随着可再生能源的大规模应用和智能电网的快速发展,储能技术已成为解决能源系统稳定性和可再生能源高效利用的重要手段。其中,液流电池作为一种高效、可靠的储能技术,在电网调峰、分布式能源、数据中心等领域具有广泛的应用前景。双向储能变流器作为连接全钒液流电池和电网的桥梁,能够实现电能的双向流动,对电池进行充放电控制,同时保证电网的稳定运行。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
01
液流电池变流器的结构与工作原理  

 

全钒液流电池双向储能变流器通常由电力电子器件、控制系统和散热系统等部分组成。其中,电力电子器件是实现电能转换的关键部分,主要采用绝缘栅双极晶体管等器件;控制系统负责对电池的充放电过程进行控制,保证电池的安全运行;散热系统则是为了保证变流器在长时间运行过程中温度的稳定。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述

在充电状态下,变流器将电网中的电能转化为化学能储存于电池中;在放电状态下,变流器将电池中的化学能转化为电能输送至电网。

液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述

图源: 博奥斯电源 

液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
02
 液流电池储能变流器的控制策略    

 

为了实现全钒液流电池双向储能变流器的最优运行,需要制定合理的控制策略。常见的控制策略包括最大功率跟踪控制、恒流恒压控制和能量管理控制等。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述电化学储能系统机构示意图
  • 最大功率跟踪控制是通过实时监测电网和电池的功率,调整变流器的输出,使得电池始终在最大功率点附近运行,提高能量的利用率。

  • 恒流恒压控制则是为了保证电池的安全运行,在充电和放电过程中对电流和电压进行限制,防止过充和过放现象的发生。

  • 能量管理控制则是对整个储能系统进行优化,通过预测可再生能源的发电量和需求量,合理分配电池的充放电任务,提高整个系统的运行效率。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
03
液流电池变流器的关键技术 

 

目前,双向储能变流器的关键技术包括:高效能电力电子变换技术、精确的电池荷电状态估计技术、智能化的充电控制技术等。未来,随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,液流电池变流器的市场规模将会不断扩大,成为新能源领域的重要发展方向之一。

液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
04
应用液流电池储能变流器的优势  

 

液流电池专用储能变流器具有高能量密度、高可靠性、长寿命等优点,因此在能源储备和电力调峰等领域具有广泛的应用前景。

液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述

图源:山东腾飞电源

(1)高效能量转换:变流器可以有效地将储存的化学能转换成电能,同时也能在电能过剩时将电能转换存储。这种双向转换功能使得能量利用率非常高。
(2)改善电网稳定性:通过快速响应电网需求,变流器可以帮助调节电网频率和电压,增强电网的稳定性和可靠性。特别是在高比例可再生能源接入的电网中,变流器能有效应对可再生能源的间歇性和不稳定性。
(3)长寿命和低维护成本:液流电池系统通常具有较长的使用寿命和较低的维护需求,变流器的设计和操作也趋向于优化,以减少故障率和维护成本。
(4)灵活性和可扩展性:变流器可以根据需要轻松调整输出功率,配合液流电池系统的可扩展性,能够满足不同规模和需求的储能解决方案。

(5)扩展应用范围:液流电池的储能容量和功率是独立设计的,这使得变流器可以针对不同的应用需求进行定制,无论是大规模电网储能还是小型商业储能系统。

液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
05
 全钒液流电池储能变流器的应用场景  

 

全钒液流电池双向储能变流器在多个领域都有广泛的应用前景。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述

首先,在可再生能源并网领域,变流器可以平滑可再生能源的输出,减小对电网的冲击,提高电网的运行稳定性。

其次,在电力调峰领域,变流器可以在用电低谷期储存多余的电能,用电高峰期释放储存的电能,有效缓解电力供需矛盾。

此外,在需求响应领域,变流器可以响应电网的调度指令,对用电负荷进行控制,提高电网的调度效率。
液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述
06
液流电池储能变流器的挑战

 

虽然全钒液流电池双向储能变流器具有许多优点,但在实际应用中也面临一些挑战。例如,全钒液流电池的成本较高,且需要定期更换电解液;同时,双向储能变流器的控制策略仍需进一步优化,以提高系统的稳定性和效率。

来源:山东腾飞电源、 博奥斯电源、济南能华机电设备

原文始发于微信公众号(艾邦液流电池网):液流电池专用储能变流器PCS的结构原理、控制策略与技术概述

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
另外欢迎加入通讯录:https://www.aibang360.com/contacts/100278100042
双极板 设备 材料 检测 加工 液流电池 质子膜 隔膜材料 电堆 电解液 激光设备 其他
 

作者 808, ab