基于QT开发的大容量储能站电池指标监测系统

为了对大容量储能系统的电池动态指标进行监测,基于QT开发了一套电池指标动态监测系统。该系统可以监测电池的电压、温度、电流、电压一致性、电流一致性、温度一致性、均衡电流、均衡效率等动态指标,并可以设置这些动态指标的报警阈值。如果蓄电池指标出现异常,则系统自动报警,从而使蓄电池的故障及时得到解决。实现了大容量储能系统蓄电池指标的动态监测,对电力系统的安全运行有重要的保障作用。     

基于级联多电平换流器的链式储能系统控制策略及直流侧谐波抑制策略研究

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统的关键技术。基于级联多电平换流器的链式储能系统采用与交流电网直连的方式,若干功率模块级联实现交流输出电压的提升。该方案延续了储能设备响应速度快、效率高的特点,同时相较于传统的升压式储能损耗更小、谐波含量更低,尤其适用于大容量储能电站的应用。然而,链式储能系统的拓扑结构决定了其功率模块直流侧有较大的电流二次谐波,该谐波直接注入电池系统将导致电池系统高频率充放电,严重影响电池的使用寿命,降低储能系统的可靠性;国内外现有研究中,功率模块可以通过无源滤波设备与电池系统进行连接,一定程度上降低了电池侧的电流脉动。研究了基于级联多电平换流器的链式储能系统的控制策略,针对其功率模块直流电流二次谐波含量高的问题,提出了一种利用DC/DC变换器抑制电流谐波的策略,该策略可大幅降低功率模块直流电流二次谐波含量,适用于中压大容量级联多电平链式储能系统。最终,通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

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。     

链式储能系统共模电流的分析及抑制

链式变换器具有适合用于大容量电池储能系统的结构特点,但是,储能电池较低的能量密度以及变换器功率模块与电池柜间较长的直流连接电缆,为链式储能系统引入了不可忽略的寄生参数,从而导致较大的共模电流,危及功率器件的安全。本文首先建立链式变换器的简化模型,分析链式变换器中共模电压通路及共模电流路径,并估算共模电流峰值,研究链式储能系统共模电流的抑制方法;最后通过仿真和实验验证了分析的正确性。     

储能用锂离子电池组热管理结构设计

利用风扇强制对流换热,对储能用锂离子电池组进行热管理结构设计和性能研究。通过利用软件STAR-CCM+的包面、多面体网格生成及其求解等功能,对热管理结构设计进行数值模拟,分析了电池散热结构的温度场和流场分布情况,结果表明:电池箱具有良好的温度一致性,系统冷却效果良好。     

基于运行数据融合的储能电池一致性评估方法研究

利用储能电池的电压极差、电压标准差系数以及温度极差3项电池一致性指标,提出基于模糊评估的储能电池一致性综合评估方法。该方法通过对一段时间内电池储能系统历史运行数据的融合,得出该时间段内的储能电池一致性,方法简便实用。以某250kW磷酸铁锂电池储能系统的历史数据为基础,对电池一致性进行评估分析,结果表明该方法可准确评估电池一致性,并可及时发现可能存在异常的单体电池,进行重点分析与监测。一致性评估分析结果将为电池储能系统的检修维护提供重要的参考依据。     

无增湿燃料电池冷却水道设计及数值模拟

针对一种基于自回水双极板的无增湿质子交换膜燃料电池,设计了阴极集流板的冷却水流道,使阴极集流板具有为反应气体增湿、回收反应生成的水和冷却燃料电池三方面的功能。利用CFD技术对一个由21个单电池组成的无增湿燃料电池堆冷却水道内部冷却水流动情况进行了数值模拟,分析了电堆水道内部压力和速度的分布情况。最后对电堆冷却水流道进出口压差进行了测试,测试结果与计算结果能较好吻合。     

储能电池系统对地电压电流特征及影响因素分析

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问题研究,建立适用于储能系统的二阶共模等效电路模型,量化分析电池系统共模电压和共模电流特征以及在寄生电容、开关频率等因素影响下的变化规律,仿真与实验结果表明,共模电压和共模电流问题是影响电池系统对地电气特征的主要因素,为系统优化设计提供了技术支撑。     

基于退役电池的直挂母线式储能系统研究

受DC-DC模块和电池管理系统成本及其容量的限制,传统储能系统在直流配电网中的应用受限.本文提出一种基于退役电池搭建的直挂母线式储能系统,该储能系统可以随着直流配电网电压波动,以投退不同电池组模块的方式来调节储能电池的出口电压,实现储能电池充放电的目的.最后,利用Matlab/Simulink仿真和搭建的直挂母线式储能系统验证了直流配电网系统电压突变时,储能电池组可以通过投退各电池组模块的方式实现储能电池组的充放电功能.     

