钒液流电池的建模与充放电控制特性.docx

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1、第２６卷第１期电力科学与技术学报Ｖｏｌ．２６Ｎｏ．１２０１１年３月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＥＩＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＭａｒ．２０１１钒液流电池的建模与充放电控制特性丁明，陈中，林根德（合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽合肥２３０００９）摘要：随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加，风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响，储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一，因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要．钒液流

2、电池作为一种新型储能电池，具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点，适合于可再生能源发电系统应用．研究钒液流电池（ＶＲＢ）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态ＳＯＣ及充放电输出特性，构建１０ｋＷ／ｈＶＲＢ仿真系统模型，详细研究ＶＲＢ的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率，并讨论应用于独立光伏发电系统的ＶＲＢ优化充电方式．关键词：钒液流电池；储能；建模；光伏发电中图分类号：文献标识码：文章编号：（）ＴＭ９１１Ａ１６７３－９１４０２０１１０１－００６０－０７Ｒｅｓｅａ

3、ｒｃｈｉｎｇｏｎｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＤＩＮＧＭｉｎｇ，ＣＨＥＮＺｈｏｎｇ，ＬＩＮＧｅｎ－ｄｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｏｆｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｗｉｎｄｐｏｗｅｒ

4、ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄＰＶｓｙｓ－ｔｅｍ，ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒａｎｄＰＶｓｙｓｔｅｍｂｒｉｎｇｓｍａｎｙｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓａｆｅｏｐｅｒａ－ｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ．Ｓｍｏｏｔｈｉｎｇｔｈｅｏｕｔｐｕｔｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｗｉｔｈｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄ．ＶａｎａｄｉｕｍＲｅｄｏｘＦｌｏｗＢａｔｔｅｒｙ（ＶＲＢ）ａｓａｎｅｗｔｙｐｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｍａｎｙａｄ

5、ｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒａｎｄｃａｐａｃｉｔｙ，ｌｏｎｇｌｉｆｅ，ｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｌｏｗｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｗｈｉｃｈｍａｋｅｉｔｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｒｅｎｅｗａｂｌｅｓｏｕｒｃｅｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓ．ＢａｓｅｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆＶＲＢｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｍｏｄｅｌ，ｒｅｍａｉｎｉｎｇｅｎｅｒｇｙｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ（ＳＯＣ）ａｎｄｔｈ

6、ｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａ１０ｋＷ／ｈＶＲＢｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｓｅｔｕｐｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｐｏｗｅｒｍｏｄｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｍｏｄｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｅｔａｉｌａｓｗｅｌａｓｔｈｅｃｈａｒｇｅ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｔｔｈｅｅｎｄ，ａｎｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒｇｉｎｇｍｅｔｈｏｄｆｏｒＶＲＢｓｙｓｔｅｍｉｎａｓｔａｎｄ－ａｌｏｎｅＰＶｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｎｄｔｈ

7、ｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｇｉｖｅｎ．收稿日期：２０１１－０１－２４基金项目：国家重点基础研究发展计划（“９７３”计划）（２００９ＣＢ２１９７０２）通讯作者：丁明（１９５６－），教授，博士生导师，主要从事电力系统规划及可靠性、新能源及其利用、柔性输电系统的仿真与控制等的研究；Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｉｎｇｄｉｎｇ５６＠１２６．ｃｏｍ第２６卷第１期丁明，等：钒液流电池的建模与充放电控制特性６１Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒｙ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ；ｍｏｄｅｌ

8、ｉｎｇ；ＰＶｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ由于太阳能、风能具有随机性和间歇性，使得光伏电站、风电场输出功率波动和不可控．随着越来越多大规模光伏电站、风电场并网运行，这种随机波动的输出功率对电网的安全稳定运行提出了严峻的挑战．利用储能技术配合光伏电站、风电场发电运行来平滑输出功率波动是常用方法之一，研究新型储能媒介是一个令人关注的领域．目前，常用的储能媒介有锂离子电池、钠硫电池、钒液流电池、超级电容器、超导线圈等［１－４］，这些储能方式在能量