全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响,应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳,减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性,并在此基础上建立了电池模型,充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性,提出了一种VRB储能优化配置策略,利用遗传算法进行求解,在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析,验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳,减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

基于PCMAC-PID的全钒液流电池储能系统功率控制

为了提高全钒液流电池（Vanadium redox battery,VRB）储能系统功率控制的快速性,文中提出一种分段量化小脑模型神经网络（piecewise cerebella model articulation controller,PCMAC）与比例积分微分控制（proportion integral differential,PID）相结合的复合控制策略（PCMAC-PID）,由PCMAC实现前馈控制,PID实现反馈控制。建立了VRB储能系统的数学模型,给出了复合控制器的结构及具体算法,最后通过仿真验证了复合控制策略的有效性。仿真结果表明,与PID算法相比,复合控制策略能更好地提高控制系统的响应速度且具有一定的鲁棒性。     

全钒液流电池储能系统的仿真研究

储能具有调峰幅度大、响应速度快等优点,对未来电网发展具有深远的影响。近年来,储能技术迅猛发展,为充分发挥全钒液流电池储能系统相较于传统电池储能技术的优势,对全钒液流电池储能系统进行了仿真研究。首先,根据全钒液流电池的基本结构分析了其原理及特性,搭建了全钒液流电池的电气模型。然后,对储能逆变器连接储能电池和电网的两种控制策略,定功率(PQ)控制策略和定电压频率(VF)控制策略分别进行了建模和仿真验证。最后,以北海热电厂为实际应用场景,将所搭建的储能电站模型应用于黑启动方案中。启动储能逆变器后,北海热电厂的厂用母线电压可以稳定维持在0.96 p.u,表明了利用储能电站进行黑启动的可行性,验证了储能电站模型的有效性。     

液流储能电池系统支路电流的建模与仿真分析

对全钒液流电池所特有的支路电流损耗进行理论分析和研究,建立支路电流等效电路模型,通过仿真计算对支路电流进行量化分析,并得出支路电流的分布规律及其对全钒液流电池外特性的影响。同时基于化学电池的经典三阶模型,通过引入受控元件的思想,提出包含支路电流损耗因素的全钒液流电池模型,并通过仿真对比分析发现,大规模全钒液流电池系统的支路电流损耗对电池系统外特性影响显著。尽可能地消减支路电流损耗,对于提高电池储能系统的效率和保障电池系统内部模块的电压一致性至关重要,尤其在电力系统领域大规模应用全钒液流储能电池时,支路电流的研究对于工程前期规划设计和系统运行的操作维护,均具有实际应用价值。     

全钒液流电池储能系统中能量消耗研究

提出了全钒液流电池储能系统中能量损耗分布的计算方法,并研究了温度和流量对储能系统性能的影响.分析了系统效率以及储能变流器、交流泵与控制系统消耗的能量占比.结果显示,温度升高时,系统效率不断提高,在37℃时,系统效率达到60.06％,泵消耗能量6.11％,电堆消耗能量19.64％,储能变流器消耗能量13.73％;流量增加...     

独立光伏系统光储容量优化配置方法

为提高独立光伏系统的供电可靠性和光伏利用率,需要合理配置光伏组件和储能系统的容量。根据光伏系统?储能联合运行的特点,考虑运行过程中储能能量的动态变化过程,以储能单元的技术特性为约束,提出以负荷缺电率(loss of power supply probability,LPSP)和能量溢出比(energy excess percentage,EXC)为考核指标的光伏、储能容量的联合配置方法。在给定案例条件下,考虑了阀控铅酸电池、锂离子电池和全钒液流电池3种类型,分别对3种电池储能进行了容量配置,并以初始投资最小为目标,计算最优光储容量配置。结果表明,在相同配置情况下,采用全钒液流电池系统供电可靠性较高、经济性较好,而在满足指标要求下,采用阀控铅酸电池系统初始投资最小。     

