最近在一篇文章发表在开放获取期刊能量,研究人员讨论了效用流电池作为一个自治的源供电系统。
研究:来源自治基于流体电池供电系统。图片来源:Sergii基诺夫/ Shutterstock.com
背景
当一个设备需要一个不间断电源,两个独立的供电来源通常是用来保证可靠性。系统包括一个不间断电源(UPS)或一个自动转换开关(ATS)到另一个网络,它允许一个平滑的过渡到备份期间电力线路中断的主要来源。为此,能源存储设备如超级电容器、电池、机械能源存储设备,和其他安装UPS。
VRFB单元:V2放电阴极电解液V2 +V:3V充电阴极电解液3 +;V4V排放阳极电解液3 +V:5V充电阳极电解液5 +。图片来源:•库兹民,我et al .,能量
最合适的能源存储系统之一是流体电池(钒氧化还原流体电池,VRFB)。与控制系统相关联的复杂性和穷人能量储存密度,导致尺寸和重量的增加,都是缺点的VRFB。电能存储系统(ESS),也包含VRFB-based不间断供电系统,目前正在广泛使用在各种各样的行业。理解流分布,限制,局部电流分布,最大电流密度是必要的优化的设计流电池。
关于这项研究
在这项研究中,作者解决迫切需要发展提供技术和制造业基础和串行生产基于流体电池的能量存储系统,以及基于他们的不间断供电系统。测试站创建流体电池堆栈的操作模式。受到流电池测试与含有盐酸的电解质,在新一代电解质作为稳定剂。
研究者们设计并建造了一个原型VRFB-based UPS系统的能力15千瓦时和5千瓦的额定功率。的方法生产的电解液流电池的发展成立,它是合成在一个足够大的实验室测试的数量。5千瓦VRFB测试和实验室技术为创建工业电解液生产设备配置。app亚博体育
团队分析了流技术新一代UPS系统。影响的电能存储设备的设计和特点对UPS系统操作进行评估,和电力转换器的混合开发专门的来源。与特定电源供电系统包括数学描述和控制算法。此外,实验的操作专业来源在供电系统与现有的基础设施。
为了优化控制算法的功能,UPS系统的可操作性的研究在紧急情况说明。电解液稳定的循环过程中被评估,和方法恢复资源的VRFB没有任何改变系统的电解液也被检查。
类型的流汹涌的各种设计。图片来源:•库兹民,我et al .,能量
观察
在放电模式下,5 kW VRFB堆栈产生长期的输出5 kW,虽然短期输出功率超过8 kW。VRFB能源效率69.9%,相对应的特定能力使用电解液为17.11千瓦时/ m3。负载控制单元使VRFB放电模式下实施一致的力量。电解液的温度不能高于5.7°C在整个测试,这暗示没有必要担心电解质过热在VRFB操作。
测试过程中所发现的唯一的缺陷是一个相当大的电池在放电电压的变化从58 V 35 V。因此,VRFB-incorporated电力系统必须配备一个电源转换器提供监管控制逆变器、直流负载提供恒定电压的负载提供的交流负载。这类设备的发展在当前电力电子组件基础提出了没有具体的挑战。
UPS系统的原型基于5 kW / 15千瓦时VRFB。图片来源:•库兹民,我et al .,能量
结论
总之,这项研究阐明VRFB液压设计的发展,和细胞特性的研究随着电解液泵送率改变。这是表明,电解液的抽运率的变化几乎没有影响到栈上的力量和效率(少于10%)的操作模式。UPS电路和控制算法,提出了基于VRFB, UPS的动态属性VRFB放电/充电模式也被调查。
作者观察到该VRFB可以用1.5倍过载运行而不失去效率,甚至与提高效率而不丧失能力,展示设计电解液的兼容性好。他们相信科学创意独特的发明和研究基于电池的UPS系统的控制算法,从而提高ESS效率取决于消费者的负载。
源
•库兹民,我。Loskutov,。Osetrov E。,等。来源自治基于流体电池供电系统。能量(9)3027 (2022)。https://www.mdpi.com/1996-1073/15/9/3027
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