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。     

大容量储能系统电池管理系统均衡技术研究

电池组一致性问题是大容量电池储能系统的重要问题,电池管理系统的均衡技术是解决这一问题的有效方法。对大容量储能系统中电池管理系统均衡技术进行了研究,分别介绍和探讨了电池模块内均衡技术、模块间均衡技术,以及电池系统中相内和相间均衡策略,并阐述了四级均衡体系的构建与实现。通过电池系统四级均衡体系的应用,实现了电池系统内不同层级的有效动态均衡,为更大容量的电池系统的长寿命和有效利用提供了技术支持。     

模块化多电平复合变换器电池储能系统容错控制策略

模块化多电平复合变换器电池储能系统(modular multi-level hybrid convert-battery energy storage system,MMHC-BESS)适用于中低压电网,有利于解决可再生能源并网问题.但随着子模块数量的增加,系统的可靠性面临着巨大的挑战.为增强储能系统的容错运行能力,针...     

锂离子电池储能安全监测技术发展

针对储能锂离子电池存在的安全问题,综述了电池热失控预防和安全监测方面的理论、实验成果和应用情况,指出储能锂离子电池在安全方面存在监测手段片面单一、监测方案不完整等问题,并指出预测储能行业将向“大数据”“智能化”方向发展,同时建议广大科研工作者应从储能系统的工作机理切入,向安全、经济、高效的方向深入研究。     

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。     

锂离子电池/超级电容器混合储能系统能量管理方法综述

锂离子电池/超级电容器混合储能系统因其良好的性能、较低的成本和较强的通用性,已成为应用最为广泛的混合储能系统。能量管理技术是混合储能系统的核心技术之一,也是当前主要的研究热点。为了系统地对混合储能系统能量管理方法进行综述,本文首先对锂离子电池/超级电容器混合储能系统的拓扑结构、能量管理架构以及功率分配控制进行了介绍;而后,本文将现有的混合储能系统能量管理方法分为基于经验、基于优化、基于工况模式识别和基于机器学习5大类并进行了详细的对比分析,重点针对规律性工况与随机性工况讨论了各类能量管理方法的效能,并分析了各类方法的鲁棒性与计算复杂度;最后,本文对现有的能量管理方法进行了总结,并对该领域未来的研究方向和发展趋势进行了展望。综合分析表明,提高对随机性负载未来工况的预测精度、建立更加精准的混合储能系统模型并通过云端协同进一步提升能量管理方法的实时性将是未来混合储能系统能量管理研究的重点。     

储能用锂离子电池安全性测试与评估方法比较

作为支撑智能电网和能源转型发展的关键技术,储能受到了全球的广泛关注.锂离子电池因能量密度高、寿命长和无污染等性能,成为大规模储能的首选储存载体之一,锂离子电池储能规模也在迅速增长.但是近年来,锂离子电池热失控火灾事故频发,成为制约其大规模应用的关键因素.针对这一问题,本文归纳对比了国内外常用的储能用锂离子电池安全测试标...     

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。     

电动汽车用锂离子电池SOC估算方法综述

综述了锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)估算方法的研究进展.作为电动汽车电池管理中的重要指标,SOC表征了电池在当前循环中剩余的电量.准确的SOC估算可有效地避免电池工作于过低电量等不良工况,保证电池始终运行在安全的状态中,从而有效提高电池使用的效率和延长使用寿命.介绍并比较了几种常用的SOC...     

锂离子电池储能系统靶向消防装备设计与性能北大核心CSCD

锂电池储能系统是构建新型电力系统,实现双碳战略目标的关键支撑,但锂离子电池储能系统的消防安全问题成为了制约储能系统大规模推广的关键瓶颈,现有基于固定建筑物式的传统气体灭火系统适用性不强,无法扑灭锂离子电池火灾及抑制复燃。本工作面向典型预制舱式锂离子电池储能系统,基于多层协同预警技术和不同防护灭火策略实现了对储能系统的靶向消防防控装备开发。首先,基于烟/温感探测器、可燃气体传感器、Pack温度传感器构建了多层协同的预警技术,实现对电气火灾、锂离子电池火灾的精准预警。其次,在现有七氟丙烷灭火系统基础上增加锂电池火灾专用抑制系统,满足国标电气场所消防设计要求的同时保障锂电池火灾抑制需求。通过主管道、应急管道、喷嘴的布局定位安装,所设计的抑制系统支持Pack级主动防护,能将锂离子电池抑制剂输送到Pack,实现对锂离子电池火灾的早期扑灭并能多次启动,抑制锂离子电池火灾复燃及蔓延。灭火系统和抑制系统协同作战,各自发挥优势,全方位保障锂离子电池储能系统的安全。     

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。     

锂离子电池建模现状综述

简述了我国用于大规模储能的锂离子电池建模技术的最新研究进展.由于储能技术可以起到平抑波动、提高电能质量的作用,所以近年来电网对于储能的需求也逐年增大.大规模储能系统由锂电池组、双向逆变器和电池能量管理系统组成,在双向逆变器和电池能量管理系统有现成可用模型的前提下,建立精确、可靠的锂离子电池模型便成了实现大规模储能工程应...     

