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。     

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。     

全氟己酮气体灭火系统在磷酸铁锂电池储能预制舱的应用

“双碳”目标下,需要建设大量与“风”“光”等新能源配套的磷酸铁锂电池储能电站,但磷酸铁锂电池具有较大火灾危险性,其灭火措施研究尚不完善。全氟己酮灭火剂是一种新型哈龙和氢氟烃类灭火剂的优良替代品,对其是否适用于扑灭储能锂电池火灾并抑制其热失控存有争议。基于全氟己酮应用于磷酸铁锂电池火灾的既往研究成果,优化了全氟己酮气体应用于磷酸铁锂电池储能电池舱的灭火方式,采用“局部应用”与“全淹没”灭火方式相结合,通过模型试验验证了灭火效果并得出了相关设计参数,以工程案例详细论述了全氟己酮气体灭火系统在储能电池舱的应用方案。     

动力锂电池在储能电站中的梯级利用研究

目前动力电池回收利用方式主要包括拆解后提取金属元素以及退役电池梯级利用两种方式,其中较为环保的梯级利用回收方式在实际应用中的占比较少.通过列举动力锂电池与其他种类电池在储能要求下的性能指标,对退役动力锂电池组作为储能电站储能设备的具体运行数据进行计算和分析,发现退役锂电池的梯级利用在储能电站中的年运行成本低于采用铅酸蓄...     

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...     

储能电站中锂电池的液冷结构设计及优化

在锂离子电池储能装机项目中,锂离子电池在高温环境下极易发生热失控,因此对储能电站中的电池组进行热管理非常有必要。首先建立了电池组的热模型,在此基础上对电池组的风冷效果进行了仿真,结果显示被动散热并不能满足要求,在电池组持续放电的情况下,出现热失控几乎已成必然。设计了采用全包围式的液冷管道结构的液冷系统,液冷管道与电池直接接触部分采用圆弧面设计,整体管道呈蛇形。仿真验证分析发现,该冷却系统对散热效果的提升非常显著,同时整个电池组所处的温度区间也非常理想。出于经济性的考虑,从降低材料成本出发,对管道面积进行优化缩减,通过增加通道的方式对原结构进行优化改进。仿真验证发现,改进后的结构后散热效果并未下降,更有利于冷却通道自身的散热,结构安全性完全符合要求,因此该方案达到了优化效果。     

储能用大容量磷酸铁锂电池热失控行为及燃爆传播特性

随着电化学储能应用规模的持续扩大,使用锂离子电池的电化学储能电站火灾燃爆事故时有发生,引发社会的广泛关注。锂离子电池的安全性是影响储能电站安全的重要因素,分析储能用锂离子电池的热失控行为及燃爆特性是有效防控储能电站火灾事故的关键。本工作选用储能用280 Ah磷酸铁锂电池为研究对象,基于锂离子电池热失控及产气分析测试平台,采用加热方式触发电池热失控,分析其产热、质量损失以及产气特性。进一步采用傅里叶变换红外光谱仪以及氢气传感器测量热失控过程产气成分,通过卷积分析得到气体组分占比,其中氢气和二氧化碳分别占36.8%和44.2%。通过FLACS软件建立电池储能液冷舱1∶1模型,分析了不同条件下磷酸铁锂电池产气发生燃爆的动压及火焰危害范围。研究发现,在电池储能舱内发生的燃爆行为受到舱室内部泄压开启压力和周边障碍物的影响,而其中当舱门开启压力从10 kPa增长到100 kPa时,爆炸超压峰值增长为2.15倍。该研究可为储能电站锂离子电池火灾事故预警、集装箱结构和防爆设计提供参考。     

锂电池储能电站火灾与消防安全防护技术综合研究

近年来国内外锂电池储能电站的增量十分可观,用户侧潜力巨大,遂对锂电池储能电站的安全防护提出了更高的要求。现如今锂电池储能舱传统火灾探测器的预警方式存在不足,同时国内外大量应用研究也表明七氟丙烷和全氟己酮是目前较适用于锂电池储能电站火灾的气体灭火剂,但任何单一灭火剂均无法同时起到扑灭明火和抑制大容量锂电池复燃的作用,锂电池储能电站目前缺乏明确有效的灭火技术、系统性的解决方案。本文从极早期火灾探测对储能舱火灾预警的重要性出发,综述了含不同种类添加剂的细水雾对锂电池储能电站火灾的灭火效果,突出了气体灭火剂-细水雾联合应用消防策略的重要性,并提出了清洁高效灭火技术开发的重点和下一步发展方向。     

预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算研究

目的  基于站内能量损耗来源和设备属性详细分类,提出了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算方法。 方法  从储能电站的角度论述了预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗计算中需考虑的主要因素,进而将储能电站的能耗分为2个部分,即储能系统自身的损耗和辅助设备运行的损耗,并分别给出了每部分能耗的计算方法及效率值的选取方法。 结果  通过实际算例,分析了配置规模为2 MW/2 MWh的储能电池预制舱在典型运行方式下的全天运行能耗,并与现场试验结果进行了对比,从储能电池产热和空调传导热能的角度分析了现场试验结果和理论分析的差别,对储能电站的能耗统计提出了建议。 结论  研究提出的能耗计算方法较全面地论述了影响预制舱式磷酸铁锂电池储能电站能耗指标的主要因素,依据设备属性详细分类给出了主要设备的能耗计算方法,具有较好的工程参考价值。     

