泵损对全钒液流电池性能和效率的影响分析

建立了一个包括泵功率损耗的全钒液流电池系统模型,通过对全钒液流电池在不同管径和流速下的电池效率进行分析,得出全钒液流电池泵损的规律。运用仿真软件Fluent模拟仿真半电池在不同流速下的电解液分布。仿真结果表明,液压回路结构和电解液流速是造成泵损的主要因素,在该电池配置下电解液流量为86 cm3/s的时候可以获得最大电池效率,因此,优化钒电池结构和控制电解液流速,对于提高全钒电池储能系统的效率和改善电池稳定性至关重要。     

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％;流量增加后,系统充电能量不断提升,在流量为120 L/min时,充电能量达到44.95 kWh,但系统效率下降至57.77％,泵消耗能量8.96％,电堆消耗能量18.94％,储能变流器消耗能量13.88％.     

全钒液流电池电解液的制备和性能优化研究进展

全钒液流电池是一种新型的适用于大规模储能的电池,钒电解液是全钒液流电池的重要组成部分,电解液的制备及性能优化是全钒液流电池的一个研究热点。介绍了全钒液流电池电解液的制备和性能优化的研究进展,并展望了全钒液流电池电解液研究的发展方向。     

兆瓦级全钒液流电池储能系统模块开发

兆瓦级全钒液流电池储能系统模块是大规模全钒液流电池储能电站的基本单元,可以减少现场施工量,便于运输安装。对兆瓦级全钒液流电池储能系统模块进行了开发设计,并进行了性能和安全测试。开发设计的兆瓦级全钒液流电池储能系统模块能量效率大于76%,具有过压、欠压、过充电、过放电、荷电状态(SOC)过高、SOC过低、温度过高、温度过低、流量过高、流量过低、压力过高、正负极压差过高、泵通信状态等保护功能。     

10kW级全钒液流储能电池系统已研制成功

由中国科学院大连化物所研究员张华民负责的国家“863”课题“氧化还原液流储能电池系统的研究开发”，近日在大连通过了由科技部组织的专家组验收和辽宁省科技厅主持的成果鉴定。与会专家一致认为，研制的全钒氧化还原液流储能电池的额定输出功率达到10．1kW，最大放电功率达23．9kW，放电电流密度85mA／cm^2时，能量效率80．4％，按时超额完成了项目任务书规定的考核指标。该技术达到国内领先、国际先进水平。     

一种蓄电池充电器的数字控制器优化设计

基于微电网中储能系统,设计了一种新的蓄电池充电电路,介绍了蓄电池充电电路的特点及控制策略。详细介绍了全钒液流电池(VRB)的工作原理,根据全钒液流电池的特性及全钒液流电池的一阶阻容模型,运用小信号模型分析法和状态空间平均法建立了蓄电池恒流充电时的数学模型,提出了一种基于蓄电池一阶阻容模型的DC-DC双向变换电路的建模方法,然后利用数字控制系统参数优化的方法,设计了DC-DC双向变换电路的数字控制器。最后,基于DC-DC双向变换器的电池充放电控制策略及全钒液流电池的仿真模型,利用MATLAB搭建了系统的仿真电路,并搭建了2kW蓄电池充电电路的实验样机,仿真和实验结果表明,设计的蓄电池充电电路及其控制策略是可行的。     

考虑需求响应并计及液流电池动态特性的主动配电网系统储能优化配置

针对含分布式电源的主动配电网储能系统配置及其运行的需要,研究需求侧响应和电池储能动态特性对含分布式电源的主动配电网储能系统配置与优化运行的影响。在峰谷分时电价的基础上,建立基于电量电价弹性的用户需求响应模型,提出一种考虑风光最大消纳并计及液流电池储能系统动态特性的储能优化配置方法,以全钒液流电池储能系统的成本、直接经济效益、弃风光损失为优化目标,利用动态规划算法进行求解。仿真结果表明考虑需求后的主动配电网储能系统配置结果能够获得更好的经济性,降低对储能容量的要求,同时储能系统的动态特性表明系统运行的效率与负荷及分布式电源出力特性有关,全钒液流电池储能系统具有较高的效率。     

