混合微电网与钒氧化还原液流电池、镍钴锰酸锂电池和钛酸锂电池作为储能系统的模拟

2026-05-29 17:03:00

钒氧化复原液流电池（VRFB）在曩昔十年中遭到越来越多的重视，虽然其体积能量密度（≈16-35 Wh/L）和往返功率（60-80%）低于锂离子电池体系。这种重视源于其低廉的资本成本、可疏忽的自放电特性以及支持数千次循环后容量保持的长循环寿数。这些优势支撑了从表后体系到公用事业规模微电网、电动汽车快速充电纽带以及长时间备用电源等多场景使用布置。本研讨探讨了一种结合太阳能光伏、风力发电及三种电池储能体系（BESS）的混合微电网：全钒液流电池（VRFB）、镍钴锰酸锂（NCM）锂离子电池和钛酸锂电池。通过MATLAB/Simulink®渠道，选用标准等效电路模型（锂离子电池选用戴维南网络模型，VRFB选用修正模型）对组件容量配置与电化学行为进行剖析。目标在于拟定一种能量调度战略，使用VRFB的循环寿数优势下降锂基电池容量需求，并为潜在技能经济效益提供基准级参阅见地。这些结果仅作为初步的参阅基准；组件容量优化与调度战略的深入研讨将留待后续工作。

导言

由于全球气候的剧烈变化，零排放发电技能已于数十年前开端开展。为削减温室气体排放，可再生能源（RES）的发电量已完成快速增长。国际能源署（IEA）数据显示，2022年可再生能源净新增装机容量达340吉瓦，年增长率挨近13%[1]。该组织预计2023年新增装机将突破440吉瓦，并于2024年增至约460吉瓦。图1展现了2017至2022年的增长轨迹，并包含该组织对2023及2024年的猜测数据。
2022年，太阳能光伏（PV）技能占新增可再生能源装机容量的65%以上，而风能的奉献略高于20%。这些趋势在鼓励可再生能源使用的方针和产业举措推动下得到强化，表明持续扩展具有充分根据。同期技能发展使制造商和研发人员可以开发更高功率的配备与战略，然后进一步提升可再生能源性能。在此背景下，本论文研讨可再生能源在混合微电网（MGs）中的集成使用。为响应应对气候变化的方针与行动，台湾南部已建成名为"绿能科技演示场域（GETDS）"的演示站点。该设备作为台湾5+2产业转型方案的重要组成部分，展现并测验各类绿色能源技能，包含太阳能、风能、生物质能、氢能及储能技能。该场域旨在促进产学研协作、创建绿色生活环境、推动绿能互动学习，并作为技能研发与演示的纽带渠道。
由于可再生能源的间歇性特性，将其接入电网体系对电力体系提出了严重应战。这种天气依赖性导致其并非持续可用，且输出功率难以精确猜测[2]。可再生能源发电体系(RES)固有的间歇性发电特性会下降电力分配的稳定性和可靠性。衔接可以存储可再生能源所发电能、并在需求负荷处开释电力的配备，是保持供电质量的有用方法。电池储能体系(BESSs)为此提供了可行解决方案。