基于能效优化的液流电池储能监控系统研制

为了提高全钒液流电池储能系统能量转化效率,结合钒电池各种电量和非电量数据采集和分析,通过控制策略优化和软硬件设计,研制了全钒液流电池储能监控系统,实现对全钒液流电池电解液流量在0～100 kW功率下的优化控制,通过降低泵耗和电堆极化,减少了系统的能耗,充电时可达到14.22 kWh,放电时可达到7.69kWh.100 kW级的全钒液流电池储能系统充放电试验结果表明,该监控方式可有效提升系统整体效率,充电时可达到7.70％,放电时可达到6.68％所提出的电解液流量控制方式可为液流电池储能系统能效优化提供借鉴.     

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%。     

全钒液流电池堆旁路电流的计算及电堆优化

采用对电堆内流道电路仿真计算的方法,分析了5kW级全钒液流电池堆在不同充、放电电流条件下,旁路电流的分布情况和对能量效率的影响.分析结果表明:(1)较大电流充放电有利于提高电堆理论库仑效率和能量效率,在50A、100A和200A电流充电时,电堆理论库仑效率分别为:90.66％、95.2％和97.49％;(2)增加电堆中间隔板结构,有利于减少旁路电流,提高电堆能量效率;(3)对电极液框优化设计可以提高电堆库仑效率.     

全钒氧化还原液流储能电堆

采用高密度石墨板为集流板,质子交换膜为隔膜,多孔碳材料为电极,组装成全钒氧化还原液流电池,研究了不同质子交换膜、多孔碳材料和电解液的流量对电池性能的影响,用15个单电池组装成了全钒氧化还原液流储能电堆,电堆的电极和隔膜的有效面积均为546 cm2,并对电堆的充放电性能进行测试和表征.结果表明,以PVDF-g-PSSA膜为隔膜,聚丙烯腈石墨毡为电极的全钒氧化还原液流储能电堆充放电可逆性能好,能量效率随着充放电电流密度增加而减小,电流密度在40 mA/cm2左右时,能量效率高达82.3%,电堆的库仑效率随电流密度增加而增加,电流密度超过1 00 mA/cm2时,库仑效率可达94.5%.     

氢-空气质子交换膜燃料电池系统建模与分析

根据氢-空气燃料电池系统组成,建立了燃料电池系统数学模型。通过模型计算得出环境条件、电堆温度、空气流量参数对系统效率的影响关系。计算结果表明,除了在高温或高湿条件下,环境条件的改变对系统效率的影响较小;高温或高湿条件有降低系统效率的趋势。电堆温度对燃料电池系统的效率有显著影响。温度从30℃升高到80℃时,系统效率逐渐增加。低负载时,空气流量对系统效率的影响比较显著。流量增大时,系统效率下降,流量超过30SLPS时,效率下降接近于零。     

基于超级电容储能的SiC器件变流器性能分析

超级电容储能系统的促进功率响应能力优势是改善分布式发电电源的电能输出效率的有效方式,为此利用SiC器件设计SiC MOSFET典型等效开关模型,并将其应用到超级电容储能系统中,进一步提升系统单位能量的传输能力。基于超级电容器工作原理,建立超级电容储能系统数学模型,有效分析基于超级电容储能的SiC器件变流器性能。经仿真验证,超级电容器可准确响应功率由负到正的变化;随着传输功率的逐渐增大,基于超级电容储能的SiC器件变流器传输效率也呈现上升趋势,在功率接近储能系统变流器额定功率时,变流器效率逐步稳定,运行效率在98%左右;响应速度较快,输出电压波动以及输出功率的波动幅度较小,具备较强的输出抗干扰性;达到电压稳定输出的时间较短,且超调量较低。     

基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。     

飞轮储能电池能量转换原理的研究与结构设计

飞轮储能是一种重要的储能方式,以其储能密度高、充电时间短、抗过充放电能力强、能量转换效率较高、对环境要求较少等优点,在航天、交通、电力等方面展现出很好的应用前景。分析了飞轮电池能量转换的几种控制方式,选择了三相电压型PWM变流器作为整流及逆变核心电路。并在此基础上,设计了飞轮储能电池的硬件结构。     

基于串联谐振的高压充电及储能装置研究

为实现高输出电压、高能量效率储能充电系统,研制了一台基于串联谐振的高压充电及储能装置.电容电压充到25 kV时,电容同时放电能达到180 kA的电流峰值,总储能为200 kJ,充电精度为5‰.从装置的技术要求出发,介绍了充电及储能装置总体设计方案、主电路参数计算和元器件选型.对其输出电压及其充电精度进行了测试,实验表明:该充电及储能装置能高精度、高稳定性输出,达到了设计目标,为高压充电及储能装置设计研究提供实践依据.     

