全釩液流電池建模與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、全釩液流電池是一種利用電解質(zhì)循環(huán)儲(chǔ)能的裝置，在充放電過(guò)程中，僅電解液中的離子價(jià)態(tài)發(fā)生變化，避免了不同種類(lèi)活性物質(zhì)相互滲透造成的交叉污染，具有儲(chǔ)能效率高、壽命長(zhǎng)、容量大、可以深度充放電等優(yōu)點(diǎn)，在電能儲(chǔ)存中具有很大的應(yīng)用價(jià)值。越來(lái)越多的國(guó)家注重此種儲(chǔ)能技術(shù)的研究，其發(fā)展前景廣闊。
　　 本文研究了釩電池的充放電原理和工作過(guò)程，根據(jù)Nernst方程建立了釩電池模型，包括電化學(xué)模型和機(jī)械模型，論述了影響釩電池充放電的因素，這些因素主要是

2、電流、溫度、流量等。接著介紹了電池充放電的方法，對(duì)于釩電池選擇恒流充放電模式，通過(guò)仿真證實(shí)了釩電池具有良好的充放電特性，同時(shí)討論了電流和流量對(duì)釩電池充放電性能的影響，通過(guò)仿真得到不同的荷電狀態(tài)下，電解液的最優(yōu)流量值，可以對(duì)流量采用分段調(diào)整的方式進(jìn)行充放電，優(yōu)化電池操作，使電池工作在較好的狀態(tài)。
　　 本文以北京普能公司生產(chǎn)的5kW釩電池為例，設(shè)計(jì)了釩電池的控制系統(tǒng)。根據(jù)5kW釩電池的特性對(duì)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了軟件和硬件設(shè)計(jì)以及主

3、要硬件設(shè)備選型，主要是工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集模塊、傳感器的選型和荷電狀態(tài)的檢測(cè)裝置配備。荷電狀態(tài)的檢測(cè)主要是通過(guò)在釩電池外獨(dú)立一個(gè)回路，利用電壓表測(cè)量此獨(dú)立回路的電壓，根據(jù)開(kāi)路電壓與荷電狀態(tài)的函數(shù)關(guān)系式求得荷電狀態(tài)，然后調(diào)整電解液的流量。利用力控組態(tài)軟件構(gòu)建釩電池的監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)釩電池的主要運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)：電壓、電流、溫度、液位、流量和荷電狀態(tài)等，將采集到的數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，模擬運(yùn)行系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)顯示釩電池的工作過(guò)程，保證全釩液流電池的安全穩(wěn)定