Model for charging/discharging dynamics of cells in redox flow battery with transport delay
Model for charging/discharging dynamics of cells in redox flow battery with transport delay
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具有传输延迟的氧化还原液流电池中电池的充电/放电动力学模型
DOI：
10.1088/1402-4896/ab1acd
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Hikihara Takashi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mannari Toko;Okuda Takafumi;Hikihara Takashi
氧化还原液流电池（RFB）是一种能够在可再生电源和负载波动下有助于电网平衡的能量存储器。RFB由反应池和装有电解质的槽组成，电解质被泵送到反应池中。充/放电动力学的建模对于控制电解质和电流的流动是必要的。以往的研究都假设传输延迟很小，可以忽略不计。然而，当传输延迟出现时，它会影响控制系统的性能。本文的目的是提出一个模型，考虑充电/放电动力学与运输延迟。在被测系统中，电池电压会出现延迟，并引入一个模型来模拟延迟。该模型是由延迟微分方程（DDE）的细胞中的离子浓度与能斯特关系。从质量平衡方程推导出的DDE，包括传输延迟转换为时间延迟。仿真结果与实验结果吻合较好.换句话说，该模型可以准确地预测由传输延迟所控制的动态。
A redox flow battery (RFB) is an energy storage capable of contributing to grid balancing under the fluctuation of renewable power sources and loads. An RFB consists of reaction cells and tanks containing electrolytes that are pumped to the cells. Modeling of the charging/discharging dynamics is necessary for controlling the flows of the electrolytes and the current. The previous researches have assumed that the transport delay is small and negligible. However, when the transport delay appears, it affects the performance of the control systems. This paper aims to propose a model for considering charging/discharging dynamics with transport delay. The delay appears in the voltages of the cells in the tested system, and a model is introduced to simulate the delay. The model is represented by delay differential equations (DDEs) of the ion concentration in the cells with the Nernst relationship. The DDEs are derived from the mass balance equation including the transport delay translated to the time delay. The simulation result excellently agrees well with the experiment at results. In other words, the model can predict the dynamics governed by the transport delay accurately.
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