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。     

Seeking energy equity through energy storage

Numerous states have adopted legislation and policy measures aimed at achieving greater equity across essential energy services on which underserved communities rely to meet basic needs. Equity is highlighted in the Biden-Harris January 2021 Executive Order No. 13,985, “Advancing Racial Equity and Support for Underserved Communities” (Exec. Order (2021)). When applied to the energy & utilities sector, ”energy equity” refers to the condition in which energy is provided to all in a consistent and systematically fair, just, and impartial manner regardless of race, geography, social standing, or economic position.Following this definition, energy equity is fundamental to healthy and prosperous social and economic systems, and contributes to regional and national security and stability. Data show that underserved populations generally suffer disproportionately from power outages, high energy prices, and polluting energy generation facilities. Numerous policy measures that include energy storage (i.e., residential, commercial, and utility scale batteries, and other technologies) can help provide energy equity to all populations. These policy measures address procurement mandates, replacement of peaker units, financial incentives, ownership policies and community projects, integrated resource planning and pilot programs, resilience, and long duration energy storage.     

单相级联准Z源逆变器有限集模型预测控制

以单相级联准Z源逆变器(quasi-Z-Source Cascaded Multilevel Inverter,qZS-CMI)为研究对象,以提高动态响应速度和降低开关频率为研究目标,提出一种优化有限集模型预测控制策略。首先,在分析不同工作状态对qZS-CMI状态变量的影响后,建立其离散时间模型。其次,以MPPT作为输入电流参考,根据所建立的离散时间模型,对准Z源网络的输入电流、输出电容电压、负载电流进行预测,并引入评价函数中,实现qZS-CMI系统的多变量综合协同控制。然后,将平均开关切换次数引入评价函数,优化系统的开关损耗。通过所提模型预测控制方法,无需输出电流控制环和直流侧电压控制环,降低了控制参数的调节难度,提高了系统的动态响应速度。最后,通过建立仿真模型验证了所提算法的有效性和正确性。     

节能环保非晶变压器

前言 因能源资源具有无法重复使用及消耗后不能再生的特性,所以能源资源只会愈来愈少,这就导致电价愈来愈高。且因全球二氧化碳排放愈来愈高,形成的温室效应使全球气候异常．气候反常对人类的影响也日趋明显。     

可再生能源,未来能源之星

可再生能源是清洁能源,是自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源.一旦建成,不必再有原料的投入.它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用.可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等.对太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等可再生能源概念、特点、能源利用历史、现状和未来发展进行了综述,从而得出结论:有了可再生能源,我们的文明方有永续的可能.     

能源互联网供能质量综合评估

由于现有算法的限制和约束,面向电力系统的电能质量评估方法不适用于含多种分布式能源的能源互联网。为了得到能源互联网综合质量情况,需要提出面向多种分布式能源的综合评估方法。基于国家电能质量、室内空气质量和污染物排放标准,提出了将动态权重函数、二维惩罚函数、突变决策理论和自组织特征映射网络用于能源互联网供能质量综合评估的应用思路。最后,采用2个算例验证了所提方法的有效性,并得到了能源互联网供能质量的综合指标数值和等级评估结果。     

In-depth energy - The energy drain of idleness

Last month, Britain's Energy Saving Trust published a report, 'The Ampere Strikes Back', claiming that by 2020 a staggering 45 per cent of domestic electricity consumption would be down to gadgets in the home. To reach its estimate, the trust excluded heating, which dominates domestic energy consumption. The basis for the trust's calculation came from a report published by the UK government's Market Transformation Programme (MTP). However, analysts and industry insiders said most consumer-electronics companies now see energy efficiency as a major selling point and are working to cut electricity consumption.     

能源互联网供能质量综合评估

由于现有算法的限制和约束,面向电力系统的电能质量评估方法不适用于含多种分布式能源的能源互联网。为了得到能源互联网综合质量情况,需要提出面向多种分布式能源的综合评估方法。基于国家电能质量、室内空气质量和污染物排放标准,提出了将动态权重函数、二维惩罚函数、突变决策理论和自组织特征映射网络用于能源互联网供能质量综合评估的应用思路。最后,采用2个算例验证了所提方法的有效性,并得到了能源互联网供能质量的综合指标数值和等级评估结果。     

能源互联网供能质量综合评估

由于现有算法的限制和约束,面向电力系统的电能质量评估方法不适用于含多种分布式能源的能源互联网。为了得到能源互联网综合质量情况,需要提出面向多种分布式能源的综合评估方法。基于国家电能质量、室内空气质量和污染物排放标准,提出了将动态权重函数、二维惩罚函数、突变决策理论和自组织特征映射网络用于能源互联网供能质量综合评估的应用思路。最后,采用2个算例验证了所提方法的有效性,并得到了能源互联网供能质量的综合指标数值和等级评估结果。     

基于能源管理的智慧能源网关技术研究

智慧能源网关采用集成设计的理念,建立电能表、水表、气表的多表数据通信链路,实现能源智慧管理方案。在法制计量设备与计量管理系统主站之间建立了直接的通信采集链路,解决了电、水、气表数据同一网络传输的方案,提升数据传输的效率,避免网络的重复建设。研究智慧能源网关技术在能源管理系统中的应用,有利于能源全面管理和智慧管理,有利于提升互动式需求的应用。