并网钠硫电池监控系统研制及运行策略研究

发布时间：2020-05-16 04:19

【摘要】：现如今,国家正在大力发展以风电、光伏发电等新能源为代表的清洁能源。但随着新能源装机容量的不断增大,加之其受自然条件变化影响较大,新能源并网大大降低了电网的频率稳定性。储能电池具有较强的平抑频率变化的能力,由其组成的储能电站与新能源联合运行时能够实现频率的“削峰填谷”。钠硫电池作为一种应用前景广阔的二次电池其发展缓慢,国内相关研究机构少之又少,故亟需研制一套与钠硫电池参数、运行条件相匹配的电池监控系统,以供其试验、运行使用,并且应该对其并网后平抑频率变化的效果进行有效评估。依托钠硫电池平台,本文主要做了以下工作:根据电池的各项参数以及现场实际连接情况,在确定监控需求与精度要求的基础上,对监控系统的总体架构进行了设计。研制的钠硫电池监控系统由下位机与上位机两个部分所构成。下位机主要实现了单体电池信息数据的采集与发送、主回路信息的获取以及继电保护功能。为了保证系统的安全运行,在主回路中还设计了反馈电路,以确保继电保护电路的可靠动作。通过现场实测的电池数据,分别分析了单体电池信息、主回路信息的数据误差,计算结果表明,测量精度符合预期要求。上位机主要实现了人机交互界面的开发。设计的不同功能界面分别实现了电池信息显示、电池运行并网辅助设备(炉温控制器、双向逆变器)的信息显示与控制、数据存储与查看等功能。此外,为了能够使电池顺利充放电,还增加了SOC估算和电池数据简单汇总统计功能,同时为了方便现场工作人员,相关界面还设计了一些易于控制的按钮和便于观察监控系统状况的显示模块。在制定监控系统运行策略后,分析了逆变器无功补偿方案。为了评估钠硫电池并网后调频效果,深入分析并建立了电网一次、二次调频的相关模型,特别地,根据钠硫电池各项参数及运行数据建立了相应的仿真模型。利用建立的模型分别搭建了不同模式下的储能-火电、储能-风电联合运行机组,仿真结果表明,钠硫电池与其他发电机组联合运行时,其对电网频率的平抑效果出色。最后根据精确的数据统计与分析,对钠硫电池的调频应用前景进行了分析。研制的钠硫电池监控系统实现了电池的测试及试运行,仿真结果也表明了其具有较好的频率调节功能。
【图文】：

电池监控系统,产值

(a) (b)图 1-2 电池监控系统产值分析。(a) 自主新能源车产值图；(b) 监控系统产值图在图 1-2 中，左图是自主品牌新能源汽车在 2025 年将会达到的比例，，右图是电池监控系统成本在整车成本中所占比例。

钠硫电池,结构示意图,固定装置,制作工艺

钠硫电池结构示意图
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912

【参考文献】