全钒液流电池的容量恢复与保持

电解液的性能和充放电期间的行为会影响全钒液流电池的性能和系统成本。电池运行时,正负极电解液穿过离子交换膜的迁移会导致电解液体积失衡,引起电解液容量损失,限制放电容量、削弱循环稳定性、减少寿命。通过实验探索电解液在充放电过程中的迁移规律,使用二水合草酸作为还原剂还原正极侧过量的VO₂⁺,将衰减失效电解液的容量恢复至初始容量的94.33%。改善储液罐设计,当电解液体积向正极侧偏移5%时,进行手动溢流操作,以100 mA/cm²在1.0～1.7 V循环100次后,电池的放电容量保持率为88.08%。     

基于P-AWPSO算法的全钒液流电池储能系统功率分配

为了提高全钒液流电池储能系统的效率,促进其高效利用,提出基于P-AWPSO (priority-adaptive weight particle swarm optimization)的功率分配策略。首先给出包含折损成本、损耗率及电池荷电状态(state of charge, SOC)一致性的多目标优化模型以及4个评价全钒液流电池储能系统功率分配的指标;然后采用P-AWPSO算法进行求解,该算法采用"先选择单元后功率分配"的思路,即先根据优先级选择参与本次功率分配的储能单元,然后在选定的储能单元内进行功率分配;最后将算法用于两个算例的仿真中,并与传统功率分配算法进行了对比。通过仿真表明,该策略能够实现全钒液流电池储能系统的功率分配,减少电池充放电次数,降低电池运行成本,提高工作效率。     

电解液输送系统对全钒液流电池储能系统性能影响

搭建了三种模式的电解液输送系统,通过模拟和实测,探讨管路旁路电流和泵功率对电解液输送系统的影响。在70 kW储能系统中进行不同电解液输送系统的测试,测试结果表明,随着泵数量的增加,储能系统充放电时间增加,功率单元能量效率也有一定提升,并且储能系统的充电能量和能量效率也有小幅增加。对储能系统中能量损耗进行分析,电解液输送系统的损耗随泵数量增加而逐渐降低,其中泵损耗增加,管路损耗降低,在模式3中,电解液输送系统能量损耗占比10.82%,其中泵损耗9.21%,管路损耗1.60%。对模式3中储能系统中各部分能量损耗进行研究,其中系统效率为66.50%,电解液输送系统消耗10.82%,功率系统消耗18.18%,控制系统消耗0.76%,储能逆变器消耗3.76%。     

基于PLC数据采集的全钒液流电池监控系统

介绍全钒液流电池监控系统的原理、通信方式及实现方法.运行结果表明,该监控系统具有较高的实时性和可靠性,能够保证全钒液流电池系统安全、可靠、高效地运行.     

钒液流电池监控系统可靠性设计

目前,钒液流电池是大容量蓄电池领域最新型的技术之一,需要依靠循环泵的动力运行,并对一些关键参数进行监控.全钒液流电池在运行过程中尤其是在充放电状态下决不允许循环泵停转,这就对钒液流电池监控系统的可靠性提出了极高的要求.首先对改进前的钒液流电池监控系统进行了结构分析,建立了监控系统结构图,并利用可靠性框图、故障树分析法、Blocksim 软件对监控系统进行了可靠性分析,找出系统的关键点,并对关键点进行了改进,并通过改进前后的可靠性指标对比,表明改进后的监控系统的可靠性有明显提高.     

全钒液流电池电化学极化理论研究

以全钒液流电池电化学反应机理为基础,建立了电池二维数值模型,并应用此模型研究了电解液钒离子浓度、充放电电流密度以及碳毡孔隙率对电极极化行为的影响。结果表明,电极孔隙率不仅影响电极极化电压分布,而且也是决定电池充放电性能的重要因素之一。     

微电网中全钒液流电池并网控制系统的研究

全钒液流电池（VRB）这种大型的电力存储装置,在含有众多分布式电源的微电网中应用时,其并网控制系统必须控制VRB的恒流或者恒功率放电,否则会大大影响蓄电池的寿命。在推挽Boost电路及单相并网逆变器基础上,并计及VRB端电压较低的情况,设计了一种微电网中VRB的并网控制系统,实现了蓄电池的恒流放电和并网运行。采用Matlab软件及VRB模型仿真了2 kW VRB并网控制系统的运行特性,并设计了相应的VRB并网控制系统的实验,仿真和实验结果验证了该控制系统设计的正确性。     

