Методы вычисления состояния заряда ванадиевых проточных аккумуляторов: анализ взаимосвязей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Ожидается, что в будущем системы накопления энергии будут играть ключевую роль в переходе к энергосистемам с низким уровнем выбросов углекислого газа. Увеличение темпов внедрения возобновляемых источников энергии требует интеграции аккумуляторов, обеспечивающих устойчивость и безопасность энергосистемы и сглаживающих нестабильное поведение возобновляемых источников энергии. Важна также эффективная эксплуатация самих батарей: она продлевает срок их службы, снижая эксплуатационные расходы. Одной из ключевых задач, помогающих управлять аккумуляторными батареями, является мониторинг состояния заряда. В статье проводится анализ существующих явных методов расчета состояния ванадиевых проточных аккумуляторов: метода на основе напряжений холостого хода и метода кулоновского счетчика. Исследуются взаимосвязь между ними и возможность их совместного использования для достижения более надежного и точного отслеживания состояния заряда. В отличие от существующих работ мы получаем аналитическое выражение для общего состояния заряда, учитывающее оба основных компонента батареи, а именно ее стек и резервуары. Анализ их вклада позволяет выявить некоторые недостатки существующих подходов, широко используемых для расчета и мониторинга состояния заряда проточных аккумуляторов.

Об авторах

Сергей Эрнестович Парсегов

Московский физико-технический институт, Сколковский институт науки и технологий, ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: s.e.parsegov@gmail.com
Москва

Михаил Александрович Пугач

Сколковский институт науки и технологий

Email: m.pugach@skoltech.ru
Москва

Виктория Александровна Ерофеева

ФГБУН Институт проблем машиноведения РАН

Email: eva@ipme.ru
Санкт-Петербург

Список литературы

  1. BARSALI S., GIGLIOLI R., LUTZEMBERGER G. et al.Optimised operation of storage systems integrated with mvphotovoltaic plants, considering the impact on the batterylifetime // Journal of Energy Storage. – 2017. – Vol. 12. –P. 178–185.
  2. BARELLI L., BIDINI G., CIUPAGEANU D.-A. et al.Electrical performance analysis of an innovative vanadiumredox flow battery stack for enhanced power densityapplications // IEEE Madrid PowerTech. – 2021. – P. 1–6.
  3. CLEMENTE A., MONTIEL M., BARRERAS F. et al.Vanadium redox flow battery state of charge estimation usinga concentration model and a sliding mode observer // IEEEAccess. – 2021. – Vol. 9. – P. 72368–72376.
  4. CLEMENTE A., CECILIA A., COSTA-CASTELLO R. Socand diffusion rate estimation in redox flow batteries: Ani&i- based high-gain observer approach // European ControlConference (ECC). – 2021. – P. 1640–1644.
  5. DAWEI Q., ZIXUAN L., FAN Y. et al. State ofcharge estimation for the vanadium redox flow batterybased on extended kalman filter using modified parameteridentification // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization,and Environmental Effects. – 2022. – Vol. 44, No. 4. –P. 9747–9763.
  6. GUARNIERI M., TROV ` O A., MARINI G. et al. High currentpolarization tests on a 9 kw vanadium redox flow battery //Journal of Power Sources. – 2019. – Vol. 431. – P. 239–249.
  7. KHAKI B., DAS P. Fast and simplified algorithms for soc andsoh estimation of vanadium redox flow batteries // IEEE GreenTechnologies Conference (GreenTech). – 2021. – P. 494–501.
  8. LUCAS A., CHONDROGIANNIS S. Smart grid energystorage controller for frequency regulation and peak shaving,using a vanadium redox flow battery // Int. Journal of ElectricalPower & Energy Systems. – 2016. – Vol. 80. – P. 26–36.
  9. MOVASSAGH K., RAIHAN A., BALASINGAM B. et al.A critical look at coulomb counting approach for state of chargeestimation in batteries // Energies. – 2021. – Vol. 14, No. 14. –P. 40–74.
  10. MISYRIS G.S., TENGNER T., MARINOPOULOS A.G.et al. Battery energy storage systems modeling for onlineapplications // IEEE Manchester PowerTech. –2017. –P. 1–6.
  11. PARSEGOV S., PUGACH M., POLYAKOV A. et al. Analysisof flow factor control strategy in vanadium redox flowbatteries // IFAC-PapersOnLine. – 2022. – Vol. 55, No. 9. –P. 187–192.
  12. PULESTON T., CLEMENTE A., COSTA-CASTELLO R. et al.Modelling and estimation of vanadium redox flow batteries:A review // Batteries. – 2022. – Vol. 8, No. 9. – P. 1–21.
  13. QIU Y., LI X., CHEN W. et al. State of charge estimation ofvanadium redox battery based on improved extended kalmanfilter // ISA Trans. – 2019. – Vol. 94. – P. 326–337.
  14. SKYLLAS-KAZACOS M., KASHERMAN D., HONG D. et al.Characteristics and performance of 1 kW UNSW vanadiumredox battery // Journal of Power Sources. – 1991. – Vol. 35,No. 4. – P. 399–404.
  15. TANG A., BAO J., SKYLLAS-KAZACOS M. Studies onpressure losses and flow rate optimization in vanadium redoxflow battery // Journal of power sources. – 2014. – Vol. 248. –P. 154–162.
  16. UDDIN M. , ROMLIE M. F., ABDULLAH M. F. et al.A review on peak load shaving strategies // Renewable andSustainable Energy Reviews. – 2018. – Vol. 82. – P. 3323–3332.
  17. XIONG B., ZHAO J. , SU Y. et al. State of charge estimationof vanadium redox flow battery based on sliding mode observerand dynamic model including capacity fading factor // IEEETrans. on Sustainable Energy. – 2017. – Vol. 8, No. 4. –P. 1658–1667.
  18. ZHENG C., TIAN X., NIE G. et al. State of power and stateof charge estimation of vanadium redox flow battery basedon an online equivalent circuit model // IEEE 18th Int. Conf.on Industrial Informatics (INDIN-2020). – 2020. – Vol. 1. –P. 633–638.
  19. ZHAO X., KIM K., JUNG S. State-of-charge estimation usingdata fusion for vanadium redox flow battery // Journal of EnergyStorage. – 2022. – Vol. 52. – P. 104852.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».