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。     

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。     

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.     

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。     

计及SOC均衡的电池储能参与电网一次调频自适应控制策略研究

文章针对电池储能一次调频控制策略的优化,结合虚拟下垂与虚拟惯性控制的性能优势,建立电池储能系统一次调频综合控制模式,同时兼顾频率调节需求与SOC保持效果。基于效用曲线设计储能单元自适应控制规律,对储能出力进行优化调节,并进一步计及储能系统内各单元SOC差异状况,设计均衡控制环节,通过功率输出的二次修正,实现各单元调频责任的合理协调。最后,基于仿真模型验证所提自适应控制策略的有效性。     

基于SOC的储能电池组均衡策略研究

针对单体到单体(Cell to Cell)型均衡电路用于风光储能电池组均衡时能量转换效率低、均衡速度慢的问题,以电池组的SOC(State of Charge)一致为均衡目标,提出了一种基于电池模块化的均衡策略。该均衡策略以cuk电路作为底层均衡模块,以反激变换器作为顶层均衡模块,底层和顶层模块的控制相互独立,有效地提高了整体的能量转换效率和均衡速度。在MATLAB环境下,搭建了仿真模型,并与传统的cuk电路均衡策略进行了对比仿真分析,验证了所提均衡策略的有效性。     

微网系统中电池储能系统应用技术研究

随着可再生能源发电技术的发展,能够整合分布式发电系统的微网成为满足日益增长的电力需求、节省投资和提高能源利用率的一种有效途径。储能系统作为微网必要的能量缓冲环节,其作用越来越重要。文章概述了电池储能系统的基本特性,分析了电池储能系统的运行及控制原理,并详细阐述了其在微网中的作用。基于蓄电池的储能系统,不仅能起到能量缓冲的作用,还能提供短时供电、缓冲微网中负荷波动、改善微网电能质量,对提高微网的经济效益具有重要作用。     

一种大规模链式电池储能系统分层式并行均衡器

针对大规模链式电池储能系统,提出一种分层式并行均衡器。该均衡器采用两层主动均衡：第1层均衡可实现电池系统中所有单体电池同时进行能量均衡,均衡速度快且不受串联单体电池数目的影响;第2层均衡可实现来自不同电池组的多个电池单元的并行均衡充、放电,均衡速度快、效率高。该文对均衡器工作原理和均衡控制策略进行分析,为验证所提均衡方法的有效性,搭建由12个单体锂离子电池串联组成的电池系统实验平台进行均衡实验。理论和实验结果均表明,该均衡拓扑的均衡速度快、均衡效率高、模块化强、易扩展。     

基于多孔介质模化的大容量电池储能热管理系统性能分析方法

良好的热管理设计是保证电池储能装置使用性能及寿命的关键。大容量电池储能装置因电池单体多,内部结构复杂,开展详细的热管理数值分析难度很大。本工作提出了电池模块的多孔介质模化方法,并针对MW级集装箱式大容量电池储能空气冷却热管理系统开展流热耦合数值分析。研究表明,该方法实现了电池舱和电池模块内部流动传热的耦合计算,考虑了其相互影响,能获得更为丰富而准确的热管理系统流动传热特性。各电池模块内的空气流量分配不均,电池舱气流及热量积聚形成的流场、温度场特性,是造成电池模块温度差异的主要原因。本工作提出的研究方法可为大容量集中式电池储能热管理系统的设计和优化提供借鉴。     

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。     

分布式储能项目效益评价方法研究

  [目的]  随着分布式储能技术的日趋成熟,分布式储能系统得到了业界的广泛关注,各类示范项目先后投运。然而,用户侧分布式储能项目的综合效益往往涉及投资方、运营方、用户和监管部分等多个参与方,且与用户的负荷特性和储能系统运行策略密切相关,科学合理且便捷的综合效益评估方法已经成为分布式储能项目广泛开展的关键技术问题。  [方法]  根据分布式储能项目的设备和资产构成,并结合用户负荷曲线划分多个典型运行场景,从而对不同场景下各类项目资产的成本、功能、效益、相关方进行映射,最终按照项目的内部运作机制和外部市场机制分析其综合效益。  [结果]  利用该方法,可对种类更广泛的分布式储能项目进行更加定量、客观的综合效益评估。  [结论]  基于实际的工程算例表明,所提的方法准确有效,为项目投资运营模式及技术方案的决策提供方法支持。     

面向数据中心的储能系统应用研究

[目的]在新基建的背景下,数据中心得到迅猛的发展,数据中心作为高密度负荷,如何最大限度采用清洁能源并降低运行能耗,得到越来越多的关注.[方法]梳理了当前储能系统主流电池技术参数及数据中心供电需求.[结果]通过电池参数分析,给出了适用于数据中心储能系统的电池选型建议,随后提出了面向数据中心储能系统的应用模式以及满足快速切...     

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。     

园区能源互联网规划评价指标体系与方法

  [目的]  园区能源互联网是对多种能源、负荷和电网进行统一协调优化实现能效最优的复杂系统,评价指标体系的构建和规划方案的综合评价,是园区能源互联网规划所必须解决的关键问题。  [方法]  从能源互联网的作用出发,构建了其规划的评价指标体系,对体系中各指标的定义及计算方法进行了详细说明,并基于层次分析法进行了量化评价,最后基于实际工程队对该指标体系及评价方法的应用进行了分析。  [结果]  利用该方法,可对各类园区的能源互联网项目进行更加定量、客观的综合效益评估。  [结论]  算例分析表明:所提的方法准确有效,为项目投资运营模式及技术方案的决策提供方法支持。     

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 ...     

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。     

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。     

数字化燃料管理系统技术研究

燃料数字化煤场管理、分仓上煤、精准配煤的实施方案,为了规范电厂的燃煤管理工作,实现了燃料进场、检测、计量、接卸、存取全过程的管理。根据机组负荷、经济、环保要求,按煤质情况,及时提供最优的堆煤、配煤方案,实现了燃料进厂、堆取、入炉煤数据联动。当煤场出现超温、存煤越线、盈亏数量过大等异常状况时能进行实时预警。