规模化全钒储能电池系统级建模

为深入分析全钒氧化还原液流电池(VRB)储能技术在电力系统领域的应用可行性,借助仿真模型研究电池系统运行特性是必不可少的技术手段.由于电化学电池内部化学材料特性易受多种因素的影响,建立便于电气工程研究的电池系统模型尤为重要.首先从应用角度明确了全钒电池非线性时变系统关键参数的影响因子,基于全钒电池基础外特性提出了包含时间因子、温度因素和支路电流损耗等特征量的全钒电池系统级准稳态模型以及暂态模型,用以描述电池内阻、极化、自放电以及漏电流和温度等因素对电池运行特性的影响;并通过对比仿真分析与实验数据分析的结果证明在电池荷电状态(SOC)介于[0.2,0.8]时,该模型能够真实反映电池系统充放电特性及其毫秒级动态响应特性.     

含钒电池储能的微电网负荷优化分配

储能系统是微电网的重要组成部分,其对微电网的稳定性、经济性与安全性有着非常重要的影响。以含钒液流储能电池(vanadium redox flow battery,VRB)系统的微电网为研究对象,建立了含钒电池储能微电网多目标负荷优化分配模型。以某微电网为例,分析讨论了钒电池对微电网带来的经济效益,同时研究了运行模式、控制策略和优化目标中权重等诸多因素对微电网负荷优化分配结果的影响,验证了所建立模型的有效性。     

全钒氧化还原液流电池的流场工程设计

采用流体动力学理论计算方法,研究了全钒氧化还原液流电池流场的工程设计和优化。结果表明,对于并行蛇形流场,当液流电池流道深度小于1．5mm时,减小深度可以大幅增加电解液流动过程中的压降,提高在多孔电极材料中的渗透率。为保证流道中电解液为层流流动,流道宽度和流道深度之和需大于某恒定值。并行直通流场中,液流流道深度超过1mm后,电解液在流动时几乎不发生向多孔电极材料的渗透,同时并行主流道宽度对于电解液的渗透率影响不明显。电解液流动过程中,并行蛇形流场的压降要比并行直通流场的压降高1—2个数量级。     

全钒液流电池极化损失研究

在全钒液流电池充放电性能研究基础上,采用原位电化学交流阻抗测试方法开展了全钒液流电池活化极化、欧姆极化和浓差极化的定量分析。结果表明,钒电池在较小充放电电流密度下,活化极化和欧姆极化是导致电压损失的主要原因。随着电流密度进一步增大,活化极化趋于平缓,而欧姆极化迅速增大,同时浓差极化也开始变得显著。在此基础上,针对充放电过程中的各类极化提出了系列解决方案,为高效率大功率全钒液流电池堆的开发奠定了基础。     

钒液流电池应用电力系统的若干特性实验分析

文章介绍了全钒液流电池作为电力系统直流应用及规模储能所具备的主要特点,叙述了5kW、10kW电池堆成组整体充放的电压电流特性,并结合规模储能,对试验结果进行分析,阐述了钒电池应用于电力系统的优缺点及相关特性。     

钒液流电池平滑风电场输出功率研究

基于PSCAD／EMTDC搭建了永磁直驱风电场,并根据钒液流电池（VRB）的数学模型搭建了并网型电磁仿真模型。根据风电场的输出功率变化,设定相应的能量管理及控制策略,对含有钒液流电池的风电场进行仿真分析。仿真结果表明,钒液流电池可较好地平滑风电场输出功率的波动性,在一定程度上提供无功支持,改善电压稳定性。     

可再生能源发电中的电池储能系统综述

储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术,电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。文中简要介绍了锂离子、钠硫和全钒液流3种新型蓄电池技术的特点、应用现状和有待解决的关键技术。重点分析了可再生能源发电中电池储能系统的构建方案,包括配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成。总结了储能系统在可再生能源发电中的应用现状,指出了电池储能系统构建及运行需要关注的问题。