新型钒液流电池高可靠性监控系统的研究与开发

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1、国内图书分类号：TP273国际图书分类号：681．5专业硕士学位论文学校代码：10079密级：公开新型钒液流电池高可靠性监控系统的研究与开发硕士研究生：导师：企业导师：申请学位：专业领域：培养方式：所在学院：答辩日期：授予学位单位：崔玉书牛玉广教授郑役军高工工程硕士控制工程全日制控制与计算机工程学院2013年3月华北电力大学ClassifiedIndex：TP273U．D．C：681．5ThesisfortheMasterDegreeResearchandDevelopmentonHighReliabilityMonitoringSystemofNewVanadi

2、umRedoxBatteryCandidate：Supervisor：School：DateofDefe!nce：CUiYushuProf．NiuYuguangSchoolofNorthChinaElectricPowerUniversityMarch，2013Degree-Conferring-I：nsfitufion：NorthChinaElectricPowerUniversity华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《新型钒液流电池高可靠性监控系统的研究与开发》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研

3、究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。f’作者签名：能乃和吼乃哆年>月旷日l‘华北电力大学硕士学位论文使用授权书《新型钒液流电池高可靠性监控系统的研究与开发》系本人在华北电力大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版本

4、，同意学校将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅，学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于(请在以上相应方框内打“√”)：保密口，在，，年解密后适用本授权书不保密∥⋯名：守乙甲导师签名：日期：钆易年了月f歹日日期：伽侈年3月一日华北电力大学硕士学位论文摘要全钒液流电池(VanadiumRedoxBattery，简称VRB)是一种新型大型电化学储能装置，与其它蓄电池相比钒液流电池具有大容量储能、使用寿命

5、长、结构简单、安全性高、少维护、输出功率灵活等优势。在提高风能／太阳能可再生能源系统的稳定性、填谷调峰、紧急供电、电动汽车等领域有着广泛的应用前景。本文首先对钒液流电池的工作原理、特点、关键技术以及钒液流电池的应用前景进行了探讨研究，而后以某变电站试验用钒液流电池为对象，开发了基于PLC的钒液流电池监控系统，在系统运行维护中发挥了重要作用。其可实现功能有(1)分组独立设计监控系统的电源回路、控制模块组、动力变频单元，全系统实现冗余设计；(2)无人值守功能，在系统中加入故障自诊断和自恢复功能，尽可能避免故障的误判、漏判；(3)人机接口，运行人员可以通过人机接口监视和

6、调整有关参数，以应对各种运行工况的变化要求；(4)实现状态参数数据的实时显示、历史曲线的绘制、状态参数数据的保存、历史数据的查询功能。通过实际运行表明，本系统运行稳定、操作便捷，极大地提高了钒液流电池的可用性。由于钒液流电池需要依靠循环泵的动力运行，并对一些关键参数进行监控。全钒液流电池在运行过程中尤其是在充放电状态下决不允许循环泵停转，这就对钒液流电池监控系统的可靠性提出了极高的要求。本文其次对改进前的钒液流电池监控系统进行了结构分析，建立了监控系统结构图，并利用可靠性框图、故障树分析法、Blocksim软件对监控系统进行了可靠性分析，找出系统的关键点，并对关键

7、点进行了改进，并通过改进前后的可靠性指标对比，表明改进后的监控系统的可靠性有明显提高，系统可靠度由O．569改善为O．782，平均无故障工作时间也得到了延长，由17775小时改善为45539小时。变电站是电力系统中变换电压、调整电压、分配电能、控制电力流向的电华北电力大学硕士学位论文力设施，是输配电的集结点。后备电源作为变电站直流供电系统的重要组成部分，担负着为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，确保继电保护、通信设备的正常运行的任务，可选择储能电池作为后备电源。储能电池目前已经发展出包括铅酸电池、镍系电池、锂系电池以及液流电池、钠硫电池等类型。

8、最后本文通