锂离子电池储能电站设计要点和建设成本分析

论文分别对锂离子电池储能电站在仓储式布置和集装箱式布置两种布置方式下的主要设计要求进行了对比分析,总结出这两种布置方式下各自不同的设计要点,并以实际案例对这两种布置方式下的储能电站进行了建设成本对比分析。     

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。     

基于火灾事故树模型的储能锂离子电池安全性检测方法与验证北大核心CSCD

规模化储能应用对锂离子电池提出了更高的安全性需求,充分挖掘储能用锂离子电池安全性检测技术对提升电池安全性能具有重要意义。GB/T 36276—2018《电力储能用锂离子电池》作为我国首个储能电池国家标准,其中规定的安全测试条款是否科学合理,检测方法是否可行亟待验证。本文基于储能锂电池安全事故触发因素,将火灾发生的必要因素通过火灾事故树原理层层分解。再利用布尔代数算法进行模拟,提出储能电池安全检测项目,与国家标准GB/T 36276—2018进行对比分析,验证了现行国家标准条款的科学合理性。最后基于试验平台,选用三元锂、钛酸锂、磷酸铁锂及锰酸锂等不同体系储能用锂离子电池开展了14种安全检测试验,对提出的测试项目进行试验验证。国内外首次验证了国家标准GB/T 36276—2018中安全测试条款的操作性和可行性,也为国家标准GB/T 36276新版本的修编提供了依据和数据支撑。     

储能锂离子电池预制舱热失控烟气流动研究

随着电化学储能的大规模应用,储能系统的安全事故时有发生。在储能系统中,锂离子电池一旦发生热失控,其产生的可燃烟气极易被点燃,从而造成起火、爆炸事故。大型储能系统的电池热失控和蔓延产生的烟气流动危害极大,且试验成本高。因此,基于模型对储能预制舱的热失控烟气流动行为进行研究具有重要意义。本工作针对方壳磷酸铁锂电池开展了热失控喷发产气的测试,获取了电池喷发的产气量和气体成分。以此作为模型输入,通过Flacs软件建立了兆瓦时级的储能预制舱模型,研究了预制舱内多种热失控情景下的烟气流动行为。仿真结果表明,电池热失控后舱内的可燃气体积受电池位置和失控电池数量影响。热失控电池小于3只时,模组位置越高可燃烟气扩散的面积越大;热失控电池多于3只时,随着电池数目增多,发生热失控的模组位置越低,可燃烟气扩散的面积越大。对于同一个高度的模组,不同的位置形成的可燃烟气体积基本一致,且电池室中的可燃烟气会扩散至控制室。此外,在预制舱两侧增加泄压板,可有效地将舱内可燃气体排出,但泄压效果受泄压板位置和泄压面积影响。     

锂离子电池储能集装箱爆炸危害数值模拟北大核心CSCD

随着电化学储能的规模化发展,以锂离子电池为能量载体的电化学储能电站火灾燃爆事故时有发生,成为制约其安全健康发展的主要瓶颈。储能集装箱本身的安全措施及摆放间距对于燃爆的发展及扩散有着重要的影响。本工作通过改变点火位置和泄压板强度来探究不同的冲击波压力和火焰传播速度变化对储能集装箱安全的影响,发现当着火点位于近进风百叶窗一侧时,冲击波压力升高,火焰传播速度增大,分别可达41.28 kPa和557.0 m/s。泄压板对储能集装箱安全设计至关重要,且仅在进风百叶窗处设置泄压板且将开启压力设置为30 kPa时,计算区域内已发展为爆轰,对周边安全造成较为严重的影响。此外,研究结果表明,单个储能舱发生燃爆后,在短边间距达到10 m时将会对周边造成的影响最小。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。     

基于深度学习的储能锂离子电池健康状态估计

锂电池储能系统在促进大规模清洁能源并网和保证电网稳定运行等方面发挥着重要作用。针对储能锂离子电池运行过程中的健康管理问题,提出了一种基于深度学习的储能锂离子电池实时健康状态估计方法,利用注意力机制的长短期神经网络,实时评估站内电池单体及电池簇的健康状态。通过对输入特征进行注意力加权,强化参数敏感性较高的特征在模型训练时的作用,以获得更高的估计精度。为验证该模型的有效性,利用公开数据集及实际储能锂离子电池运行数据,分别对储能电池单体及电池簇进行健康状态估计,实现了比传统神经网络方法更高的估计精度。     

锂离子电池智能消防及其研究方法

锂离子电池是储能领域最具应用前景和市场价值的一类电化学器件,电池安全备受关注。研究电池热失控及智能消防对于提高储能系统安全性具有重要意义。本文对目前锂离子电池安全及智能消防方面的研究进行了梳理,现阶段的电池安全研究主要集中在本征安全、检测安全以及消防安全三个层面,但受限于该领域的研究起步较晚,依旧存在较多问题。我们结合锂离子电池安全研究现状,分析了电池热失控的过程及前后特点,指出了目前电池消防系统中存在的问题,并由此提出了电池智能消防系统的基本框架及其研究方法。通过将实际条件与实验条件结合分析,针对实验硬件和检测指标开展了讨论;重点聚焦研究平台中的电池燃烧载体的搭建与设计思路,并对热失控触发方式和喷淋系统的设计进行了总结与分析;同时提出了现有消防检测系统在锂电领域应用的局限性,详细介绍了锂离子电池智能消防中包括温度、电压、早期产气等重要预警指标的作用和其在研究中常用的采集及分析方式。