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全釩液流儲能電池系統管理控制技術

時間:2018-05-09 17:33來源:未知 作者:360期刊網 點擊:

  全釩液流儲能電池系統管理控制技術

  李虹云,,李云燕z,劉理z

  (1.湖南維邦新能源有限公司,湖南長沙410013;2.湖南大學,湖南長沙410082)

  摘要:全釩液流儲能電池作為大規模蓄電儲能設備,廣泛應用于風能、太陽能發電系統的儲能系統。文章首先介紹了全釩液流儲能電池的工作原理,并針對其特性設計了一種管理控制系統,實現對其穩定、高效和安全的管理控制,最后總結了系統的優缺點和應用前景。

  關鍵詞:釩液流;儲能設備;管理控制

  中圖分類號:TM912.2 文章標識碼:A 文章編號:1006-8937(2010)03-0037-01

  Management control technology of vanadium redox batteries energy storage system

  LI Hong-yun'.LI Yun-yan2,LIU Co. Ltd, Changsha, Hunan 410013, China ;410082, China)

  2. Hunan Unjversity, Changsha, Hunan

  Abstract: Vanadium redox batteries are energy storage equipment,which are widely used in energy storage system of wind power and solar power.This paper introduce the working principles of vanadium redox batteries first of all and designed a management control system according to its characteristic to achieve the purpose of management control in stable,high-effi-cient and secure,then summarize advantages,disadvantages and the appLcation prospect on the system at last.

  Keywords: magnet generator;ignition system; on-line test; measure and control

  1 概述

  全釩液流儲能電池(VRB)是一種電能儲存裝置,作為一種化學能源存儲技術,與傳統的鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰電池相比它在結構設計上有很多獨特之處,性能上也適用于更廣泛的大規模儲能電源應用場合。它主要由電池堆模塊、電解質溶液和電解質儲存輸送體系,以及控制系統等三個部分組成。

  電池堆模塊由數十至數百節單電池按照壓濾機方式組裝而成。正、負極電解質溶液分別儲存在兩個儲罐中,分別由泵驅動流經電池的正極和負極,進行電化學氧化和還原反應,實現充、放電過程。每個電池堆模塊的輸出功率由電極的面積和單電池的節數決定;通過對電池堆模塊進行串、并聯實現電池系統的目標輸出功率。系統的儲能容量由電解質溶液的容量決定。VRB控制技術設計集成了許多自動化的智能控制和用于管理操作的電子裝置。系統中采用的控制技術,可以使操作管理、容量管理、日常維護、糾錯處理、系統狀態監視和外部通信自動化。

  2 系統結構

  控制系統由中心控制單元,電力調控單元,流量控制器,智能充電控制器,安全監控裝置等組成。

  2.1中心控制單元

  采用技術先進、性能可靠的CPU控制器件,對整個系統的各個子系統進行信號采集與控制,是信息通訊和交換中心,負責電解質溶液和電解質儲存輸送體系的控制、電力調控系統的通訊與控制、充電系統控制,以及人機接口等系統的調度和管理。

  2.2 電力調控單元 ;

  采用先進的多象限電流控制技術,允許輸出電力相位控制、電壓漂移補償、低諧波失真、反應電流補償(PFC)、瞬時高負載容量,增加系統的性能穩定,可以避免風能太陽能直接并網系統的電壓及頻率存在大幅度波動等對電網造成電力品質及安全性等方面的危害的情況。系統具有的多層、加密控制PLC,大大增強電力系統安全性、可靠性及品質性能。

  2.3 流量控制器

  流量控制器采用了先進的檢測和控制技術。它是通過動力泵和控制閥等進行控制,以保證輸送電解液容量的精確度。根據電池功率、容量,以及充放電的實際需要,確定適當的電解液流量數據,流量一經設定,其值可以保持相對穩定,不受電解液系統的壓差以及負荷等變化的影響。

  2.4 智能充電控制器

  利用高性能多功能微控制器的高速、低功耗、輸入輸出直接驅動性能,以及內部集成的良好的外圍接口功能,使外圍硬件大大減少。同時,利用人機交互和實時狀態顯示功能,與內部智能充電流程相配合,使充電過程穩定可靠。實現了實時監控電池的狀態,使充電過程按照理想的優化曲線進行。

  2.5安全監控裝置

  采用多回路實時巡檢技術,對釩電池的電壓、電流、溫度和內阻等正常運行參數進行監控。在電池工作狀態下(充、放電)對電池的過流、過壓、短路、超溫保護等工作性能、安全性能進行監測,并對有關參數做記錄,保存或進行提示、警告或指令停止(充、放電)。對保證釩電池性能、防止電池提前損壞和在異常情況發生時及時報警起著重要作用,對全釩液流儲能電池系統安全運行起保障作用。

  3 技術特點

  全釩液流儲能電池管理控制系統的技術特點主要表現在以下幾個方面:

  ①每一個單元都具有相同的帶電狀態。

  ②系統可以同時充電和放電。

  ③充電速度快,系統穩定。

  ④放電性能穩定可靠,供電品質好,對電網不會造成大幅波動等不良影響。

  ⑤運行時可以有一種或多種電輸入,而且可以輸出多種電壓值。

  ⑥有自動控制功能,可以自動保護、自動整流和系統控制界面,同時,中心控制單元可以控制其它的系統部件。

  ⑦系統適合大規模儲能電站等大型儲能系統,壽命長,成本低,效率高。

  ⑧系統安全可靠,綠色環保,可循環利用。

  4 結語

  全釩液流儲能電池管理控制系統綜合監測保護技術設計思想,具有對電池組及其系統進行靜止、充電、放電、流量控制、自動維護管理等基本功能,對電池系統的關鍵參數(電流、電壓、流量、內阻、容量)進行監測、控制和管理。通過安全監控裝置對設備的正常運行狀況進行監控,自動調節釩電池系統正常運行狀態,以保證全釩液流儲能電池系統安全運行。

  參考文獻:

  [1]任學佑,金屬釩的應用現狀及市場前景[J].世界有色金屬,2004,(2).

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