电化学储能电站综合能效提升关键技术及经济性分析

重点分析了影响电化学储能综合能效的关键因素,指出电池一致性、电池荷电状态估算准确性、电池故障预警性能、储能系统拓扑结构合理性及能量管理多目标优化程度均对电化学储能综合能效有重要影响。从电池诊断预警、电池热管理、高压级联、能量管理多目标优化4个方面,提出电站综合能效提升关键技术。以具体的工程案例对技术经济性进行分析,为电化学储能电站建设和运行提供理论和实践依据。     

大容量电池储能的本质安全探索

伴随着大型电化学储能项目的大量投产,如何保证大容量储能电池的本质安全成为亟待解决的问题.本文回顾了本质安全概念的演变,介绍了本质安全的内涵.参考煤矿行业本质安全型蓄电池的设计规范,提出了电池储能本质安全分级方案,将电池储能安全等级分为本质安全、非本质安全以及不安全三类.针对储能电池以模组和集装箱形式运行的现状,根据不同的组成形式,将电池储能的本质安全区分为电芯、模组以及集装箱系统三个层面的理解,并分别对其本质安全性进行论述.针对储能电池电芯的本质安全梳理了不同方向的技术路线,围绕水系电池、固态电池和安全剂注入三种技术路线,对其研究与应用进展进行深入探讨,并提出了不同技术路线面临的本质安全挑战,展望了未来大容量储能电池的本质安全应用前景.     

风电场内电化学储能系统的应用设计研究

近年来,随着电池价格的降低和我国储能政策的落地实施,电化学储能得到快速发展.由于电化学储能的灵活响应等优势能够有效地平抑可再生能源的波动而被广泛的关注.本文研究风电场内电化学储能系统的应用设计,在明确风电场内布置储能的必要性的基础上,给出了电化学储能系统电池选型、电气接线设计和能量管理系统的设计方案,最后总结了电池储能...     

LTC6803在镍氢电池储能管理系统中的应用CSCD

镍氢电池因其安全性高,可过充、过放的优异性在储能系统和电动汽车领域中得到了广泛的应用,为了保证储能电池组安全、高效运行,同时尽可能的延长电池的使用寿命,因而需要电池管理系统的维护.根据电池组在储能系统中的特性,本文开发了基于Freescale S12X系列微处理器和电源管理芯片LTC6803的储能电池管理系统,实现了12路电压模组和8路温度点的数据采集和处理,文章给出了该储能管理系统的整体架构,着重介绍了电压和温度采样环节的硬件设计电路及软件处理方法,同时在采样角度对比了其它电源管理方案,实验结果验证了LTC6803电源管理专用芯片能够满足现实储能系统的采样需要以及在储能管理系统方面的优势.     

规模化电池储能系统的无功功率控制策略研究

无功功率补偿是电池储能系统并网运行时的重要应用。电池储能系统主要包括电池组、变流器以及设备监控系统等。电池储能用变流器可向电网提供无功功率。文章提出了规模化电池储能电站中各储能机组间的无功功率分配方法。采用仿真软件对电池储能系统的无功功率分配策略进行仿真分析,并基于张北储能试验基地的电池储能机组实例验证了控制策略的有效性。     

基于动态可重构电池网络的储能系统本质安全机制及实例分析

随着电化学储能的快速发展,储能系统本质安全的问题日益凸显。然而,电池单体固有的差异性与传统固定串并联成组方式的不匹配所带来的电池系统“短板效应”是造成目前电化学储能系统安全性和经济性问题的本质原因。近年来,基于动态可重构电池网络(dynamically reconfigurable battery network,DRBN)的数字储能系统得到了广泛的关注。DRBN通过低功耗功率半导体器件与电池进行深度耦合,将电池从电化学反应装置转变为一种新型数字装置,并通过毫秒级电池物理连接拓扑重构从原理上杜绝了由于过充过放所带来的热堆积和热失控问题,实现了电池系统级本质安全。此外,DRBN能够快速诊断并切除故障电池,同时保持电化学储能的正常运行,极大提升了系统的可用性和可靠性。最后,本工作通过实际工程案例数据阐述数字储能系统在突发故障时的在线诊断和快速自动隔离疑似故障方面的本质安全机制,为电化学储能系统安全性和经济性提供一种新的路径。     

