本發(fā)明涉及電池儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：
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目前，液流儲(chǔ)能電池技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)取得重要進(jìn)展，全釩液流電池的發(fā)展前景比較光明，影響全釩液流電池性能的技術(shù)難題正在逐一解決，全釩液流電池在未來(lái)儲(chǔ)能領(lǐng)域中必將得到廣泛應(yīng)用。

然而，對(duì)全釩液流電池的普及應(yīng)用，特別實(shí)在可再生能源領(lǐng)域的普及應(yīng)用，涉及電網(wǎng)、電化學(xué)等跨領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)，除工程實(shí)踐中的實(shí)訓(xùn)外，在課堂上很難實(shí)現(xiàn)生動(dòng)、可視化的教學(xué)演示。因此，急需開(kāi)發(fā)一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明是根據(jù)全釩液流電池的基本原理，針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室和課堂教學(xué)演示需要，將其引入課堂教學(xué)，提供一種適用于理解全釩液流電池與新能源并網(wǎng)運(yùn)行的教學(xué)演示系統(tǒng)。具體技術(shù)方案如下：

一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示系統(tǒng)，包括：全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)1、儲(chǔ)能雙向PCS2、新能源模擬裝置3、智能教學(xué)終端顯示器4、三相可調(diào)負(fù)載5，與上述各部分分別相連的智能教學(xué)終端控制裝置6；所述新能源模擬裝置可根據(jù)外部給定的功率曲線指令信號(hào)，模擬可再生能源發(fā)電電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)變化，其輸入端與電網(wǎng)連接，新能源模擬裝置與三相可調(diào)負(fù)載相連接，新能源模擬裝置向三相可調(diào)負(fù)載放電來(lái)模擬新能源向電網(wǎng)饋電；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與儲(chǔ)能雙向PCS串接后，再經(jīng)開(kāi)關(guān)K₂接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；三相可調(diào)負(fù)載經(jīng)開(kāi)關(guān)K₃接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載共用同一個(gè)交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)經(jīng)開(kāi)關(guān)K₁接入電網(wǎng)，新能源模擬裝置經(jīng)開(kāi)關(guān)K₄由電網(wǎng)供電，輸出新能源模擬電壓、電流后經(jīng)開(kāi)關(guān)K₇與三相可調(diào)負(fù)載并聯(lián)；智能教學(xué)終端控制裝置與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向PCS、新能源模擬裝置、智能教學(xué)終端顯示器、三相可調(diào)負(fù)載分別相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。

在上述教學(xué)演示系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示方法，過(guò)程為：儲(chǔ)能雙向PCS通過(guò)通訊接收智能教學(xué)終端控制裝置的控制指令，控制全釩液流電池的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)的教學(xué)演示。

作為優(yōu)選方案，還包括：全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_dc、直流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_dc，交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_a、交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_b、交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_c、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_a、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_b、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_c，用于采集全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的交流側(cè)、直流側(cè)的電流和電壓。

進(jìn)一步作為優(yōu)選方案，所述智能教學(xué)終端控制裝置包括：工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示屏、異步串行通信模塊、運(yùn)算控制模塊、網(wǎng)絡(luò)通信模塊；智能教學(xué)終端控制裝置通過(guò)異步串口通信模塊與儲(chǔ)能雙向PCS和新能源模擬裝置相連，獲取全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源模擬裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)和相對(duì)應(yīng)時(shí)間存儲(chǔ)在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中。

作為更進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括：智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載7、開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇；所述智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載是指除了智能教學(xué)演示系統(tǒng)外的實(shí)驗(yàn)室照明、空調(diào)等用電；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與儲(chǔ)能雙向PCS串接后，再經(jīng)開(kāi)關(guān)K₂接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；三相可調(diào)負(fù)載經(jīng)開(kāi)關(guān)K₃接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K₅接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)，另一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K₆接入電網(wǎng)；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載、智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載共用同一個(gè)交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)經(jīng)開(kāi)關(guān)K₁接入電網(wǎng)，新能源模擬裝置經(jīng)開(kāi)關(guān)K₄由電網(wǎng)供電，輸出新能源模擬電壓、電流后經(jīng)開(kāi)關(guān)K₇與三相可調(diào)負(fù)載并聯(lián)。

作為再更進(jìn)一步優(yōu)選方案，還包括：位于智能教學(xué)終端控制裝置上的一組模式選擇按鈕；所述一組模式選擇按鈕包括：

模式一按鈕，所述模式一啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；模式二按鈕，所述模式二啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；模式三按鈕，所述模式三啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₆閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；模式四按鈕，所述模式四啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)。

所述智能教學(xué)終端顯示器包括：運(yùn)行控制主界面、模式切換功能控制界面、液流電池運(yùn)行界面、波形顯示界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析界面。

