不同充放电条件下的热管理开发（钒氧化还原液流电池VRFB）2018思维导图
科研文献总结
树图思维导图提供 不同充放电条件下的热管理开发（钒氧化还原液流电池VRFB）2018 在线思维导图免费制作，点击“编辑”按钮，可对 不同充放电条件下的热管理开发（钒氧化还原液流电池VRFB）2018 进行在线思维导图编辑，本思维导图属于思维导图模板主题，文件编号是：4aca0bddaa7aa56930e2ecf29c231aa0
思维导图大纲
不同充放电条件下的热管 理开发（钒氧化还原液流 电池VRFB）2018思维导图模板大纲
通常做法：充放电过程中增加泵速提高流量，导致泵功率损失增加，降低VRFB系统的整体效率。
本文改进：确定动态最优流量模型，确保高效的热管理和提高VRFB的整体系统效率。
流速增加到300ml/s时，堆叠温度保持在安全范围内，但VRFB效率为83%。
SOC（10%-90%），流速（160-300ml/s），温度（35.8℃），VRFB整体效率达到88.55%，模型性能与实验结果吻合较好，最大误差为0.85%
可再生能源的间歇性限制了对配电网和公用事业电网的不断供电，一个大容量的能量储存系统可以解决这个问题，VRFB在可再生能源系统中具有（1）更大的容量扩展灵活性，而且 （2）无交叉污染和退化（3）生命周期长（4）深度放电能力和可再生能源都是电网长期运行的可靠性。
MATLAB/simulink的VRFB的系统模型
热特性模型
基于质量和能量守恒的动力学方程
公式1-4：充放电时的热力学方程式
Ts:堆叠电解质温度
T+-：槽内正（负）电解质温度
Ta：环境温度
Cp:电解液比热
ρ：电解液密度
Vs:电池组体积
V+-：正负电解液槽体积
Q+-：槽内正负电解质出口流速
Ic:充电电流
ID：放电电流
子主题 11
U+-:电解液正负侧槽的总传热系数
A+-：容器正负侧的表面积
Rc：充电时的整体堆叠阻力
RD:放电时的整体堆叠阻力
E:VRFB堆叠开路电压
公式5：1-4式进行修改得到的Nernst方程式，放热公式5
公式6：电解液的理论流量
公式7-8：总传热系数U
公式9：A1：筒壁内部面积
公式10：A2：顶部或底部圆壁面积
公式11-12：援助形罐体的整体传热Qheat
T1：槽内电解液整体温度
该模型的输入：环境温度Ta,预估的SOC
图1（a）：OCV-SOC充电情况
图1（b）：OCV-SOC放电情况
图1（c）：电热模型框图：SOC在10%-90%之间，环境温度Ta：15-35℃之间，1KW,6h；Q+：正电解质流量，Q-：负电解质流量，Q：VRFB系统的流量
流量泵水力模型
VRFB系统采用两个流量泵，机械动力驱动电解液通过液压回路，搭建液压回路模型（研究相关压降，大部分压降是因为堆叠引起的，近70%的压力损失是在毡电极内部观察到的，毡电极视为多孔海绵，提供的水阻力由公式13给出）
k:多孔电极的渗透率
μ：电解液的动态粘度
堆叠的总压降=单个电池的总压降，电解质在堆叠内部的每个电池中平行流动公式14
公式15：管道内的压降采用扩展的伯努利式子
公式16：小部分损失，K1：损失系数，表2
公式17：管内流动引起的摩擦损失
公式18：雷诺系数：确定通过管道的流动性质，即层流和湍流，雷诺系数的不同，就可以计算摩擦因数f
公式21：泵所需的水力功率
公式22：水力功率得到后，就可估计泵的电能消耗，计算出泵功率
P_pump electrical:泵电耗
P_pump hydraulic:泵水力耗电量
ηpump:泵效率
热管理模型
为将VRFB堆叠温度控制在安全工作范围内，充放电时，要根据堆叠内部的温度变化来控制电解液的流速，温度过高，会引起热沉淀和膜降解
通过控制泵的转速来控制热量载体的流量，从堆栈到储罐，控制方案图2
图2：采用变频驱动（VFD）控制VRFB的感应泵的转速，首先对堆叠温度（Tstack）利用温度传感器进行检测，将检测到的Tstack与参考温度（Tref）进行比较 ，所产生的温度的动态误差反馈给控制器，控制器提供适当的开关信号给VFD，VFD提供变频驱动泵的转速
控制器：控制器中嵌入了一个由流量和泵功率组成的查找表，用于优化流量，实现最大的VRFB整体系统效率，该方案实现了流量的在线控制。超声波流量计固定在罐体两侧的管道外表面。
公式23，24：泵控制器的设计
Kc:控制器增益
Te:温度误差
I:VRFB堆叠电流
R：VRFB堆叠电阻
Q：流量稀有度
表1：仿真参数，图4：实验结构示意图
充放电分别用两个开关控制
充电控制器：AC/DC变换器和DC/DC降压器
为降低充电控制器电流和电压纹带来的噪声，设计一个合适的LC滤波电路。
结果与讨论
热模型模拟效果
图5：
沪公网安备 31011502019485号
上海工商