水电工程Һ㊀
谢国权
摘㊀要：低压配电站区的电能质量和可靠性关系到居民的生活ꎬ对于低压配电站区来说ꎬ需要一个非常合理㊁稳定的储能系统ꎬ文章对所做的工作进行了分析ꎬ并介绍了移动储能设备ꎬ并介绍了所设计的移动储能设备的总体要求ꎮ根据相关要求ꎬ发现磷酸铁锂电池能够满足移动储能装置的技术指标要求ꎬ介绍了磷酸铁锂电池的充放电特性ꎮ 关键词：低压配电站区ꎻ移动储能设备ꎻ技术指标ꎻ充放电㊀㊀随着经济的发展ꎬ城乡居民生活水平不断提高ꎬ人民众生产生活用电负荷也逐年稳定增长ꎻ人民众对用电依存度㊁供电质量㊁供电可靠性的要求也越来越高ꎮ配电网作为输配电的终端载体ꎬ担负着重要的输配电任务ꎮ因此ꎬ配电网系统的稳定性㊁电能质量和供电可靠性将是电网用户最直观的体验ꎮ
一㊁低压配电台区储能应用的需求分析
目前移动储能设备的应用背景仍然针对重要负荷下ꎮ在国家电网的指导下ꎬ移动储能设备主要应用于高考㊁ＡＰＥＣ会议和青奥会等方面保持稳定的电力输出ꎮ国家电网在整体移动储能技术方面做得很好的ꎬ但在低
压配电站移动储能设备的应用还比较少ꎮ在此背景下ꎬ智能低压配电站的应用场景就显得比较重要ꎮ因此ꎬ如何利用移动储能设备进一步提高整个智能低压配电站区的供电质量是非常关键和重要的ꎮ
二㊁磷酸铁锂电池的基本工作原理
在设计储能装置时ꎬ最重要的因素之一就是需要选择一个合理的储能电池ꎮ合理选择储能电池可以最大限度地提高整个系统的稳定性ꎮ磷酸铁锂电池在储存容量和稳定性方面的性能非常优越ꎬ特别是与其他传统的密封铅酸电池相比ꎬ废旧磷酸铁锂电池在使用㊁维护和管理方面具有明显的优势ꎮ
(一)磷酸铁锂电池的数学模型
对于整个磷酸铁锂电池ꎬ合理地分析其数学模型是非常重要的ꎮ而文章设计的控制器的一个关键是需要对电池的功率进行估计ꎬ因此设计一个磷酸铁锂电池的数学模型是非常重要的ꎮ在建立传统磷酸铁锂电池数学模型的过程中ꎬ所采用的滤波算法大多来源于卡尔曼滤波ꎮ在此基础上ꎬ分析了影响电池ＳＯＣ估计精度的主要因素ꎬ并以戴维南等效电路模型为基本模型ꎮ接下来ꎬ对电池系统的数学模型进行总结ꎮ
图１显示了戴维南电池模型ꎮ它是目前应用最广泛的电池模型ꎬ对电池的阻抗效应和内部极化效应有很好的响应ꎮ戴维南电路模型增加了一个由Ｒｐ和Ｃｐ组成的ＲＣ电路
ꎮ
图１㊀Ｔｈｅｖｅｎｉｎ等效电池模型
恒流充电法ꎬ即在充电过程中磷酸铁锂电池的电流值是恒定的ꎮ这种充电方式充电效率较高ꎬ简单快捷ꎬ但随着充
电过程的深入ꎬ电池的允许电流容量会逐渐减小ꎮ采用恒流充电会提高电池的充电率ꎬ但对电源寿命的影响比较大ꎮ
２.恒压充电
恒压充电法ꎬ即用恒压值充电ꎮ在此过程中ꎬ蓄电池端子电压继续升高ꎬ同时电流减小ꎮ充电时ꎬ如果电流过大ꎬ会影响电池寿命ꎮ从而降低了面板的灵活性ꎮ当蓄电池以恒定电压充电时ꎬ蓄电池两端的电压会影响充电值ꎮ在这种情况下ꎬ充电开始时电流将非常高ꎬ充电结束时电流将非常小ꎮ充电电流随电压波动而变化ꎬ因此应将最大充电电流设置为最大充电电压ꎬ以避免蓄电池过度充电ꎮ
三㊁电池剩余电量的估算方法
对于移动储能系统而言ꎬ只有合理估计磷酸铁锂电池的功率ꎬ才能最终优化整个移动储能装置的性能ꎮ然而ꎬ精确计算磷酸铁锂电池的荷电状态仍然是一个难点ꎮ影响磷酸铁锂电池ＳＯＣ计算的因素很多ꎬ如电池的工作环境㊁电池损耗㊁充放电电流损失等ꎮ
(一)开路电压法
该方法估算电池剩余容量的依据是ＳＯＣ与电动势的关系ꎮ如果不使用磷酸铁锂电池ꎬ其开路电压将等于其电动势ꎮ此时ꎬＳＯＣ和开路电压呈线性关系ꎬ可以从查表中进行估计ꎮ该方案的缺点是必须等待电池稳定ꎬ不能进行动态ＳＯＣ计算ꎮ
(二)内阻法
磷酸铁锂电池的内阻与ＳＯＣ之间有一定的联系ꎮ在正常情况下ꎬ交换信息放在磷酸铁锂电池中ꎬ通过测量响应来计算磷酸铁锂电池的内阻ꎮ影响磷酸铁锂电池内阻的因素很多ꎬ如环境温度㊁充放电电压㊁电流等ꎮ
通过对几种常用的ＳＯＣ估计方法的比较和分析ꎬ设计了一种开路电压法和安时积分法来评估ＳＯＣꎮ系统对磷酸铁锂电池的充放电功率㊁电流㊁电池温度和环境温度进行监测ꎬ判断磷酸铁锂电池的状态ꎬ根据电池容量确定电池ＳＯＣ０的初始剩余功率ꎮ并在电池充满电和放电后进行数据校正ꎮ
四㊁总结
基于低压配电站的特点ꎬ储能技术逐渐发展起来ꎬ并应用于实现电气领域的多功能目的ꎮ它在改善电能质量㊁提供无功支持㊁扩大配电设备等方面具有很大的应用价值ꎮ参考文献:
[１]裴哲义ꎬ范高锋ꎬ秦晓辉.我国电力系统对大规模储能的需求分析[Ｊ].储能科学与技术ꎬ２０１９ꎬ９(５):３４３－３４６.
[２]张明霞ꎬ闫涛ꎬ来小康ꎬ等.电网新功能形态下储能技术的发展愿景和技术路径[Ｊ].电网技术ꎬ２０１８ꎬ４２(５):１７－２４.
[３]闫广新ꎬ林雪峰.促进新疆新能源消纳中电化学储能容量需求分析[Ｊ].四川电力技术ꎬ２０１９ꎬ４３(１):４３－４７.作者简介:
谢国权ꎬ佳源科技股份有限公司ꎮ
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