電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中的應(yīng)用

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1、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中的應(yīng)用　　摘要隨著國(guó)家新能源、智能電網(wǎng)越來(lái)越受到重視，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中有著廣闊的應(yīng)用前景。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有靈活容量配置和調(diào)峰調(diào)頻的能力，但它的電化學(xué)特性在目前階段制約了易維護(hù)和實(shí)用化以及電池往大容易的發(fā)展方向。所以如何利用電力電子裝置作為紐帶溝通電力電子和電化學(xué)這兩個(gè)完全不同的體系結(jié)構(gòu)，一方面是電力電網(wǎng)提供如新能源配合、削峰填谷、無(wú)功支撐等等功能，另一方面如何保證電池正常使用壽命、不同的串并聯(lián)方式以及如何高效的適應(yīng)不同電池類型都是值得我們探討的技術(shù)問(wèn)題?！　　娟P(guān)鍵詞】電池儲(chǔ)能系統(tǒng)電力電子技術(shù)問(wèn)題　　1電池儲(chǔ)能系統(tǒng)簡(jiǎn)介　　電池按電化學(xué)反應(yīng)原理的

2、變化不同可分為鋰電池、全釩液流電池及鈉硫電池。而其中鋰電池又可以根據(jù)正極材料角度可以分為：錳酸鋰電池、鈷酸鋰電池、三元材料電池及磷酸鐵鋰電池。鈷酸鋰電池里面的鈷是非常珍貴的資源，成本也非常高，而且由于在高溫狀態(tài)及充電的狀態(tài)下有非常大的安全隱患，所以鈷酸鋰電池不適合在大容量電池儲(chǔ)能中應(yīng)用。而價(jià)格便宜，又沒(méi)有環(huán)境污染，在安全性方面又好的錳酸鋰電池有著豐富的正極材料資源，在近幾年都已在電動(dòng)公交車，電動(dòng)車中的應(yīng)用成功，都取得了重大突破。成本較低又相對(duì)安全的三元材料鋰電池其實(shí)是鈷酸鋰電池的替代品。有著循環(huán)壽命、制造成本、安全性方面都有明顯優(yōu)勢(shì)的磷酸鐵鋰電池，它的能量密謀只有鈷酸鋰電池的四分之

3、三。　　電池就是通過(guò)電極和電解質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)以及外部電路的連接完成電能和化學(xué)能之間的相互轉(zhuǎn)換，利用電化學(xué)原理進(jìn)行轉(zhuǎn)化能量及儲(chǔ)存的裝置。電池系統(tǒng)具有靈活配置、不受資源制約和地理環(huán)境的特性，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置（PCS）連接到電力電網(wǎng)系統(tǒng)，就可以訊速調(diào)節(jié)無(wú)功和有功輸出，更加適合新一代新能電力電子和在新能源方面發(fā)展的需要?！　?電動(dòng)汽車儲(chǔ)能潛力　　當(dāng)前，鋰離子電池在交通領(lǐng)域中的電動(dòng)汽車上得到了非常廣泛的運(yùn)用?！　∈昵?，美國(guó)鋰離子電池達(dá)到了10億美元的市場(chǎng)銷售量，而且估計(jì)每年都在以50%至60%的幅度增長(zhǎng)?！　‰妱?dòng)汽車可以通常通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)儲(chǔ)能。一種是電網(wǎng)―車輛（gridtovehi

4、cle，G2V）這種應(yīng)用的車輛和電網(wǎng)的通信是雙向的，可是車輛從電網(wǎng)中獲得電能的僅作為負(fù)荷取得，而通信實(shí)現(xiàn)不了向電網(wǎng)提供電能，它只改變其充電速率。另一種是車輛―電網(wǎng)（V2G）車輛與電網(wǎng)的通信是雙向的，電池的放電、充電也是雙向的。車載電池不只是作為負(fù)荷從電網(wǎng)充電，同時(shí)又作為一種設(shè)備為電網(wǎng)提供電能。電動(dòng)汽車大規(guī)模接入后，可以作為電源向電網(wǎng)反方向提供電能，也可以作為負(fù)荷調(diào)節(jié)電網(wǎng)負(fù)荷特性，從而實(shí)現(xiàn)削峰填谷，?楦納頻繽?性能，提供調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用輔助服務(wù)，平滑可再生能源發(fā)電出力，從而提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。另外，通過(guò)優(yōu)化控制充放電，電動(dòng)汽車可以平抑風(fēng)電、太陽(yáng)能波動(dòng)發(fā)電，提高電網(wǎng)消納新能源及再生能源發(fā)

