青岛市软碳电池储能电站单元结构与性能研究

发布时间：2020-06-29 16:03

【摘要】：世界范围内能源危机,一次能源储量不足,已不能满足人们的日常需要;化石燃料的燃烧使用排放有毒污染物污染空气,严重影响人们的生活;节能减排,可持续发展之路摆在眼前。在这种种新形势下,积极开发利用新能源成为社会各界关注的重点。众多新能源当中,太阳能资源丰富,清洁无污染,非常可靠。目前针对太阳能的利用多是基于光生伏特效应,将光伏组件相互连接匹配形成光伏电站,为负载供电。但太阳能能量密度低,容易受到天气的影响,更重要的是不具备储能功能,针对这点,在对太阳能的利用中,储能技术的发展至关重要,催生了储能电站的开发建设。青岛市储能电站单元在此基础上设计建设并投入研究。青岛市软碳储能电站单元是针对青岛市特殊地理位置,紧靠国家政策而建设研究。青岛市气候适宜,全年日照天数充足,具有得天独到的开发利用优势。针对青岛市光伏储能电站的功能需求,首先进行了一套数据参数的匹配,包括光伏组件的选取匹配、光伏支架的设计(倾斜角、方位角与安装间距等)、逆变器的功率选择、电池组的容量设计等等,选取额定功率为250w的光伏组件进行两并两串方式来进行设计匹配;其次对光伏支架进行有限元分析,分析其应力应变,得出支架总装最大应力为135.99MPa,其中光伏电池层压板最大应力为57.3MPa,满足光伏电站单元的设计强度要求;再次对逆变电路等关键电路进行仿真设计,采用干扰观察法对逆变器进行最大功率点追踪设计,提高太阳能的利用率,并借此调试电站单元相关参数及性能,使电站单元满足设计需要;在储能电池方面提出一种新型结构材料软碳,并在此基础上设计制作出全电池配备在储能电站单元中,同时验证其储能方面的优势。实验中得出大倍率下放电容量虽有下降,但依然能够满足实验设计需求(实验时2C放电容量下降,但依然超过0.5C放电量的90%),倍率性能极为优秀;当温度为25℃和55℃时,放电率均为100%。当温度进一步降低,放电率有所下降,温度越低,下降越明显,但是总体下降幅度不大,在温度为-20℃时,放电量依然能够达到80%以上,低温性能优异;最后对光伏电站单元进行研制并进行实验验证,与前期仿真结果进行比较,实验中在给外部负载(电动车)供电时电站的充电效率可达86%,忽略自身损耗及外部环境的影响,电站单元具有优秀的充放电率,完全符合电站单元的建设需求。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM615

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