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。     

风电场配套电化学储能系统的设计研究

风电场配套建设储能系统可有效平滑风电输出的有功功率的波动,使风电满足接入电网相关标准的要求,减少"弃风"现象,增加风电场业主的收益,使风电场实现暂态有功功率紧急响应和暂态电压紧急支撑的功能,从而参与电网的调峰、调频.基于风电场配套储能系统的理论研究和实际工程案例,提出了一套风电场配套电化学储能系统的电气设计方案,以期为...     

石墨烯在储能领域应用的专利分析

为研究石墨烯在储能领域研究开发的知识产权现状,以锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、锂空气电池、锂金属电池、钠离子电池、铅炭电池等电化学储能体系为切入点,对石墨烯在储能领域应用技术进行专利检索,并从全球专利申请趋势、主要来源国家、各结构部件中应用专利分布、重要专利申请人等方面进行了详尽的分析.以期为我国石墨烯储能技术创新及产业发展规划等提供有价值的参考.     

混合储能系统在风电网应用的经济性模型与评价分析

介绍了超导储能系统和电化学储能成本的技术经济分析模型,研究了混合储能系统在电网中的应用方法。针对福建某风电场应用环境,引进10MJ/37MW高温超导磁储能系统和20MWh/5MW磷酸铁锂电池储能系统,分析弃风与风电收入。通过计算风电弃风损失、新建输电线路投资和混合储能系统的投资成本,比较新输电线路与混合储能系统的收益。评估结果将为混合储能系统在可再生能源电网应用的经济性分析提供重要参考。     

广东地区2×600 MW级燃煤机组磷酸铁锂电池储能辅助调频经济性研究

目的  针对广东省燃煤电厂联合储能AGC调频项目经济效益情况问题,通过建立典型工程案例的方法进行展示。 方法  文章归纳总结了最新版本南方区域调频辅助市场收益结算规则,计算出广东省内典型2×600 MW燃煤机组采用磷酸铁锂电池储能的调频性能指标,然后建立收益模型,对成本、里程、出清价格、运行时间等关键参数等进行了估算或假定,最后在采用合同能源管理模式下,从投资方角度测算其经济性并分析了在不同总投资、投运年份及收益分成情况下的财务指标变动情况。 结果  结果表明在已有测算的情况,除了第一种分成方案外,其他场景下的资本金内部收益率均超过7%。 结论  在广东地区四年内磷酸铁锂电池储能的调频项目具有较好的投资回报,此后随着总投资的降低和分成的提升,依然可以吸引投资方参与此类型项目。     

钠硫电池及其储能应用

钠硫电池是以Na-beta-氧化铝为电解质和隔膜,并分别以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池,钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。目前在国外已有100余座钠硫电池储能电站在运行中,涉及工业、商业、交通、电力等多个行业,是各种先进二次电池中最为成熟的一种,也是最具有潜力的一种先进储能电池。     

不同类型气体探测对磷酸铁锂电池储能舱过充安全预警有效性对比

研究储能舱内不同探测器预警有效性对储能系统的安全运行具有重要意义。本工作首先介绍了磷酸铁锂电池热失控过程和产气机理,以13 Ah和50 Ah方形硬壳磷酸铁锂电池为研究对象,搭建了典型储能舱环境,采用1 C电流对电池单体过充至热失控,同时监测电池表面温度、电压及舱内可见光和红外图像,采用H₂、CO、VOC、可燃气探测器、烟感和温感进行安全预警,分析了不同探测器对电池热失控预警的有效性。试验结果表明,在电池过充至热失控的过程中,所有探测器报警由先到后排序为H₂、CO、VOC、感烟探测器,可燃气探测器和感温探测器未报警。电池的容量越高,过充后产气的量越大,产生的白烟也更明显,且H₂、CO、VOC这些特征气体探测器报警的时间越早,更有利于大容量电池的热失控预警;其中H₂探测器报警时间早、变化特征明显,更适合预警电池热失控;烟感的报警时间过晚,不能有效预警。研究结果可为磷酸铁锂储能舱热失控预警提供有效的试验和数据支撑。     

储能系统锂电池电热耦合建模及参数辨识方法研究

针对电化学机理模型存在全阶结构复杂度高、电池温度变化过程无法精确描述的问题,该文提出将简化电化学模型与热力学模型耦合,建立简化电化学-热力学耦合模型,通过智能辨识算法获取模型相关参数。实验表明,该方法建立的模型在宽环境温度范围、常用放电倍率工况下仿真曲线与实际测试曲线的拟合效果较好,能较好地描述电池电压、电流和温度变化。该模型以较低的模型复杂度和较高的模型精度描述电池内部电化学、热力学行为,可支撑电池状态估计和剩余寿命预测研究。