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【涨知识】一篇文看懂钒电池储能系统管理控制技术

导读: 钒液流储能电池是一种广泛应用于风能、太阳能发电系统之中的大规模蓄电储能设备。

  2.1管理控制系统结构

  储能系统将风能和太阳能等能源经过充电控制模块输入到钒电池,通过在电解液发生电化学反应,将风能太阳能转化为化学能,完成第一步能量转换。储存在电解液里的化学能再通过电化学反应转化为直流电能并通过逆变电源将交流电输送到电网及客户端,完成第二步的能量转换。这个充放电过程需要中心控制模块、电力转换调控模块、电解液流量及输送控制模块、电池充放电控制管理模块、安全保护监控管理模块之间对能量优化和管理控制进行有序配合,才能有效发挥储能系统的各项性能,确保储能系统高效率的发挥作用。控制系统结构框图,如图2所示。

管理控制系统结构

  2.2系统中心控制模块

  系统使用高性能CPU,对储能系统正在运行的各模块工作状况发生变化的控制信息点的数据变量进行信号采集并进行监控,是系统进行信息数据交换和控制的中心。

  2.3电力转换调控模块

  为了避免风能、太阳能直接并网对电网的电压及频率造成较大波动,进一步提升电力品质和安全性,系统采用了先进的多象限电流控制技术,允许输出电力相位控制、电压漂移补偿、低谐波失真、反应电流补偿(PFC)、瞬时高负载容量,以增强系统的稳定性和可靠性。

  2.4电解液流量及运送控制模块

  系统运用高性能的检测和自动控制技术,通过高精密化工泵和控制阀等进行测量和控制,确保电解液输送量的精确度。

  电解质溶液流量选择与溶液的浓度、流速、温度、充放电模式、运行电流密度等因素有关,其大小对电池电堆性能产生较大影响。

  根据系统所需提供的电量大小或充电时间,计算出恰当的电流密度和流量数据。将流量数据设定好后,其输送量能够保持相对稳定,不会受到电解液储存量造成的压差以及外界负荷改变等的影响。

  2.5电池充放电管理控制模块

  利用高速、低功耗、多功能微控制器与电池智能充放电控制流程相结合,使电堆充放电过程性能稳定可靠,同时,电池运行状态数据及时传送到系统安全监控模块中去,可以实现电堆充放电过程实时监控,使电堆充放电按照设定的最佳曲线进行。

  针对太阳能和风能等可再生能源发电的随机性和间歇性的特点,可通过系统的自动控制与能量调节能力来平抑可再生能源发电系统的扰动,维持输出电压的平衡与稳定。

  2.6安全保护监控模块

  系统采用安全数据快速实时巡检提醒报警控制技术,对储能系统的电压、电流、流量、容量、温度和内阻等电池正常运行参数进行监测。在系统正常工作状态下,对电池的过流、过压、短路、超温保护、漏液、电解液液面高度等工作性能、安全性能参数进行检测,并将检测数据保存,同时,根据数据超标情况进行提示、警告和控制。还可以实时监测电力转换系统及各控制柜的工作状态,防止储能系统提前损坏。

  3.系统的技术特点

  ①输出独立。输出功率和储能容量彼此独立,功率大小决定于电堆电极的有效面积,容量大小决定于电解液容量的多少,系统扩容和维护起来十分便利。

  ②可密度充电。系统可以大电流密度充电,同时,快速响应和超负荷工作能力强。

  ③能量效率高。系统能量效率高,放电性能稳定可靠,能深度放电。

  ④储能量大。系统储能量大,适合风能太阳能等大规模储能电站等,系统寿命长达20a,成本低。

  ⑤安全性高。系统安全可靠,电池无潜在爆炸和起火危险,即使正负极电解液混合也不会产生危险。电解液可循环使用,运行过程无有害气体产生,对环境无污染。

  ⑥全自动控制。系统可以进行全自动控制,可以自动运行、保护、控制和管理。

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