法分为基于经验、基于优化、基于工况模式识别和基于机器学习5大类并进行了详细的对比分析,重点针对规律性工况与随机性工况讨论了各类能量管理方法的效能,并分析了各类方法的鲁棒性与计算复杂度;最后,本文对现有的能量管理方法进行了总结,并对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望。综合分析表明,提高对随机性负载未来工况的预测精度、建立更加精准的混合储能系统模型并通过云端协同进一步提升能量管理方法的实时性将是未来混合储能系统能量管理研究的重点。     

以容量利用率最大化为目标的电池储能系统均衡电流分析

分析电池不一致性的类型及其对容量利用率的影响,推导在线动态单向均衡和在线动态双向均衡所需的最大均衡电流与工作场景的关系。随后以实际应用中的2种典型工况为例,对比核算2种均衡方式所需均衡电流的大小。分析发现,在线全区间双向均衡有更高的电池容量利用率,且所需的均衡电流更小。     

锂离子电池储能系统安全技术发展现状

我国正大力推动建设以新能源为主体的新型电力系统,作为支撑可再生能源普及的关键技术,储能产业得以高速发展,锂离子电池储能市场也进入加速发展期。然而,在高速发展的同时,近年来国内外发生的多起储能系统火灾事故,也引发了大众对锂电池储能系统安全的关注。锂离子电池储能系统运行的主要风险分为起火爆炸风险、有毒有害化学物泄漏风险和电击风险,其中起火爆炸是锂离子电池储能系统的主要风险,主要致因则是电池的热失控。防范电池的热失控问题,应从电池安全、储能系统、运行维护和事故后消防等几方面提升安全防控技术。从生命周期看,锂离子储能系统的关键安全技术包括电池单体安全、箱体热管理、主动预警监测、被动监控预警、高效消防手段等。鉴于锂离子电化学储能系统的安全运行和安全隐患正逐渐成为制约产业规模化发展的瓶颈,建议有关部门要完善政策体系,提高产业规划科学性,进一步健全新型储能安全生产法律法规;加快标准体系构建,建立储能系统建设及运维的指引标准,指导储能系统安全体系建立;强化消防安全技术攻关,加快关键部件转化应用。     

储能锂离子电池预制舱热失控烟气流动研究

随着电化学储能的大规模应用,储能系统的安全事故时有发生。在储能系统中,锂离子电池一旦发生热失控,其产生的可燃烟气极易被点燃,从而造成起火、爆炸事故。大型储能系统的电池热失控和蔓延产生的烟气流动危害极大,且试验成本高。因此,基于模型对储能预制舱的热失控烟气流动行为进行研究具有重要意义。本工作针对方壳磷酸铁锂电池开展了热失控喷发产气的测试,获取了电池喷发的产气量和气体成分。以此作为模型输入,通过Flacs软件建立了兆瓦时级的储能预制舱模型,研究了预制舱内多种热失控情景下的烟气流动行为。仿真结果表明,电池热失控后舱内的可燃气体积受电池位置和失控电池数量影响。热失控电池小于3只时,模组位置越高可燃烟气扩散的面积越大;热失控电池多于3只时,随着电池数目增多,发生热失控的模组位置越低,可燃烟气扩散的面积越大。对于同一个高度的模组,不同的位置形成的可燃烟气体积基本一致,且电池室中的可燃烟气会扩散至控制室。此外,在预制舱两侧增加泄压板,可有效地将舱内可燃气体排出,但泄压效果受泄压板位置和泄压面积影响。     

锂离子电池储能系统建模与控制策略研究

研究了含DC/DC变换器的锂离子电池系统的充放电特性。以锂离子电池等效电路为基础,提出了电池侧电感平均电流内环控制及恒功率、恒电流和恒电压切换的外环控制DC/DC双闭环策略。以锂离子电池当前荷电状态和充放电指令为输入条件,建立模糊控制模块,基于模糊理论对其充放电进行自适应安全控制。仿真结果表明所建立锂离子模型及控制策略正确性有效性。     

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。     

智能社区电池储能监控系统设计与开发

智能社区电池储能监控系统采用分层的设计方案,最低层为设备层,包括储能逆变器(PCS)、电池管理系统(BMS)、智能电表、电压采集模块、电流采集模块、用于控制与分析的FPGA开发板、断路器等;中间层为通信层,所有的硬件设备通过通信模块接入网络交换机,数据交换通过以太网实现,软件部分实现与这些硬件设备的通信协议,如IEC 60870-5-104通信协议、Modbus/TCP通信协议等;最上层为电池储能监控系统应用层,用LabVIEW集成开发环境实现多种功能模块,如数据采集与处理、控制功能、画面显示、报警功能、数据统计、多种曲线显示等,可满足运行人员的各种需要,实现储能电站与新能源发电站联合调度目的,电池储能监控系统同时接受上级电网调度,按电网调度的要求吸收或释放电能。     

智能社区电池储能监控系统设计与开发

智能社区电池储能监控系统采用分层的设计方案,最低层为设备层,包括储能逆变器(PCS)、电池管理系统(BMS)、智能电表、电压采集模块、电流采集模块、用于控制与分析的FPGA开发板、断路器等;中间层为通信层,所有的硬件设备通过通信模块接入网络交换机,数据交换通过以太网实现,软件部分实现与这些硬件设备的通信协议,如IEC ...     

电池储能技术控制方法研究

总结介绍了6种常用的控制方法,阐述各自工作原理以及优缺点,针对一实际算例,就能量型与功率型储能系统,设计了其DC／DC和DC／AC控制策略及DC／AC滤波环节,并给予Matlab／Simulink仿真平台搭建风储系统仿真模型。通过仿真结果表明,所设计控制策略下的电池储能能够平滑风电输出的波动,达到并网要求,2种不同类型的储能电池,能够优势互补,利于延长储能电池寿命。     

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。     

电池储能系统对微电网运行特性的改善作用研究

光伏发电、风力发电等可再生能源发电系统的波动性、间歇性和不可预测性会对微电网的运行特性产生一定的影响,包括电压波动、闪变、谐波,频率波动以及柴油发电机输出功率大幅波动、定子电流三相不平衡等.电池储能系统(BESS)由于其快速的有功/无功响应特性,可用于微电网中平滑分布式电源的输出功率,从而改善微电网的运行状况.首先研究了可再生能源发电系统的随机波动对微电网运行状况的影响,提出了采用P/V控制调节可再生能源发电系统的输出功率,同时稳定微电网母线电压的控制策略.并针对一种典型的微电网结构,仿真验证了BESS对微电网运行状况的改善作用.     

含钠硫电池储能系统的微网多时间尺度能量管理策略

摘要： 针对包含钠硫电池储能系统的微电网,文中以微网运行成本最小化为目标,同时考虑钠硫电池的荷电状态和使用寿命,提出一种针对含钠硫电池储能系统微网的多时间尺度能量管理策略,分别对微网能量管理策略的日前调度和实时调度进行建模。最后以一个微网系统作为算例,通过日前调度结果和实时调度结果的比较分析可知,多时间尺度的能量管理策略可提高微电网运行效益,而实时调度计划基于超短期功率预测,可对日前调度计划进行较大程度的修正,保证微电网的经济优化运行。     

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。