含分布式新能源和机电混合储能接入的微网协调控制策略北大核心CSCD

含分布式光伏等新能源接入的微网作为大电网的补充目前应用日趋广泛,但是随着新能源在微网系统中的占比比例不断增加,其出力的波动直接影响到微电网系统整体的稳定性。飞轮储能属于功率型储能系统,能够适应短时高频次充放电,相比于超级电容系统其环境适应性更好且全寿命周期内无污染。飞轮与电池储能系统相结合能够平滑分布式新能源出力波动,提升微网系统稳定性,但是飞轮储能和电池储能运行特性差别较大,控制难度较高,目前在微网系统内应用较少。本文设计了一种含分布式光伏、电池/飞轮机电混合储能系统接入的交直流混合微网运行拓扑,并在此基础上提出了基于电池/飞轮机电混合储能系统的微网系统协调控制策略,根据飞轮和电池剩余容量的不同,将混合储能系统划分为不同状态,以此为依据同时考虑不同类型储能系统输出额定功率和分布式新能源功率波动大小,对飞轮和电池的充放电电流进行调节,从而减小由于新能源接入引起的微网内功率波动。本文基于MATLAB/Simulink环境搭建了基于交直流混合母线的微网系统,仿真结果验证了所提微网协调控制策略的有效性。     

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...     

储能用锂离子电池管理系统研究

锂离子电池因其性能优异在高电压大容量的储能系统得到了广泛的应用。锂离子电池管理系统是延长电池循环寿命,维护电池安全运行的关键。针对储能用锂离子电池的特性,该文讨论了储能用锂离子电池管理系统的结构,重点介绍了电池管理系统的主要功能,特别是单体电池数据采集功能、电池状态估计功能和均衡管理功能,并分析了状态估计和均衡管理方法的优缺点,对其实现策略进行了评价。     

针对风电波动抑制的电池储能SOC鲁棒优化模型

针对风电系统输出功率波动问题,研究了基于风电波动异常数据判断及波动幅度情景划分的,能够有效抑制风电波动的电池储能系统SOC鲁棒优化模型。研究电网调度需求、风电功率预测及风电波动数据特性,建立了风电波动异常数据鲁棒判别模型,为风电波动场景划分提供数据支持;研究不同风电波动幅度场景电池储能系统SOC适应性指标,建立了在不同风险容许度下的SOC鲁棒优化模型;研究基于风电波动数据及其对应的电池储能系统SOC历史数据的SOC鲁棒优化模型求解方法,建立了基于χ2散度函数的SOC鲁棒优化算法;根据风电出力波动及电池储能系统特性,建立了基于特定区域电网的电力系统仿真模型,并根据风电波动特性对电池储能系统SOC优化结果进行仿真分析。仿真结果表明,文章针对风电波动抑制建立的电池储能SOC鲁棒优化模型,对风电波动幅度具有明显的抑制效果,提升了电网运行稳定性。     

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。     

储能科学中的磁性表征技术北大核心CSCD

理解电化学储能系统的构效关系将极大推动电极材料中新现象和新性能的发现与调控。然而,没有任何一种单一技术可以澄清电化学体系中复杂界面反应的所有问题,只有从多个角度进行观察才能看清被埋藏的界面和工作状态下的演变历程。由于大量储能材料富含过渡金属元素,其磁学性质与晶格结构、电子能带、电化学性能密切相关。因此,磁学测试分析可以揭示能源材料中的结构相变和局部电子分布等变化,解析物理化学反应机理,指导材料设计。围绕磁性表征技术,本文首先讨论了磁性测试的技术原理,随后总结介绍了磁性测试在研究电极材料物性结构表征以及电化学反应进程方面的研究进展,尤其介绍了原位实时磁性测试在阐明储能物理化学反应机理方面的独特优势。综合分析表明,原位磁性表征技术可以对电化学反应中的电荷转移进行高灵敏度、快速响应的测试表征,为揭示复杂界面电化学反应提供了新思路,在储能科学中具有广阔的应用前景。本文有助于了解磁性测试技术在电化学储能材料研究中的重要价值,并进一步推动磁性测试技术在储能领域的发展。     

电化学储能系统电池柜散热的影响因素分析

电化学储能系统是“双碳”目标实现的有利抓手,安全是电化学储能系统发展的生命线。由于大量电池存放于储能电池柜,因此对其散热性能的研究具有重要的意义。针对磷酸铁锂锂离子电池系统机柜：构建了电池系统数值模型,获得了电池柜内的温度场和气流组织,试验结果验证了模型的合理性;研究了进口风速、单体电池间距以及电池组间距对电池柜散热性能的影响规律,支撑储能机柜的设计和运维管理;结果表明,电池柜在低倍率运行情况下可采用自然对流冷却,高倍率运行情况下需要强制风冷策略;机柜最高温度和最大温差都随着单体间距增加呈现先减小后增大的趋势;电池组间距对电池柜散热性能影响不显著,因此可通过减小电池组间距来节省安装空间。     

