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。     

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.     

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<...     

液流电池冷热电储综合能源系统优化设计

针对北方某园区办公建筑物提出了基于光伏发电、铁-铬液流电池储能、热泵冷热双供、水储能等关键技术的冷热电储综合能源系统方案,并对能源系统进行全年逐时能耗分析和效益分析,通过编写计算程序、优化算法等处理方法,考虑了初投资、全年能耗、运行成本、节能率、全生命周期成本等评价指标,开展迭代优化设计。结果表明：当储罐体积为920 m³、热泵台数为14台时,热泵储能耦合方案为最优,全生命周期成本为1347.08万元。利用铁-铬液流电池储能系统进行储电储热、水储能系统储热储冷,使得全年平均光伏用电占全部用电的65.3%。在冷热能源供应层面,储能供应占全部供冷供热能量的67%以上,其中3月、9月、11月实现100%储能供能。     

光储联合系统中储能电站的能量管理

为提高储能设备利用率,实现储能电站能量的合理管理,以浙江地区某光伏电站配置的MW级储能电站示范工程为背景,针对现有单应用模式下储能装置容量和功率存在富余的特点,文章提出了一种平抑波动和分时电价相结合的储能装置控制方案。根据光伏出力特点,在光伏波动较强时进行光伏波动平抑,在光伏出力较弱时,根据储能装置剩余容量(state of charge,SOC)的实际情况,结合当地负荷变化曲线,实施分时电价策略。仿真实验表明,该控制方案维持储能设备SOC在合理范围的前提下,能及时平抑白天光伏的波动。同时在一定程度上实现了对负荷的削峰填谷,提高了储能设备利用率,实现了储能电站能量的合理管理,为项目后续示范应用提供了理论依据与技术支撑。     

光储直流微网混合储能控制策略研究

混合储能相较于单一储能可以更好地解决微电网电压、频率波动等问题.为了充分利用混合储能系统的优势,使各储能电池优势互补,并考虑到储能变换器弱阻尼、低惯性的特点,提出了基于虚拟直流发电机控制的混合储能单元分频控制策略.该控制策略在混合储能单元分频控制的基础上,对功率密度电池储能变换器采用虚拟直流发电机控制,以增大功率密度型...     

独立光伏发电混合储能系统容量优化研究

准确建立系统中各环节数学模型,综合考虑不同储能元件（超级电容器和蓄电池）的储能特性,以混合储能系统成本最低为优化目标,以独立光伏发电系统各项运行技术指标为约束条件,提出了一种基于单纯形法的容量优化配置方法,并进行了编程实现和算例验证。     

飞轮储能的仿真系统研究

飞轮储能在很多能源相关领域有着广阔的应用前景。基于飞轮储能技术的基本原理及飞轮储能系统的主体结构,以Simulink为平台搭建了飞轮储能的仿真系统,包含充电模型和放电模型两部分,各自由电机本体、转速计算、磁极位置检测及位置控制等模块组成,其中转速计算模块是区分两个模型的所在。基于所搭建的仿真平台,对充放电过程进行了仿真,并对占空比、转动惯量与摩擦系数对储能系统的影响进行了仿真分析。     

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...     

电池储能电站电网侧经济效益及运行效益分析

目的   电池储能电站的建设是未来电网发展的必然趋势,文章旨在研究当前电池技术和峰谷电差政策条件下的电池储能电站的经济效益和运行效益。 方法   以电网侧储能电站为对象出发,分析以经济效益指数为判据的经济效益、以延缓变电站扩容建设为衡量的运行效益。同时,以东莞地区电池储能电站为例,对其直接经济效益、运行效益和其他效益进行分析。 结果   在当前电池技术和峰谷电差政策的状况下,东莞电池储能电站的经济效益总体略有亏损,但考虑到建设储能电站存在的其他方面的运行效益等,发展电池储能电站有小幅盈利。 结论   以东莞地区电池储能电站为例的经济效益及运行效益分析也可以为其他同类型电池储能电站的效益分析提供参考。     

分布式燃气电站综合能源项目经济性分析

在传统火电向新能源转型的特殊时期,分布式燃气电站综合能源项目由于灵活的启停调峰特性和较 好的经济性,发挥得桥梁作用和在电力中的支撑作用将更加凸显。本文对分布式燃气电站综合能源项目的 作用和经济性进行分析,为天然气发电在新时期的发展提供了新的思路。     

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。     

储能技术在光伏并网发电系统中的应用分析

根据光伏并网发电系统的结构特点分析了不加储能装置的光伏并网发电系统对电网造成的不良影响,并分别从电网角度和用户角度提出了储能系统在光伏并网发电系统中的几种应用技术,最后提出了用于光伏并网发电系统的储能技术发展需求。     

光伏电池室内光能采集系统的研究进展与展望

随着5G时代的到来,届时将存在数量庞大的室内物联网设备。尽管大多数室内物联网设备是低功率产品,但它们通常是分布式的,且需要定期更换供电设备,这会导致成本增加和工作不便,而环境能量采集技术正好可以解决这一难题。环境中的光能是最值得被开发利用的能源之一,光伏电池室内光能采集系统正是通过采集周围光能并转换成电能,达到为室内低功耗物联网设备供电的目的。本文针对如何最大化地延长光伏电池室内光能采集系统为室内低功耗物联网设备供电的时间这一主要问题,从高效率采集室内光能、最大功率点跟踪和储能选择三个方面进行简要综述。首先通过对比分析室内光源下带隙值,串并联电阻的大小和电池种类对光伏电池弱光性能的影响,提出了一种高效率采集室内光能的方案;其次从工作原理、优缺点和技术特征等方面分析讨论各类最大功率点追踪技术,指出开路电压比例系数法可能最适合用于室内场景下光伏电池的最大功率点追踪;最后分析和讨论超级电容和可充电电池各自存在的优缺点,指出在光伏电池室内光能采集系统的储能选择方面,可充电电池与超级电容结合使用的储能模块可能是一个有前途的发展方向,为进一步推进室内光能采集系统的设计提供参考。     

地下含水层储能的实验分析与模拟

以达西定律为理论基础，建立了模拟地下含水层储能真实环境的实验平台和模拟程序．通过实验数据和模拟程序的拟合，模拟真实环境的地下含水层温度分布和水流运移；以及回灌热水在实验台中流动和传热情况，发现回灌水对含水层的直接影响区域较小，含水层中水的横向流动和传热较为缓慢；含水层中垂向流动和热传递很小，各层间的相互影响作用较小。