Моделирование пассивного сопряжения блоков гибридной системы накопления электроэнергии

Abstract

В связи с развитием электротранспорта и ростом «зеленой» энергетики в мире все шире применяются системы накопления электрической энергии. Рост рынка аккумуляторных батарей в последнее десятилетие составлял 20–30 %. Одним из способов повышения эффективности работы накопителя электроэнергии является его гибридизация, т.е. использование разнородных аккумуляторных блоков. В работе исследуются особенности пассивного сопряжения свинцово-кислотных и литий-ионных батарей в гибридном накопителе. Представлена модель для расчета электрических характеристик указанных блоков в процессе работы. Показана возможность выбора структуры гибридного накопителя, обеспечивающей сопоставимый диапазон рабочего напряжения блоков (работы без преобразователей напряжения). Промоделированы режимы работы гибридной системы накопления электроэнергии (СНЭ) как при простом параллельном соединении, так и при коммутации блоков по пороговому алгоритму. Показано, что для выравнивания темпа разрядки основного и дополнительного блоков необходимо согласование емкости СНЭ, степени гибридизации, типа нагрузки и электрических параметров батарей, что невозможно без моделирования системы. При пороговой коммутации блоков появляются дополнительные параметры управления, позволяющие изменять темп разрядки дополнительного блока и повышать экономическую эффективность гибридной СНЭ. Сделаны оценки экономической эффективности работы гибридных СНЭ при различных значениях порогового напряжения коммутации литий-ионного блока, а также для трех характерных нагрузок: вилочного электропогрузчика, 30-квартирного жилого дома и 300-квартирного жилого комплекса. Результаты демонстрируют особенности и технико-экономический потенциал пассивной гибридизации, могут быть использованы при проектировании гибридных СНЭ для небольших энергосистем с солнечными и ветроэлектростанциями, расчете и проектировании систем «генератор – накопитель – потребитель».