风电场多功能储能电站功率分配策略

随着新能源装机比例的增加,新能源场站调频调压等调节能力日益受到重视。针对配置储能的新能源场站一次调频、功率平滑以及调压协调控制问题,利用聚类算法得到储能平抑波动功率需求,设定风储各自调频备用功率以及储能电站调压备用功率;其次,利用储能剩余有功功率与荷电状态(SOC)修正储能一次调频有功出力;之后,基于储能无功裕度以及电压偏差紧急程度对储能无功-电压下垂系数进行修正;最后,以优先保证调频效果为目标,提出储能平抑波动、一次调频和调压的储能多功能协调运行策略。基于Matlab/Simulink进行仿真验证,对储能平抑波动与一次调频、储能平抑波动与调压以及3种功能协调运行分别进行了仿真工况分析,结果表明,所提多功能协调运行策略可在储能平抑风电波动工况下促进电网频率、电压以及SOC恢复。

一种分离型移动式锂离子电池应急储能系统研究

针对部分台区配电网供电可靠性差的问题,提出了一种车舱可分离的移动式锂离子电池应急储能系统。完成了该应急储能系统的设计,包括应急储能系统的电池成组方式、结构部分和电气部分的设计,并给出了系统的控制方法研究。在搭建锂离子电池应急储能系统的测试平台的基础上,完成了充放电模式下有功功率调节能力测试。测试结果表明,该锂离子电池应急储能系统的有功功率调节能力符合国标要求,其功率控制准确度和响应时间基本满足电网调峰调频要求。

考虑能量效率和SOC均衡的电池储能电站双层功率分配策略

电化学储能电站在应用于调频、调压等功率波动性工况时,存在能量效率较低、荷电状态(state of charge,SOC)不均衡等问题。该文提出考虑能量效率和SOC均衡的电池储能电站双层功率分配策略,其主要包括单元优化层和子系统优化层:单元优化层通过充电/放电优先级分区计算实际运行单元数量及其编号,建立以储能单元能耗最小为目标的优化模型,并采用遗传算法求解最优解集;子系统优化层引入基于电化学阻抗的电池能耗模型,以储能子系统能耗最低和SOC均衡为目标建立多目标优化模型,并采用非支配快速排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms-II,NSGA-II)进行求解。通过某地区锂电池储能电站实际参数验证所提策略的有效性,结果表明,与SOC比例分配策略和单层功率分配策略相比,所提功率分配策略在降低电站能耗的同时能最大程度实现SOC均衡,保障电站双向调节能力,提高储能电站经济性。

锂电池储能柜散热设计及试验研究

以锂离子电池储能柜为研究对象,开展了电池模块单侧进风和两侧进风两种结构储能柜散热设计,利用ANSYS FLUENT仿真软件分析了两种结构储能柜气流场和温度场分布特性,根据仿真结果优选电池模块两侧进风的储能柜散热结构,完成储能柜制造及温度性能测试研究。电池模块两侧进风的储能柜温度试验结果表明,储能柜0.5P恒功率运行工况下,可以保证储能柜内电池表面最大温升不超过8℃,最大温差不超过4℃,说明设计的两侧进风散热结构能够显著提高储能柜电池温度一致性。

液冷储能电池模块设计及仿真研究

【目的】为了研究基于多流道液冷板的储能电池模块温度特性,设计了高效散热的液冷储能电池模块。【方法】采用仿真模拟方法,建立液冷储能电池模块流—固耦合模型,分析液冷储能电池模块在1 P充放电功率下的冷却液流场和电池温度场的分布特性,并结合试验进行验证。【结果】该液冷储能电池模块以额定功率1 P充放电时,电池单体表面最大温升为12.5℃,最大温差为3.2℃。【结论】该液冷储能电池模块具有良好的温度控制能力,可为大容量储能系统的热管理设计提供借鉴。

锂离子电池安全材料的研究进展

滥用条件下,热失控是导致锂离子电池安全问题的主要原因。针对锂离子电池热失控的原因,总结近年来在隔膜、电解液、正极和负极等方面设计安全锂离子电池材料取得的进展。主要包括:表面改性、不同隔膜体系、热封闭隔膜等隔膜防护技术;使用离子液体、氟代溶剂、有机磷酸酯溶剂及磷睛类阻燃剂构建安全型电解液;表面包覆提升正极材料热稳定性;优化石墨层状结构以抑制大电流密度下的析锂反应等。对改进策略进行总结,并对电池安全的未来发展进行展望。