全钒液流电池多场耦合建模研究

为了提高全钒液流电池(vanadium redox battery,VRB)的系统效率,基于全钒液流电池的组成和工作原理,将VRB等效电路模型、流体力学模型、电化学模型和温度模型相互耦合,建立了计及温度变化的全钒液流电池混合模型。其中等效电路模型总体展现VRB的电学关系,流体力学模型、电化学模型和温度模型分别展现VRB运行过程中的动量传递过程、质量传递过程和热量传递过程,4种模型将VRB运行过程中的"三传一反"同电学关系结合,并通过Matlab/Simulink仿真分析验证了该模型的准确性。通过对计及温度变化的全钒液流电池混合模型仿真,分析温度变化、流量分配变化和VRB系统效率的耦合关系。结果表明,充放电期间的最优流量是关于荷电状态(state of charge,SOC)和温度的函数,通过仿真分析得到不同时段温度下,各SOC的最优流量值。模拟5 kW4 h全钒液流电池储能系统选择计及温度变化的最优流量控制策略,仿真结果表明系统效率由73.7%提高至76.4%。     

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。     

一种全钒液流电池并网控制系统的仿真设计

分布式发电系统通过将各种不同的能源形式转换为电能加以利用,是分布式能源最有效的利用方式之一。全钒液流电池是大型的电力存储系统,在分布式电源中有许多潜在的应用。介绍了微电网的系统结构,阐述了储能电池的作用,设计了5 k W全钒液流电池放电系统的双环控制系统,详细分析了电流内环和电压外环控制器的设计过程。基于全钒液流电池的等效电路模型和放电特性,利用Matlab搭建了5 k W全钒液流电池放电系统的仿真电路,仿真表明了设计的合理性。     

综合能源系统能流计算方法述评与展望

能流计算是综合能源系统分析与优化工作的重要基础。由于广泛涉及电/气/热/冷等多种能源形式耦合,综合能源系统能流计算面临诸多挑战。文中从确定性能流计算和不确定性能流计算2个角度系统性地归纳总结了现有研究成果,对其基础理论、数学模型及求解方法等进行全面评述并分析对比了其优缺点。其中,确定性能流计算旨在根据已知信息求解系统在某一确定工况下的运行状态,并从稳态计算和动态计算2个方面进行论述;不确定性能流计算以确定性能流计算为基础,旨在基于不确定因素的影响获取系统状态量的分布特征,并从概率能流、区间能流和模糊能流3个方面进行论述。最后,结合综合能源系统未来发展要求对能流计算的研究方向进行了展望。     

考虑能源效率的综合能源系统多目标优化调度

为提高综合能源系统的能源利用效率,提出一种考虑能效的多目标优化模型与求解方法.首先,分析影响综合能源系统的能源流动环节效率的因素.然后,以运行成本最低为目标建立经济性目标函数,以能源利用效率最优为目标建立能效目标函数,采用加权系数法将多目标优化转化为单目标优化.最后,采用模型预测控制进行优化调度,设立仅考虑单一目标与考...     

面向能源互联网的多能流综合能量管理系统:设计与应用

能源互联网是当前国内外学术界和产业界关注的热点和创新方向,其中一个焦点是研制多能流综合能量管理系统(IEMS)。在简要回顾能量管理系统(EMS)发展历程的基础上,设计并研制了面向能源互联网的IEMS,通过多能互补和源网荷储协同,实现安全供能前提下的效益最大化。阐述了所研制的IEMS的主要功能,并通过示例展现了其应用效果,该IEMS系统已经在几个能源互联网的示范项目中得到现场应用。     

电—热综合能源系统中能量的整体输运模型

促进可再生能源消纳、提高能源综合利用效率是电力和热力等能源系统可持续发展的重要途径。针对电力和热力两种异质能源系统在传统研究对象和分析方法上的差异性,引入理论,结合热电比拟方法,从热量输运的驱动力和阻抗的角度揭示了热系统中基本元件的本构关系,并从能量流的视角对其重新建模,结合热系统的拓扑结构,提出热系统的能量流模型来描述系统中热量的整体输运规律。在此基础上,同时考虑电—热综合能源系统中的能量平衡特性和热量输运的不可逆性,提出了电—热综合能源系统的整体能量流模型,统一了电能传输和热能输运的研究视角,揭示了系统中能量的整体输运规律。最后,针对一个简单的电—热综合能源系统,以最小化系统总煤耗为目标,应用能量流和互为边界的方法分别预测了风电出力情况,结果表明能量流法预测的风电出力更准确,从而验证了能量流法的可行性和必要性。     