5、電利用率?！　?能量轉(zhuǎn)換裝置（PCS）和電力電子技術(shù)　　從電力系統(tǒng)應(yīng)用角度來(lái)看電池其實(shí)就相當(dāng)是一個(gè)直流電壓源，成千上萬(wàn)個(gè)電池組串并聯(lián)而成一個(gè)大容量電池堆，也會(huì)構(gòu)成一個(gè)帶電容和內(nèi)險(xiǎn)的直流電壓源，而這種方式的能量是不能直接為交流電網(wǎng)使用的，所以需要適當(dāng)?shù)哪芰哭D(zhuǎn)換裝置（PCS）把DC轉(zhuǎn)變成AC，而這種裝置一般都會(huì)需要應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件和技術(shù)?！　‰娏﹄娮蛹夹g(shù)是以1957年第一個(gè)晶閘管的開(kāi)始誕生為標(biāo)志，從此，從家用電視、洗衣機(jī)、空調(diào)到大型廠礦用的內(nèi)機(jī)變頻、軋鋼機(jī)到電力系統(tǒng)用的高壓直流、無(wú)功補(bǔ)償?shù)鹊榷际且驗(yàn)榘雽?dǎo)體開(kāi)關(guān)器件的訊速發(fā)展而推動(dòng)了電力電子裝置在這些行業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用，各行各業(yè)都可以看到

6、這些電力電子裝置的身影。而不管電力電子裝置在什么應(yīng)用場(chǎng)合，都需要下面所示的3個(gè)內(nèi)涵：　　――電子和元器件（electronicsanddevices）　　――控制系統(tǒng)（systemsandcontrol）　　――電力和能量應(yīng)用（powerandenergy）　　以上的三者關(guān)系相互制約同時(shí)也是相輔相成，任何一方的需求或者不足都是需要另外兩方去滿足或者補(bǔ)充?！　?電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中的問(wèn)題　　電池儲(chǔ)能系統(tǒng)裝置在電力電子技術(shù)的中的應(yīng)用，電力電子技術(shù)和對(duì)PCS裝置提出了全新的挑戰(zhàn)和要求，主要的問(wèn)題體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：　?。?）PCS要配合電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功支持、孤網(wǎng)供電、調(diào)頻調(diào)峰、移

7、峰填谷、電力系統(tǒng)穩(wěn)定以及改善電能質(zhì)量等多種應(yīng)用功能系統(tǒng)，PCS是需要與電力系統(tǒng)進(jìn)行頻繁實(shí)時(shí)互動(dòng)，而不再是一個(gè)獨(dú)立的并網(wǎng)裝置系統(tǒng)級(jí)設(shè)備。　?。?）電池組內(nèi)部如果要實(shí)現(xiàn)主動(dòng)均衡才能防止電池在運(yùn)行過(guò)程中差異性擴(kuò)大，通過(guò)電阻電容電感和開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)充放電過(guò)程中的能量消耗。　?。?）為了有效延長(zhǎng)電池循環(huán)壽命，可以用分組方法結(jié)合PCS在直流側(cè)進(jìn)行多個(gè)電池組的獨(dú)立電壓控制，但得以成本和系統(tǒng)復(fù)雜度提高及效率降低作為代價(jià)。　?。?）儲(chǔ)能電站的黑啟動(dòng)或者計(jì)劃內(nèi)孤島運(yùn)行則需要工作在電壓源模式