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2储能系统结构及各模块功能
钒液流电池储能系统涉及新能源发电、电池堆及电解液输送管理、电力电子转换系统、用电负荷或电力系统等多个组成部分,是电化学、化工、电气和网络信息等相互耦合的复杂动态体系,其运行特性与液流储能电池系统的组合方式、容量大小以及电力变换器、用电负荷、控制方式等多种因素相关。如何在保证系统运行安全稳定的基础上,提升整个系统的能量效率、经济性和可靠性是大规模液流电池储能系统实用化过程中必须解决的关键问题。因此,将高效电力变换技术、电池充放电控制及管理、先进传感与通讯技术及现代优化控制理论相结合,建立性能高效的钒电池储能管理控制系统,对全钒液流储能系统的高性能发挥及正常运行起着非常重要的作用。
储能管理控制系统由中心控制模块、电力转换调控模块、电解液流量及运送控制模块、电池充放电管理模块、系统安全保护监控管理模块等组成。
2.1管理控制系统结构
储能系统将风能和太阳能等能源经过充电控制模块输入到钒电池,通过在电解液发生电化学反应,将风能太阳能转化为化学能,完成第一步能量转换。储存在电解液里的化学能再通过电化学反应转化为直流电能并通过逆变电源将交流电输送到电网及客户端,完成第二步的能量转换。这个充放电过程需要中心控制模块、电力转换调控模块、电解液流量及输送控制模块、电池充放电控制管理模块、安全保护监控管理模块之间对能量优化和管理控制进行有序配合,才能有效发挥储能系统的各项性能,确保储能系统高效率的发挥作用。控制系统结构框图,如图2所示。
2.2系统中心控制模块
系统使用高性能CPU,对储能系统正在运行的各模块工作状况发生变化的控制信息点的数据变量进行信号采集并进行监控,是系统进行信息数据交换和控制的中心。
2.3电力转换调控模块
为了避免风能、太阳能直接并网对电网的电压及频率造成较大波动,进一步提升电力品质和安全性,系统采用了先进的多象限电流控制技术,允许输出电力相位控制、电压漂移补偿、低谐波失真、反应电流补偿(PFC)、瞬时高负载容量,以增强系统的稳定性和可靠性。
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