鋅鎳單液流電池外特性建模與性能分析.pdf

1、風(fēng)電、太陽(yáng)能電池以及電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模蓄電設(shè)施需求的增長(zhǎng)為液流電池開(kāi)拓了應(yīng)用前景。防化研究院提出的鋅鎳單液流電池，以氧化鎳電極為正極、沉積/溶解型鋅電極為負(fù)極、堿性鋅酸鹽溶液為電解質(zhì)，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，為規(guī)模儲(chǔ)能的發(fā)展和應(yīng)用提供了一個(gè)高性價(jià)比的解決方案。本文在通過(guò)鋅鎳單液流電池電化學(xué)模型、Thevenin等效電路模型以及改進(jìn)Thevenin模型的建立，尋找能夠真實(shí)反映鋅鎳單液流電池外特性動(dòng)態(tài)變化的最佳模型，為鋅鎳單液流電

2、池的性能研究以及仿真模型進(jìn)一步應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本文主要研究工作如下：
　?。?）基于鋅鎳單液流電池工作原理，本文首先通過(guò)電池的能斯特方程和電解液循環(huán)系統(tǒng)建立了電池的電化學(xué)模型和機(jī)械模型，分析了電解液流量對(duì)電池性能的影響，并以額定充放電容量為216Ah的單體電池為例，在恒流充放電模式下進(jìn)行仿真并得出結(jié)果。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能較好地吻合，但仍存在一定誤差。
　?。?）基于鋅鎳單液流電池的電壓關(guān)系，建立了單體電池額定容量為300Ah

3、的Thevenin模型。根據(jù)鋅鎳單液流電池100A脈沖放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)參數(shù)辨識(shí)得到Thevenin模型參數(shù)，再采用高次多項(xiàng)式和指數(shù)函數(shù)擬合的方法得到各模型參數(shù)的解析式，構(gòu)建了鋅鎳單液流電池端電壓的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比電池放電過(guò)程端電壓仿真結(jié)果的相對(duì)誤差控制在3.2％以內(nèi)。
　?。?）基于Thevenin模型與鋅鎳單液流電池電化學(xué)機(jī)理分析，把電池由雙電層產(chǎn)生的電化學(xué)極化和由擴(kuò)散產(chǎn)生的濃差極化分別采用 RC并聯(lián)電路進(jìn)行等效，提出了改