模块化全钒液流电池储能系统.pdf

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1、第47卷第7期电力电子技术Vo1．47．No．72013年7月PowerElectronicsJuly2013模块化全钒液流电池储能系统张杰，瑚b祥宇，姚俊，刘飞(国网电力科学研究院，湖北武汉430074)摘要：以全钒液流电池(VRB)为研究对象，建立VRB模型并进行仿真分析，基于模块化设计VRB系统、能量转换系统(PCS)和监控系统进行模型分析和实验，并针对风电场进行整体系统仿真分析。实验和仿真结果证明了该控制方法的可行性和有效性。关键词：储能系统；全钒液流电池；模块化设计中图分类号：V242_3文献标识码：A

2、文章编号：1000—100X(2013)07—0055—03ModularEnergyStorageSystemBasedonVanadiumRedoxFlowBatteryZHANGJie，YAOXiang—yu，YAOJun，LIUFei(StageGridElectricalPowerResearchInstitute，Wuhan430074，China)Abstract：Thevanadiumredoxflowbattery(VRB)modelisestablishedandthesimulationan

3、alysisisdonefocusontheVRB．ThemodelanalysisandexperimentaredonebasedonthemodularVRB，powerconversionsystem(PCS)andmonitoringsystem，andsimualtionaimingatthewindpowergeneration．Experimentalandsimulationresultsverifythecorrectnessandeffectivenessoftheproposedschem

4、e．Keywords：energystoragesystem；vanadiumredoxflowbattery；modulardesign1引言2全钒液流电池储能系统近年来．为克服风力和光伏新能源的波动性依据储能技术的特性．可将其分为功率型和缺点．充分发挥可再生能源发电等分布式能源系能量型2种。在此主要关注适用于微网系统的能统的效益，储能系统的应用．特别是包含储能系统量型蓄电池储能技术。VRB储能技术主要有以下的微网集成和控制成为研究热点。这也是智能电特点：①功率输出和能量存储部分相互独立，易扩网研究和建设中的一

5、个重要组成部分[1_。展，可根据需求优化组合设计，适合大容量安装；模块化储能系统是微网系统的重要组成部分．②充放电效率高，效率大于70％；③实时监测和显其微网系统的经济运行优化同时是微网的集成控示荷电状态；④常温运行，无爆炸危险，安全性高；制及能量管理研究中的重要内容。对于并网的风⑤正、负电极不参加化学反应，循环寿命长，充放电系统与光伏发电。配套一定容量的储能系统，可电次数大于13000次：⑥充放电过程只是钒离子在很大程度上解决其输出的随机性与波动性问价态变化，并无实质资源消耗，电解质可循环利题，平滑输出功率，提

6、高其可控性与可调度性，保用，节能环保。但是，VRB也存在能量密度低、适证发电的连续性和稳定性．减小输出功率的波动性应温度范围较窄的缺点。对系统的影响．合理地配置储能还能增加发电系统3VRB模型建立及仿真分析的经济效益和使用价值。建立发电系统模型并进行3．1VRB电气模型仿真是对风力发电系统与光伏发电系统进行研究VRB电气模型为考虑荷电状态(SOC)的改进的一个直接有效的手段。这里在对比多种储能技戴维南模型，如图1所示。SOC代表活性化学物质术的基础上．选取VRB为研究对象，提出包含数量．为一个受充放电影响的变量；

7、电路开路电压VRB储能的模块化微网系统构建，分析了该系统被等效成一个受控电压源，其大小受SOC的变的经济运行模型。进行了实验，结果证明了模块化化影响：泵的损耗被等效成一个受控电流源，其大储能微网系统方案的技术可行性和经济可行性。小与SOC和电堆电流有关。电堆的损耗分为内部损耗和外部泵损。内部损耗包括反映电动力等效定稿日期：2012—11一O6作者简介：张杰(1979一)，男，湖北武汉人，博士，研究方的阻抗，以及模拟传质阻抗、隔膜阻抗、溶液阻向为电力电子变换器及其控制。抗、电极阻抗及双极板阻抗的R。R占内部损耗55

8、第47卷第7期电力电子技术Vo1．47．No．72013年7月PowerElectronicsJuly2013的60％，R占内部损耗的40％；外部泵损分为固定损耗和变化损耗，固定损耗由R来模拟，变化损耗由受控电流源来模拟，表征泵的损耗。电甜：Ir1_堆电流越大、而SOC越小时，泵消耗的功率越大；lj=f：表示电极间的电容，用来模拟暂态过程。图3PCS主电路图SOCFig．