在最近发表的《开放式杂志》上发表的文章中能量，研究人员讨论了流量电池作为自动供电系统的来源的实用性。
学习：基于流量电池的自动供电系统的来源。图片来源：Sergii Chernov/Shutterstock.com
背景
当设施需要不间断的电源时，通常使用两个独立的电源来确保可靠性。该系统包括不间断的电源（UPS）或自动传输开关（ATS）到替代网络，该网络可在主源中断期间平稳过渡到备用电源线。为此，UPS中安装了诸如超级电容器，电池，机械能量存储设备等的储能设备。
VRFB单元：V2- 发放的阴极电解质V V2+：v3- 电荷阴极电解质V3+;v4- 发放阳极电解质V3+：v5- 充电阳极电解质V5+。图片来源：Kuzmin，i等人，能量
最合适的储能系统之一是流量电池（钒氧化还原流量电池，VRFB）。与控制系统相关的复杂性和不良的储能密度（导致维度和重量的增加）都是VRFB的缺点。电力储能系统（ESS）也包括基于VRFB的不间断电源系统，目前在各种行业中广泛使用。了解流量分布，限制，本地电流分布和最大电流密度是为了优化流动电池设计的必要条件。
关于研究
在这项研究中，作者解决了迫切的需求，以为基于流量电池以及基于它们的不间断电源系统的储能系统的开发和连续生产提供技术和制造基础。创建了流量电池堆栈的操作模式的测试架。用含有盐酸的电解质测试了5 kW的流量电池，该电解质被用作新一代电解质的稳定剂。
研究人员设计并建立了基于VRFB的UPS系统的原型，其容量为15 kWh，额定功率为5 kW。建立了一种用于开发流动电池的电解质的方法，并以足够数量的实验室测试合成。测试了5 kW VRFB，并创建了用于工业电解质生产的实验室技术设备配置。2020欧洲杯下注官网
该团队分析了基于流量电池的新一代UPS系统。评估了电源储能设备对UPS系统操作的设计和特性的影响，并开发了混合专用来源的电源转换器。具有特定电源的电源系统包括数学描述和控制算法。此外，还展示了有关具有既定基础设施的电力供应系统中专业来源运行的实验。
为了优化控制算法的功能，说明了对紧急情况下UPS系统可操作性的研究。评估了循环过程中的电解质稳定性，并还检查了系统恢复VRFB资源而没有任何变化系统电解质的方法。
各种设计的流量半元素类型。图片来源：Kuzmin，i等人，能量
观察
在放电模式下，5 kW的VRFB堆栈产生了5 kW的长期输出，而短期输出功率可能超过8 kW。VRFB的能源效率为69.9％，与使用的电解质相对应的特定容量为17.11 kWh/m3。负载控制单元启用了VRFB放电模式，以一致的功率实现。在整个测试过程中，电解质的温度不能升高高于5.7°C，这意味着无需担心VRFB操作过程中的电解质过热。
在测试过程中发现的唯一缺陷是放电从58 V到35 V时电池电压有很大变化。结果，必须配备有VRFB的组合功率系统，以提供受控的DC-DC转换器，以提供调节的逆变器或直流负载可为供应交流负载的负载传递恒定电压。此类设备在当前电力电子组件基础上的开发没有提出具体挑战。
基于5 kW/15 kWh vrfb的UPS系统的原型。图片来源：Kuzmin，i等人，能量
结论
总之，这项研究阐明了VRFB液压设计的发展，并研究了电解质泵送速率，研究了细胞的性能。事实证明，电解质的抽水速率的变化对操作模式区域中的堆栈的功率和效率（小于10％）的影响很小。提出了基于VRFB的UPS电路和对照算法，还研究了VRFB放电/电荷模式中UPS的动态特性。
作者观察到，所提出的VRFB可以在不失去效率的情况下以1.5倍的超载运行，即使效率提高而不会失去容量，也证明了设计的电解质的良好兼容性。他们认为，科学独创性是基于电池的UPS系统的独特控制算法的发明和研究，这将根据消费者的负担提高ESS效率。
来源
Kuzmin，I.，Loskutov，A.，Osetrov，E。等。基于流量电池的自动供电系统的来源。能量15（9）3027（2022）。https://www.mdpi.com/1996-1073/15/9/3027
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。