光伏系统液流电池储能优化配置北大核心CSCD

液流电池具有长时储能成本低、系统安全性高等特点,适用于大规模长时储能的应用场景,通过对液流电池系统进行合理的规划配置,可以平抑新能源发电系统的间歇性和波动性,对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。目前缺乏基于液流电池技术特性和运行特性展开的新能源系统与液流电池优化配置方法研究,随着我国能源快速转型,充分发挥液流电池技术及运行特点,优化配置新能源系统中液流电池容量,对建立新型电力系统有着积极作用。本工作以光伏与液流电池联合发电的局域网为研究对象,提出了适用于光伏系统的液流电池储能优化配置方法,通过对液流电池系统中各个模块系统的运行特性、系统初投资和全寿期运维成本进行了深入地研究分析,基于液流电池系统具有功率与容量模块相分离的特点,对大规模液流电池系统的功率和容量配比进行了优化设计。综合液流电池系统模块优化设计的结果,对光伏与液流电池联合发电的局域网系统进行运行策略优化,在保证局域网供电稳定运行的同时,以液流电池系统初投资与全寿期运行成本之和最小为目标函数,求解得到优化液流电池优化配置方案。算例应用表明,大规模液流电池系统功率和容量配置为1 MW/8 MWh时为经济性最优的兆瓦级液流电池模块设计,25年运行期LCOE为0.292元/kWh;在本工作应用的局域网中储能优化配置的目标函数在储能配置为20 MW/160 MWh方案达到最优解。     

储能与液流电池技术

大规模高效储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定、不可控特性的重要途径,也是构建坚强智能电网的核心技术。本文对各种储能技术进行了综合分析,并对适用于大规模储能的抽水储能、压缩空气储能、钠硫电池、锂离子电池、铅酸电池和液流电池的技术特点、优劣势、发展前景进行了深入阐述;最后,对储能技术的发展思路进行了探讨,认为坚持技术开发与应用示范并重,进一步降低储能设备成本,提高其可靠性和稳定性并辅以一定的鼓励政策,是推进储能技术的产业化和实用化的重要途径。     

储能双向变流器主电路参数设计及控制策略研究

设计了一种适用于电化学储能系统的双向变流器,采用一级变换主电路拓扑结构,交流侧采用LCL滤波器,减少注入电网的谐波,直流侧采用CL滤波器,降低电池侧纹波;介绍了储能双向变流器的工作原理,给出了交流侧LCL滤波器与直流侧CL滤波器设计原则,推导出基于LCL滤波器主电路数学模型,并设计了闭环控制系统。通过仿真和试验表明,该双向变流器主电路参数设计合理,电流谐波小,直流侧纹波小,可满足大容量储能系统的工作要求。     

电化学储能电池技术主题识别、演化及风险分析北大核心CSCD

电化学储能电池技术作为发展潜力极大的一类储能技术,其研发态势受到全球各国关注。然而由于电化学储能电池技术本身的复杂性和广泛性,其关键技术主题、未来研发趋势及技术发展的风险水平尚未得到全面综合的科学分析。基于专利数据,宏观分析专利数据申请特征,使用LDA主题模型识别技术主题并基于后离散方法分析主题演化趋势,通过贝叶斯网络模型对热门研发领域技术发展进行风险分析。结果显示:电化学储能电池技术领域共存在15个技术主题,主题演化趋势分为上升型、平稳型和衰退型。从专利数量、产业链和电池类型3个角度进行分析,发现电化学储能电池技术全球研发呈持续增长态势,产业链上游原材料相关技术是研发的关键领域,但可能存在技术饱和现象或遭遇瓶颈,中游加工领域相关技术正逐渐成为研发热门方向。在产业链视角下对中游加工领域技术发展的风险评估为中等水平,关键风险因子有关键技术垄断、上游原材料价格上涨、行业标准滞后、产业链协作不充分。本研究将为电化学储能电池技术的发展规划及研发决策提供有益的参考。     

电池储能——城市电力储能的最佳选择

在城市里,作为电化学储能技术的代表——电池储能因其特殊的优势正在获得领先发展。1储能电池的类别1)铅酸电池铅酸电池的主要特点是采用稀硫酸为电解液,其电极由铅及其氧化物制成。铅酸电池荷电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为绒状铅;放电状态下,正负极主要成分均为硫酸铅。到目前为止,     

电池储能系统换流桥IGBT开路故障诊断方法

针对电池储能系统换流桥器件IGBT发生故障时,会导致电压电流的畸变,影响电能质量,严重时会对储能系统的安全运行造成威胁这一问题,分析了换流桥IGBT开路故障时的特性,并在PSCAD/EMTDC环境下搭建电池储能系统模型对IGBT的开路故障进行了仿真研究。在分析和仿真研究的基础上,提出了一种适用于电池储能系统的换流桥IGBT阀开路故障诊断方法。     

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。