全钒液流电池监控系统的设计

摘要

风能、太阳能、海洋能等等可再生能源受环境、气象和地域等条件的影响，具有很强的随机性和不连续性。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术。全钒液流电池(VRB)作为当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效充电液流电池，具有功率大、能量大、效率高、成本低、寿命长、高安全、无污染等一系列杰出优点。在风光储能、电力调峰、通讯基站、军事后备能源、智能电网、分布电站、应急电源、交通市政等广阔领域有着极其良好的应用前景。因此，对VRB储能系统的控制和监测是高效使用VRB系统的前提。研究VRB监控系统，能够有效的使用VRB系统，对提高VRB的使用寿命，具有很大的工程应用价值。
　　本文首先详细阐述了全钒液流电池的充放电原理以及运行过程中受到哪些参变量的影响，其次分析了全钒液流电池的模型，选择等效损耗模型，对全钒液流电池的不同充放电方法进行了系统描述，对全钒液流电池进行恒流充电、恒压充电、恒负载放电、不同负载放电、充放电切换5个仿真实验，验证了模型的准确性。应用扩展卡尔曼滤波算法估算了全钒液流电池的荷电状态，并对全钒液流电池的内阻进行了参数辨识。基于飞度电容法的变频均衡策略对钒电池组进行荷电状态均衡，利用红外测温设备监测了全钒液流电池系统的温度，设计了上位机用户界面，实现了全钒液流电池的监控。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 储能技术介绍

1．1．2 全钒液流电池的发展与应用

1．2 全钒液流电池监控系统国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 全钒液流电池的工作特性及重要运行参数

2．1 全钒液流电池的化学原理

2．2 全钒液流电池结构

2．3 全钒液流电池基本参数

2．3．1 全钒液流电池电压

2．3．2 全钒液流电池充放电电流

2．3．3 全钒液流电池的荷电状态

2．3．4 温度对全钒液流电池性能的影响

2．3．5 全钒液流电池的内阻

2．4 本章小结

第三章 全钒液流电池建模和充放电方法

3．1 全钒液流电池模型分类

3．1．1 全钒液流电池开路电压模型

3．1．2 全钒液流电池等效损耗模型

3．1．3 全钒液流电池机械模型

3．1．4 全钒液流电池模型仿真

3．2 全钒液流电池充电方法及仿真

3．2．1 全钒液流电池充电方法

3．2．2 流充电仿真

3．2．3 恒压充电仿真

3．3 全钒液流电池放电方法及仿真

3．3．1 全钒液流电池放电方法

3．3．2 恒负载放电仿真

3．3．3 不同负载放电仿真

3．4 充放电切换仿真

3．5 本章小结

第四章 全钒液流电池的SOC估算和状态监测

4．1 全钒液流电池的SOC估算

4．1．1 SOC估算方法

4．2 VRB状态监测

4．2．1 系统参数辨识进行参数计算

4．3 本章小结

第五章 全钒液流电池均衡控制仿真与监控系统的设计

5．1 电池组均衡电路

5．2 变频均衡控制策略

5．3 变频均衡策略在全钒液流电池组均衡应用

5．3．1 钒电池组仿真模型

5．4 全钒液流电池的红外测温

5．4．1 红外图像处理

5．4．2 图像去躁方法

5．4．3 MATLAB实现

5．5 全钒液流电池的上位监控系统

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况