区域综合能源系统的能效定义及其相关性分析

首先,考虑多种能源的能级水平,将区域综合能源系统分为能源供应、能源转换、能源传输、能源存储和能源需求5个环节,提出了适用于评价区域综合能源系统能效的能源利用效率表达式。然后,通过对能源利用效率相关因素的理论分析,指出5个环节中可再生能源渗透率、能源转化设备效率和容量配置结构、冷/热/电负荷需求结构是影响综合能源系统能源利用效率的核心要素。最后,依托中国某地示范园区展开实例分析,算例结果表明能效表达式能够准确反映区域综合能源系统多能互补耦合和梯级利用的特色,并通过分析区域综合能源系统能效展示了合理配置能源转化设备和优化冷/热/电负荷需求结构的重要性和方法,与理论分析结果一致,说明了所提区域综合能源系统能源利用效率表达式的有效性。     

孤立运行模式下海岛综合能源系统的能量控制策略

我国海域面积辽阔,海岛数量众多,它们远离大陆,但周围都有着丰富的自然资源。如果可再生能源得到充分利用,就可以保证岛上的可持续能源供应。提出了以海岛综合能源系统作为海岛供电的方案。该系统由风力发电机、光伏发电机、柴油发电机、海水淡化负荷、常规负荷、电转气装置和燃料电池组成,充分利用海岛周围的自然资源,解决海岛自身的供电需求和淡水需求;研究电转气技术和燃料电池在系统中的应用,实现电力系统-天然气系统的互联;给出了一种海岛综合能源系统能量控制策略,实现系统内功率分配,为海岛提供电力和淡水供应。仿真结果验证了该策略的有效性,为海岛综合能源系统的运行和控制提供了一个可靠的解决方案。     

流水摆式发电系统数值仿真

流水摆式发动机及发电系统是一种新型能量转换装置.它通过叶片在流水中往复摆动出力,带动发电系统将水流动能转换为电能.该装置主要由支撑系统、叶片、叶片运动机构、换向机构、机械传动系统和发电系统等组成.文中采用流管法建立叶片的水动力模型,并根据装置的机构特征建立机构的动力学仿真模型.通过水动力模型和动力学方程的耦合求解分析系统的动力学特性,并与试验结果进行对比来验证其有效性.研究结果对于装置的优化设计具有重要意义.     

计及设备时变性的园区综合能源系统能效模型

根据园区综合能源系统的典型结构特征,结合园区运行过程中的不确定因素,建立了计及运行工况变化的设备可靠性概率模型,克服了现有模型单独、割裂分析设备运行特征的缺陷;然后,在能量流模型的基础上引入工况因子,建立了PIES能效模型,有效度量了实际能量转换概率,实现园区综合能源系统的节能经济目标。最后,以西北地区某实际大型油田作业生产区为例进行验证,证明了本文所提模型的合理性和有效性。     

基于平滑控制的混合储能系统能量管理方法

储能作为一种能量缓冲装置,可以有效抑制可再生能源输出功率的波动。文中介绍了一种基于平滑控制的超级电容与电池混合储能系统的能量管理方法,该方法分别利用超级电容和电池补偿可再生能源输出功率波动的高频分量与中低频分量;在传统限值管理的基础上,引入超级电容端电压预先控制,根据超级电容的剩余容量与充放电状态对超级电容和电池的输出功率进行修正,以防止超级电容因端电压达到上下限而停止工作。最后,利用PSCAD仿真验证了所述方法的有效性。     

考虑P2G的电-气综合能源系统分布式最优能量流

由电力系统和天然气系统耦合构成的电-气综合能源系统是“能源互联网”的重要组成部分,是实现能源低碳、高效、环保利用的关键环节。本文提出了一种考虑电转气(power to gas, P2G)的电-气综合能源系统分布式最优能量流模型及分布式求解算法。首先对P2G技术中的电转甲烷技术进行简单的概述;其次,以电-气综合能源系统的运行成本为优化目标,综合考虑电力系统、天然气系统运行约束及能量耦合约束,建立电-气综合能源系统的最优能量流(optimal energy flow, OEF)模型;针对电力系统和天然气系统归属于不同利益主体的特点,提出了基于交替方向乘子法(alternating direction multiplier method, ADMM)的OEF模型求解方法;最后,在IEEE-39节点电力系统和修改的比利时20节点天然气系统组成的电-气综合能源系统进行算例分析,仿真结果表明,考虑P2G的OEF模型可充分提高系统运行经济性,本文的模型求解算法在保证精度的情况下大大提高了计算的求解速度。