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全钒液流储能电池系统管理控制技术

时间:2018-05-09 17:33来源:未知 作者:360期刊网 点击:

  全钒液流储能电池系统管理控制技术

  李虹云,,李云燕z,刘理z

  (1.湖南维邦新能源有限公司,湖南长沙410013;2.湖南大学,湖南长沙410082)

  摘要:全钒液流储能电池作为大规模蓄电储能设备,广泛应用于风能、太阳能发电系统的储能系统。文章首先介绍了全钒液流储能电池的工作原理,并针对其特性设计了一种管理控制系统,实现对其稳定、高效和安全的管理控制,最后总结了系统的优缺点和应用前景。

  关键词:钒液流;储能设备;管理控制

  中图分类号:TM912.2 文章标识码:A 文章编号: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

  全钒液流储能电池(VRB)是一种电能储存装置,作为一种化学能源存储技术,与传统的铅酸电池、镍镉电池、锂电池相比它在结构设计上有很多独特之处,性能上也适用于更广泛的大规模储能电源应用场合。它主要由电池堆模块、电解质溶液和电解质储存输送体系,以及控制系统等三个部分组成。

  电池堆模块由数十至数百节单电池按照压滤机方式组装而成。正、负极电解质溶液分别储存在两个储罐中,分别由泵驱动流经电池的正极和负极,进行电化学氧化和还原反应,实现充、放电过程。每个电池堆模块的输出功率由电极的面积和单电池的节数决定;通过对电池堆模块进行串、并联实现电池系统的目标输出功率。系统的储能容量由电解质溶液的容量决定。VRB控制技术设计集成了许多自动化的智能控制和用于管理操作的电子装置。系统中采用的控制技术,可以使操作管理、容量管理、日常维护、纠错处理、系统状态监视和外部通信自动化。

  2 系统结构

  控制系统由中心控制单元,电力调控单元,流量控制器,智能充电控制器,安全监控装置等组成。

  2.1中心控制单元

  采用技术先进、性能可靠的CPU控制器件,对整个系统的各个子系统进行信号采集与控制,是信息通讯和交换中心,负责电解质溶液和电解质储存输送体系的控制、电力调控系统的通讯与控制、充电系统控制,以及人机接口等系统的调度和管理。

  2.2 电力调控单元 ;

  采用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,增加系统的性能稳定,可以避免风能太阳能直接并网系统的电压及频率存在大幅度波动等对电网造成电力品质及安全性等方面的危害的情况。系统具有的多层、加密控制PLC,大大增强电力系统安全性、可靠性及品质性能。

  2.3 流量控制器

  流量控制器采用了先进的检测和控制技术。它是通过动力泵和控制阀等进行控制,以保证输送电解液容量的精确度。根据电池功率、容量,以及充放电的实际需要,确定适当的电解液流量数据,流量一经设定,其值可以保持相对稳定,不受电解液系统的压差以及负荷等变化的影响。

  2.4 智能充电控制器

  利用高性能多功能微控制器的高速、低功耗、输入输出直接驱动性能,以及内部集成的良好的外围接口功能,使外围硬件大大减少。同时,利用人机交互和实时状态显示功能,与内部智能充电流程相配合,使充电过程稳定可靠。实现了实时监控电池的状态,使充电过程按照理想的优化曲线进行。

  2.5安全监控装置

  采用多回路实时巡检技术,对钒电池的电压、电流、温度和内阻等正常运行参数进行监控。在电池工作状态下(充、放电)对电池的过流、过压、短路、超温保护等工作性能、安全性能进行监测,并对有关参数做记录,保存或进行提示、警告或指令停止(充、放电)。对保证钒电池性能、防止电池提前损坏和在异常情况发生时及时报警起着重要作用,对全钒液流储能电池系统安全运行起保障作用。

  3 技术特点

  全钒液流储能电池管理控制系统的技术特点主要表现在以下几个方面:

  ①每一个单元都具有相同的带电状态。

  ②系统可以同时充电和放电。

  ③充电速度快,系统稳定。

  ④放电性能稳定可靠,供电品质好,对电网不会造成大幅波动等不良影响。

  ⑤运行时可以有一种或多种电输入,而且可以输出多种电压值。

  ⑥有自动控制功能,可以自动保护、自动整流和系统控制界面,同时,中心控制单元可以控制其它的系统部件。

  ⑦系统适合大规模储能电站等大型储能系统,寿命长,成本低,效率高。

  ⑧系统安全可靠,绿色环保,可循环利用。

  4 结语

  全钒液流储能电池管理控制系统综合监测保护技术设计思想,具有对电池组及其系统进行静止、充电、放电、流量控制、自动维护管理等基本功能,对电池系统的关键参数(电流、电压、流量、内阻、容量)进行监测、控制和管理。通过安全监控装置对设备的正常运行状况进行监控,自动调节钒电池系统正常运行状态,以保证全钒液流储能电池系统安全运行。

  参考文献:

  [1]任学佑,金属钒的应用现状及市场前景[J].世界有色金属,2004,(2).

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