一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示方法，過(guò)程如下：

智能教學(xué)終端控制裝置通過(guò)控制各電氣開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行模式的切換，并顯示各電氣開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷狀態(tài)；同時(shí)智能教學(xué)終端控制裝置對(duì)儲(chǔ)能PCS下達(dá)功率指令，經(jīng)運(yùn)算控制模塊分析，控制全釩液流電池的充電和放電過(guò)程，進(jìn)行交直流的變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)演示系統(tǒng)功率的調(diào)控；

新能源模擬裝置根據(jù)外部給定的功率曲線指令信號(hào)，模擬可再生能源發(fā)電電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)變化；

智能教學(xué)終端控制裝置獲取全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源模擬裝置上的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將運(yùn)行數(shù)據(jù)和相應(yīng)時(shí)間存儲(chǔ)在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；

智能教學(xué)終端控制裝置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信模塊收集全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源模擬裝置的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，智能教學(xué)終端控制裝置傳輸給智能教學(xué)終端顯示器進(jìn)行顯示。

一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示方法之一，過(guò)程如下：

步驟一：開(kāi)啟智能教學(xué)終端控制裝置；

步驟二：工作模式選擇；

步驟三：運(yùn)行相應(yīng)的模式，控制電氣開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷狀態(tài)；

運(yùn)行模式一對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；運(yùn)行模式二對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；運(yùn)行模式三對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₆閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；運(yùn)行模式四對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；

步驟四：上傳設(shè)備運(yùn)行信息至智能教學(xué)終端控制裝置；

步驟五：智能教學(xué)終端控制裝置收集全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源模擬裝置的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，智能教學(xué)終端控制裝置傳輸給智能教學(xué)終端顯示器進(jìn)行顯示；

步驟六：系統(tǒng)一個(gè)循環(huán)結(jié)束，在沒(méi)有運(yùn)行模式切換操作時(shí)，返回步驟四，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)顯示；

步驟七：演示全部結(jié)束后，關(guān)閉智能教學(xué)終端控制裝置。

在上述方法基礎(chǔ)上的一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示方法之二，

當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式一時(shí)，智能教學(xué)終端控制裝置對(duì)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)下達(dá)充/放電指令，同時(shí)控制儲(chǔ)能雙向PCS實(shí)現(xiàn)充/放電控制，并在智能教學(xué)終端顯示器上顯示其運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接收充電指令時(shí)，電網(wǎng)對(duì)其充電，能量流的顯示由電網(wǎng)流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；當(dāng)其接收放電指令時(shí)，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)儲(chǔ)能雙向PCS對(duì)三相可調(diào)負(fù)載放電，能量流顯示從全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載；

當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式二時(shí)，電網(wǎng)為新能源模擬裝置供電，模擬新能源出力時(shí)輸出的電壓、電流，并將其輸送到三相可調(diào)負(fù)載，能量流顯示由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載，用于模擬新能源出力的就地消納及送出；同時(shí)基于新能源出力的控制策略結(jié)合電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向新能源模擬裝置，實(shí)現(xiàn)在某種控制策略下的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制；

當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式三時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載；當(dāng)新能源出力較多且智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載用電較少且處于低谷電價(jià)時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其充電操作；當(dāng)智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載較高且新能源出力不足時(shí)，能量流顯示由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載；當(dāng)處于高峰電價(jià)且智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載較少時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載，模擬新能源的并網(wǎng)操作；當(dāng)新能源模擬裝置發(fā)電較少且處于高峰電價(jià)，能量流顯示由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載，模擬儲(chǔ)能的負(fù)荷側(cè)削峰填谷策略；

當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式四時(shí)，若電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量不足且新能源出力不能滿足負(fù)荷要求，能量流由電網(wǎng)流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；為模擬新能源的并網(wǎng)操作，能量流由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載；配合相應(yīng)控制策略以實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)的不同需求，能量流由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電演示；能量流由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電演示。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

(一)提供了一種適用于理解全釩液流電池與新能源并網(wǎng)運(yùn)行的教學(xué)演示系統(tǒng)，具有演示直觀、觀測(cè)性強(qiáng)、安全性高等特點(diǎn)。便于學(xué)生深入了解全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理，實(shí)時(shí)觀測(cè)液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，在線收集、分析電池的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提高教學(xué)質(zhì)量。

(二)在實(shí)施例中，智能教學(xué)演示系統(tǒng)外的實(shí)驗(yàn)室照明、空調(diào)等用電與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相連，避免了電池充放電過(guò)程中的電能浪費(fèi)。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例教學(xué)演示系統(tǒng)電氣連接示意圖；圖中，1代表全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，2代表儲(chǔ)能雙向PCS，3代表新能源模擬裝置，4代表智能教學(xué)終端顯示器，5代表三相可調(diào)負(fù)載，6代表智能教學(xué)終端控制裝置，7代表智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與儲(chǔ)能雙向PCS串接后，再經(jīng)開(kāi)關(guān)K2接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；三相可調(diào)負(fù)載經(jīng)開(kāi)關(guān)K3接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K5接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)，另一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K6接入電網(wǎng)；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載、智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載共用同一個(gè)交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)經(jīng)開(kāi)關(guān)K1接入電網(wǎng)，新能源模擬裝置經(jīng)開(kāi)關(guān)K4由電網(wǎng)供電，輸出新能源模擬電壓、電流后經(jīng)開(kāi)關(guān)K7與三相可調(diào)負(fù)載并聯(lián)；智能教學(xué)終端控制裝置分別與全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向PCS、新能源模擬裝置、智能教學(xué)終端顯示器連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集；智能教學(xué)終端控制裝置與智能教學(xué)終端顯示器之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信連接，智能教學(xué)終端控制裝置與其它設(shè)備之間的連接以光纖通信為主，串口通信為輔。

