[發(fā)明專利]一種基于電熱耦合的全釩液流電池儲能系統(tǒng)等效方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910522665.1 | 申請日： | 2019-06-17 |
| 公開（公告）號： | CN110276120B | 公開（公告）日： | 2020-11-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 熊斌宇;楊葉森;劉正奇;李旸;唐金銳;蘇義鑫;謝長君;陳繼忠 | 申請（專利權(quán)）人： | 武漢理工大學(xué);中國電力科學(xué)研究院有限公司 |
| 主分類號： | G06F30/27 | 分類號： | G06F30/27;G06F119/08 |
| 代理公司： | 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104 | 代理人： | 劉琳 |
| 地址： | 430070 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 電熱 耦合 全釩液 流電 池儲能 系統(tǒng) 等效 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種基于電熱耦合的全釩液流電池儲能系統(tǒng)等效方法，包括步驟：1、根據(jù)二階阻容網(wǎng)絡(luò)對VRB的電氣特性進(jìn)行建模；2、利用粒子群算法進(jìn)行參數(shù)辨識；3、分析在電池運(yùn)行中各個(gè)模塊的產(chǎn)熱情況；4、分析VRB系統(tǒng)的傳熱過程；5、基于電熱比擬原理，對傳熱路徑進(jìn)行等效；6、將步驟2和步驟5中得到的各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行聯(lián)立，得到完整的VRB儲能系統(tǒng)電熱耦合模型的狀態(tài)空間方程。本發(fā)明綜合考慮了VRB儲能系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的電氣特性和產(chǎn)熱特性以及兩者間的耦合關(guān)系，能夠?qū)﹄姵氐暮呻姞顟B(tài)、端電壓和各部分溫度狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地預(yù)測，有效保障VRB的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)電池建模技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種基于電熱耦合的全釩液流電池儲能系統(tǒng)等效方法，提出了一種適合于電網(wǎng)儲能系統(tǒng)仿真的電氣等效模型。
背景技術(shù)
隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的加劇，應(yīng)用太陽能、風(fēng)能、水能等可再生能源發(fā)電尤為重要。但是可再生能源自身所固有的隨機(jī)性、間歇性特征，嚴(yán)重阻礙了電網(wǎng)系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。而儲能系統(tǒng)的可調(diào)度性，能夠有效的改善新能源發(fā)電的不穩(wěn)定所造成的問題。全釩液流電池因其具有容量大、循環(huán)壽命長、環(huán)境友好、功率與容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)等特征，成為電力系統(tǒng)大規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。
電解液溫度的變化對液流電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)造成影響。溫度控制不當(dāng)會導(dǎo)致反應(yīng)物沉淀，甚至堵塞流道，影響電池的安全高效運(yùn)行。然而，現(xiàn)有電氣等效模型未考慮溫度對液流電池外特性的影響。在目前的研究中，專利《一種全釩液流電池儲能系統(tǒng)的等效模擬方法》(專利號：201410089721.4)提出了二階動(dòng)態(tài)等效模型；文獻(xiàn)(《全釩液流電池仿真模型綜述》)對比分析了不同等效電路模型的基本原理以及各自特點(diǎn)，并提出了常用的一種等效模型；文獻(xiàn)(《全釩液流電池儲能系統(tǒng)仿真建模及其應(yīng)用研究》)針對全釩液流電池儲能系統(tǒng)建模開展研究，文中假設(shè)反應(yīng)過程中溫度維持恒定，未考慮設(shè)定溫度與實(shí)際運(yùn)行溫度相差較大時(shí)造成的誤差。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種考慮溫度影響的電熱耦合模型。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種基于電熱耦合的全釩液流電池儲能系統(tǒng)等效方法，該方法考慮了溫度、漏電流和自放電現(xiàn)象對電池的影響，并對VRB儲能系統(tǒng)的產(chǎn)熱和傳熱過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)建模，提出了三階Cauer等效熱路網(wǎng)絡(luò)模型，該技術(shù)方法既可以準(zhǔn)確反映全釩液流電池系統(tǒng)外特性，又可以作為儲能系統(tǒng)系統(tǒng)級仿真的基礎(chǔ)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種基于電熱耦合的全釩液流電池儲能系統(tǒng)等效方法，其特殊之處在于，所述方法包括如下步驟：
步驟1：使用二階阻容網(wǎng)絡(luò)對全釩液流電池VRB的電氣特性進(jìn)行建模，并用式(1)—式(6)表示：
Uter＝Eocv-Ucon-Uact-Uohm (1)
Uohm＝IRohm (3)
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