锂离子电池储能电站能耗优化

储能电站能耗预估与优化是提高电站能量效率及经济性的关键技术。因此,分析了电化学储能电站运行过程中电池模块、储能变流器(power conversion system,PCS)、变压器及辅助用电系统工作特性和能耗规律,并建立了储能单元和辅助用电系统的能耗模型。在负荷率基础上,储能单元和辅电系统的能耗模型加入电流、温度等特征量,以适应储能电站的多工况应用场景,提高模型用于能耗预估的准确性,并通过某地区电网侧百兆瓦级储能电站进行了应用验证。结果表明,所建立能耗模型与真实数据间的相对误差均值为0.6%,可有效估算储能电站能效水平。对比现有电站策略,在低于50%负荷率工况下,基于能耗模型的功率分配策略可提高储能电站能量效率0.6%~10.7%,通过减少电站能耗有效提升了电站运行经济性。

宏细观统一模型下PBGA焊点的模拟分析

利用有限元软件在再流焊温度下,分别对PBGA器件统一的宏细观模型进行了模拟分析,就内部焊球来说,发现应力变化最大的是边界焊球,失效最容易从这里产生;并且发现再流焊温度加载过程中的温度变化速率与焊点内的应力变化有直接的关系,当把冷却区的温度变化速率从3减小到1. 5时,可以从焊点的不同载荷步应力云图看出,应力突变明显降低,这对提高器件可靠性有重要意义。

PBGA器件潮湿扩散和湿热应力的有限元分析

塑料封装器件暴露在一定的潮湿环境下将会吸收潮湿的现象已经得到广泛的认同。针对实际的PBGA器件,采用通用有限元软件分析和计算了器件在潮湿环境下的潮湿扩散。并且计算了由于吸潮使器件在高温下产生的湿热应力。有限元模拟计算表明,不同潮湿环境下器件的潮湿扩散状态是不一样的,这导致在其后的高温焊接过程中器件内部产生的湿热应力的不同。

PBGA器件固化残余应力的有限元分析

采用有限元分析软件模拟研究了PBGA器件在先固化再进行温度加载和直接从温度循环开始加载两种情况下,固化过程对 PBGA 器件的影响,发现固化过程不仅改变了器件中芯片的应力分布,而且劣化了 DA(环氧树脂)材料与芯片接触面的应力值,也同时使得 BT 材料基底中的应力分布产生较大的改变。并且对 DA 材料选用几种不同的固化时间,发现固化时间的不同对器件封装残余应力的大小和最大应力位置有重要的影响,这为预测芯片的垂直开裂的位置提供了很好的依据。

SF_6断路器强电流开断喷管内压力测量

研究了SF6断路器强电流开断时喷管内暂态压力测量的方法。对一台252kVSF6断路器进行了强电流开断试验,采用压阻式压力传感器和毕托管,测量了压气缸、喷管上游、喷管喉部和喷管下游的暂态压力。毕托管有效地保护传感器,免受喷管中高温和高电压的影响。毕托管内压力波的来回反射对压力测量产生干扰,在毕托管内放置颗粒可阻尼压力波,抑制干扰。文中所建立的压力测量方法能够有效测量断路器开断全过程中压气缸和喷管上游的压力变化;有效测量断路器吹弧过程中喷管喉部的压力变化。

锂离子电池组结构热仿真

锂离子电池组的热特性对于电池组的运行维护具有重要影响。将单体电池热模型简化为均匀发热体,减少仿真流程中的计算量,针对锂离子电池组进行热仿真分析,分析其结构的合理性,并通过实验验证其准确性。利用绝热加速量热仪(accelerating rate calorimeter,ARC)采集锂离子电池的热特性参数,利用简化的电池单体热模型,选择风冷作为冷却方式,通过CFD(computational fluid dynamics)以及CAD(computer aided design)软件建立锂离子电池组的热模型并进行求解,分析电池组内部流场分布、电池组运行时的温度数据,最后通过样机实验测试验证仿真结果的准确性。该电池组在0.5 C恒流充放电条件下,电池模拟温度与实验测试温度变化趋势一致,电池组模拟最高温度与实验测试温度误差0.9℃,电池模拟温差与实验测试温差误差0.2℃。

主动配电网电池储能系统优化配置方法

旨在确定全钒液流电池(VRB)储能系统(ESS)的最佳配置,以应对主动配电网(ADN)中风力发电的集成。相应地,提出了一种考虑储能的动态效率和寿命的电池储能系统优化配置方法。与以前的研究不同,所提出的储能优化配置方法中考虑了VRB的动态效率和寿命。此外,该方法综合考虑了风电消纳、减少负荷中断、减少温室气体排放、网损、VRB ESS的投资成本等综合收益,以经济指标用于评估VRB ESS的渗透率,设计的VRB ESS可以使得ADN的经济性达到最佳。最后,通过改进的IEEE 33节点系统对提出的电池储能系统优化配置方法进行了验证。测试结果证明了所提方法的正确性并分析了主动配电网的潮流运行特性。