质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应研究

通过分析研究质子交换膜燃料电池集流板的欧姆热效应,得出了集流板欧姆热方程,并用此方程分析了不同材料、厚度、高度以及引线方式的集流板对其发热量的影响。研究发现集流板的发热量过大,会使得与其相邻的单电池由于温度过高而导致该单电池性能下降。通过对比集流板与电池的发热量,发现在一定条件下集流板的发热量已不能忽略,因而,在实际应用中必须考虑集流板的冷却设计。     

储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

半导体制冷-相变材料保温的电池组热管理

为提高户外基站备用电池组的工作性能、延长使用寿命,需要进行冷却和保温。将半导体制冷(TEC)与相变材料(PCM)保温相结合,对基站用48 V铅酸电池组进行热管理。模拟分析TEC的布置、制冷功率和环境温度对冷却保温效果的影响。TEC设置在电池组前后两侧、制冷功率为170 W时,可降低电池的温度、提高冷却阶段电池组温度场的一致性、延长保温时间。电池组经过连续的冷却保温过程,仍处于最佳工作温度范围,电池充放电时的最高温度可得到抑制。     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

考虑铅炭电池组一致性的储能系统功率控制策略

针对储能系统不规则充放电导致的电池组一致性变差及单体电池过充/过放问题,研究铅炭电池组一致性变化规律,提出考虑电池组一致性的储能系统功率控制策略。采用包含储能电池组、风/光发电、电动汽车和常规负荷的共直流母线型集中式微电网并网示范平台的实测数据对所提功率控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析。仿真结果表明,所提控制策略可有效降低电池组荷电状态(SOC)变化范围,提升电池健康状态,提高电池组一致性,减少过放电池数量,增强储能系统双向调节能力。     

热辐射对电动汽车电池组分冷散热性能的影响

为了研究热辐射对小型电动汽车电池组自然风冷散热性能的影响,利用Fluent软件对在自然风冷情况下电池组的温度场进行仿真分析。研究了辐射温度和进气温度对电池组散热性能的影响。结果表明,热辐射对电池组风冷散热性能影响较大,在电池组散热系统设计时不能忽略热辐射的影响。     

集装箱式储能系统用梯次利用锂电池组的一致性管理研究

在介绍梯次利用电池在储能应用所面临的战略机遇的基础上,针对影响梯次利用电池应用过程中最关键的一致性问题进行了深入研究:根据梯次利用电池的一致性特点,采用独特共用母线的主动均衡设计实现任意2个电池间能量的转移,提出了基于电源总线平衡的多因素综合评价分析均衡策略,以此改善梯次利用电池组的能量利用率低、一致性差等问题,可延长了电池组的使用寿命,具有均衡效果明显、应用范围广等特点;并设计了一套标准集装箱式梯次利用电池储能系统集成方案,为动力电池退役后规模化应用于储能系统提供了重要参考。     

由太阳能供电的水位无线监测系统设计

介绍了采用太阳能供电的水位无线监测系统的设计和太阳能供电的电源管理系统。由太阳能供电的水位无线监测系统是由太阳能供电电源管理系统、433MHz无线传输模块和RS-485网络组成。其中太阳能供电电源管理系统由太阳能极板、太阳能充电控制电路和蓄电池组组成,太阳能供电源管理系统具有智能控制,实现对蓄电池组充电、蓄电池组过充电保护、负载反接保护以及低温加热等功能,并且具有安装维护简单、使用寿命长等特点。太阳能是当代清洁、无污染的可再生能源,因此具有推广价值。433 MHz无线传输模块能够实现数据的远方通信,用RS-485实现远端多点的数据连结,以解决单片机之间的长距离数据传输。     

考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置

氢储能技术具有零污染、效率高、来源丰富等特点，是太阳能高效利用的重要手段。但是当氢储能进行热电联供时，因热电耦合约束的存在，其供能灵活性较差。针对上述问题，设计了一种考虑光热集热单元的氢储能热电联供系统，将光热集热单元作为氢储能系统的额外供热源，以系统的供能经济性为目标，建立含光热集热单元的氢储能综合能源系统容量优化配置模型。以典型的综合能源系统热电联供为算例进行仿真，验证了光热集热单元对提升氢储能热电联供能力的有效性以及所提氢储能综合能源系统容量优化配置方案的经济性。     

电动汽车电池包温度控制系统研究

以电动汽车的动力电池包温度控制系统为研究对象,通过使用辅助装置对电池包温度进行调节,以增强其对外界环境温度的适应能力,达到提升续航里程、延长电池单元使用寿命的目的。提出的温度控制装置以防冻液作为热交换载体,在设计中引入了Chiller热交换器,并匹配电池换热板,实现对电池包的温度调节功能。电池包液体温度调节装置的工作原理,以及Chiller热交换器及换热板的结构特点是研究的重点。应用上述理论开发出一整套电池包温度调节系统,并搭载在实车上,在环境模拟实验室内进行性能测试,对上述理论及产品的实际使用效果进行论证。