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混合能量存储系统中的功率密度

2022年3月10日
本文将介绍具有高功率密度和高能量密度的新型混合能储能系统(HESS),以及良好的功率调节方法。

成员能够以PDF格式下载此文章。

你会学到什么:

  • 什么是混合能量存储系统?
  • A-CAES和PTES系统之间的比较进行储能。


化石燃料随着保护脆弱环境的担忧,强烈推动风能和太阳能等可再生能源解决方案的努力。问题是这些系统是不可预测和间歇性的,这将导致业务产业和国内客户的负荷需求无法满足负荷需求。

我们目前正在看到可再生能源渗透的显着增加,例如太阳能和风,进入电网。然而,电能存储(EES)系统也受到研究人员的大量关注。这些EES系统中的一些包括绝热压缩空气能量存储(A-CAES)和泵送热能存储(PTE)系统,以及具有高密度分布生成集成的弱配电网格的电力能量存储。

混合能量存储系统(HESS)

“更多电机”高功率密度最佳配置为HESS

更多电动机(MEA)可以通过应用来使用HESS来最小化重量小波变换配置Hess容量。1我们将使用等效时间(CET)的概念来构建负载电源和存储单元之间的关系,以选择最佳的存储类型和单元格。

飞行中飞机中的重量将导致速度较快的燃料消耗以及排放量为2%,排除在所有人造的公司中2排放到空中。

在飞机中可以安装更多电气设备,例如机电致动器(EMA),电静压致动器(EHA),去冰装置和发动机启动器/发电机,以实现能量转换中更可靠和更高的性能。使用此类设备,代替重型机械选择,将减少飞机的重量和体积。

由电气设备引起的飞机功率波动将在连接到飞机直流总线时表现出随机性和间歇性。因此,小波变换用于分配具有非稳定特性的负载功率。为了保持直流母线电压的稳定性,已经选择了HESS以平滑任何功率波动。

等效时间(CET)的概念

等效时间(ET)是能量与电力的比率(见图)。电池的ET,它将在短时间内响应低振幅能量输出,很大。但是,具有瞬时和高幅度功率输出能力的超级电容器的ET更小。


现在我们可以选择最佳的能量存储设备当其ET匹配负载功率的ET时 - 当负载电源的ET符合时。如果选择了电池组或超级电容器包并不重要。所有都是由串联和并联组合配置的相同单元格组成,并且组合ET与单元格的ET相同。

在里面数字,A和B表示超级电容器的ET的最小值和最大值。电池的ET的ET的最小值和最大值由C和D表示。当负载功率的ET位于图中的“A”区域中时,选择超级电容器作为单个能量存储系统。以同样的方式,当在“B”区域时,我们选择电池。然而,当负载电源的ET位于B和C之间的“C”区域中时,我们应该选择HESS,其包括超级电容器和电池的组合。

该方法不仅可以实现HESS的高功率密度配置,而且还可用于优化用于微电网和电动车辆的能量存储系统,以及用于飞轮储能系统的设计的参数。

A-CAES和PTES功率密度解决方案

绝热压缩空气储存(A-CAES)提取在压缩时产生的热能,然后在地下洞穴或水下袋中储存压缩空气之前的能量。在放电期间,空气从热存储器加热并在涡轮机中膨胀。

泵送的热能存储(PTE)在充电期间用作热泵,将热量从冷藏到热储存器泵送。在放电期间,该过程在放电期间颠倒,作为热力发动机,将存储的热能转换回电。PTEs对任何损失更敏感而不是A-CAES。

通过使用等离的空气储存器或混合热能存储(TES),通过使用A-CAE的热经济性能。然而,通过利用系统加压,可切换的压缩机/扩展器和非传统工作流体可以提高PTE。2热恢复可用于A-CAES以增强其功率密度和能量密度。

在加压下,PTES变体几乎与地下A-CAE一样便宜,但PTES变体倾向于具有50%至60%的效率,而效率A-CAES变体趋于70%至80%。然而,PTE具有更高的能量密度(意味着较小的植物足迹)和更多的选址中的自由度。较小的植物足迹可能导致更好的功率密度。

概括

能量存储设备通常具有快速,灵活,可控的功率/能量双向吞吐量。这是最快速准确的功率交换与电网以及各种生成单位和用户负载,以满足不同方案中的功率调节要求。

目前,电力储能的常用手段是超导能量存储,泵送存储,飞轮储能,压缩空气储能,蓄能器能量存储,燃料电池,储能,超级电容能量存储等。

我们只讨论了这些电能系统的采样。一些优秀的额外纸张在下面的“参考”区域概述。

参考

1。基于小波变换,南京航空航天大学的混合储能系统高功率密度最优配置。

2.绝热压缩空气储能(A-CAES)和泵送热能存储(PTES)系统,IEEE XPLORE的比较研究。

3.具有高功率密度和高能量密度的混合能量存储系统,2020 IEEE可持续电力和能源会议研究。

4.具有中小企业和二次电池的混合能量存储,IEEE交易上应用超导,Vol。15,不。2005年6月2日。

5.高功率应用混合电能存储(HEEES)系统的分析和仿真,122nASEE年会和博览会。

6.用于可再生能源应用的混合能储能系统,第9届国际可再生​​能源存储会议,IRES 2015。

7.高密度分布生成集成弱配电电网电力储能分配研究,2016中国电力分布国际会议(CICE 2016)。

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