集装箱式储能系统热管理设计

合理的热管理是集装箱式电池储能系统长期高效、安全、稳定运行的关键。以国内某大型储能示范工程用集装箱式锂离子电池储能系统为研究对象,阐述了热管理系统风道、空调及风扇设计,测试了储能系统不同倍率运行时的电池温度变化。热管理系统可以保证储能系统以0.5 C运行时,电池工作环境维持在最佳温度范围;在1 C下运行时,电池最高温度不超过40℃,储能系统最大温差小于8℃。

基于数据挖掘的电池储能电站运维技术综述

运维技术是电池储能电站规模化推广应用的关键。针对电池储能电站运维成本高、工作量大且运维数据利用价值小等问题,综述了数据挖掘技术及其在电池储能电站运维中的应用。根据电池管理系统(BMS)的历史数据及在运数据,可对电池的健康状态进行预测;通过对电池柜密闭环境内的气体进行监测与分析,具有提前预警火灾风险的作用。基于电池储能电站特征量分析,通过大数据实现对电站内电气设备故障精准定位,制定科学检修计划,并在此基础上提高电池储能电站的智能化运维水平,为智能运维大数据平台建设提供基础。

飞轮储能在华中区域火电调频中的应用分析

由于运行寿命长、安全系数高、功率倍率高、功率响应速度快、控制精度高等特点,飞轮储能在火储联合调频领域的应用越来越受关注。本文解析了华中区域关于火电厂调频的补偿政策,获得了飞轮储能参与火储联合调频中影响经济收益的几个关键性能指标,并在一套500 kW/100 kW·h飞轮储能系统上进行了性能测试,依据测试结果,结合一台300 MW火电机组的自动控制发电(AGC)指令日典型数据,设计了一套飞轮储能系统和火电机组联合调频的控制策略,模拟运行并计算了调频补偿收益,对比火电机组单独参加调频获得的补偿收益,分析增加飞轮储能系统后所获得的额外收益,结果表明飞轮储能在火储联合调频应用中具有良好的全生命周期经济性。

一种新型电流跟踪控制方法稳定性判据

针对一种并网大功率储能变流器电流跟踪控制方法提出稳定性判据。该控制方法能在保证变流器开关频率恒定的前提下实现并网电流与指令电流零误差跟踪。但该方法存在跟踪失步问题,最终导致变流器输出电流无法跟踪指令电流,产生系统不稳定现象。在此研究了该控制方法的跟踪失步机理,提出稳定性判据,为大功率储能变流器参数设计和工程化应用提供了理论支撑。利用Matlab构建仿真平台进行仿真研究,并搭建直流母线500 V低压实验平台进行稳定性判据的实验研究,结果验证了理论分析的正确性和判据的可行性。

不对称级联多电平混合储能低电压穿越控制

低电压穿越(LVRT)能力是衡量级联多电平储能系统(ESS)稳定性的重要指标。针对电池与电容级联而成的不对称混合ESS,此处提出了链节间的协同工作方法,使电池链节与电容链节在LVRT过程中保持正序分量相位不变。针对相间的不对称链节,此处通过修改电池链节的指令,消除设备不对称对相间功率平衡过程的影响,使传统的零序电压注入法能够应用在三相不对称场合。所提控制方法能够使设备在电网不平衡时维持直流侧电容稳定,保持输出电流不变。最后通过实验验证了所提方法的正确性和有效性。

非理想电网下三相逆变器的锁相方法研究

在大规模新能源并网发电场合,电网常处于三相不平衡、谐波畸变、频率波动等非理想电网状态。为了改善并网逆变器在非理想电网条件下的控制性能,提出了一种基于新型滑动平均滤波器的锁相环(NMAFPLL)。NMAF可在α-β坐标系下滤除输入信号中的直流分量、谐波分量及基波负序分量,提取基波正序分量。进一步,进行了NMAF频率自适应设计,当电网基波频率突变时,能够实时跟踪基波频率变化,有效地减小了锁相误差。仿真和实验结果表明,所提出的NMAF-PLL锁相方法能够快速准确地从非理想电网电压信号中提取基波正序分量,并锁定其频率和相位,具有较好的动态和稳态性能。