圖2本發(fā)明實(shí)施例中的教學(xué)演示方法流程圖；其中，開(kāi)關(guān)狀態(tài)為0代表該開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)狀態(tài)為1代表該開(kāi)關(guān)閉合；運(yùn)行模式1即模式一，為離網(wǎng)狀態(tài)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電控制演示模式；運(yùn)行模式2即模式二，為離網(wǎng)狀態(tài)下，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源模擬裝置相結(jié)合的運(yùn)行模式；運(yùn)行模式3即模式三，為并網(wǎng)狀態(tài)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)配合智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的削峰填谷運(yùn)行模式；運(yùn)行模式4即模式四，為并網(wǎng)狀態(tài)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源的充并網(wǎng)運(yùn)行模式。

圖3a為系統(tǒng)運(yùn)行模式一狀態(tài)下，能量流示意圖；圖中，帶箭頭線條代表能量流方向。

圖3b為系統(tǒng)運(yùn)行模式二狀態(tài)下，能量流示意圖；圖中，帶箭頭線條代表能量流方向。

圖3c為系統(tǒng)運(yùn)行模式三狀態(tài)下，能量流示意圖；圖中，帶箭頭線條代表能量流方向。

圖3d為系統(tǒng)運(yùn)行模式四狀態(tài)下，能量流示意圖；圖中，帶箭頭線條代表能量流方向。

圖4智能教學(xué)終端顯示器的基本功能示意圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例：

結(jié)合圖1-4，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施過(guò)程。

如圖1所示，一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示系統(tǒng)，包括：全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)1、儲(chǔ)能雙向PCS2、新能源模擬裝置3、智能教學(xué)終端顯示器4、三相可調(diào)負(fù)載5，與上述各部分分別相連的智能教學(xué)終端控制裝置6，智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載7，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的直流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_dc、直流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_dc，交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_a、交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_b、交流側(cè)電流采集端點(diǎn)I_c、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_a、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_b、交流側(cè)電壓采集端點(diǎn)U_c，用于采集全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的交流側(cè)、直流側(cè)的電流和電壓，開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇，位于智能教學(xué)終端控制裝置上的一組模式選擇按鈕；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與儲(chǔ)能雙向PCS串接后，再經(jīng)開(kāi)關(guān)K₂接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；三相可調(diào)負(fù)載經(jīng)開(kāi)關(guān)K₃接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)；智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K₅接入交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)，另一路經(jīng)開(kāi)關(guān)K₆接入電網(wǎng)；全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、三相可調(diào)負(fù)載、智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載共用同一個(gè)交流電網(wǎng)PCC點(diǎn)經(jīng)開(kāi)關(guān)K₁接入電網(wǎng)，新能源模擬裝置經(jīng)開(kāi)關(guān)K₄由電網(wǎng)供電，輸出新能源模擬電壓、電流后經(jīng)開(kāi)關(guān)K₇與三相可調(diào)負(fù)載并聯(lián)；智能教學(xué)終端控制裝置通過(guò)串口通信分別與全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向PCS、新能源模擬裝置、智能教學(xué)終端顯示器連接。

上述一組模式選擇按鈕包括：模式一按鈕，所述模式一啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；模式二按鈕，所述模式二啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；模式三按鈕，所述模式三啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₆閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；模式四按鈕，所述模式四啟動(dòng)對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)。

上述新能源模擬裝置可根據(jù)外部給定的功率曲線指令信號(hào)，模擬可再生能源發(fā)電電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)變化，其輸入端與電網(wǎng)連接，新能源模擬裝置與三相可調(diào)負(fù)載相連接，新能源模擬裝置向三相可調(diào)負(fù)載放電來(lái)模擬新能源向電網(wǎng)饋電。

上述智能教學(xué)終端控制裝置與全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、儲(chǔ)能雙向PCS、新能源模擬裝置、智能教學(xué)終端顯示器、三相可調(diào)負(fù)載分別相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)采集。

上述智能教學(xué)終端顯示器包括：運(yùn)行控制主界面、模式切換功能控制界面、液流電池運(yùn)行界面、波形顯示界面、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析界面。

上述全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為5kW全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；其額定電壓為48VDC，額定功率5.3kW，額定電流為110ADC，最大功率20kW，充電限壓60CDC，放電限壓40VDC。

如圖2所示，在上述系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的一種適用于全釩液流電池在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的教學(xué)演示方法，過(guò)程如下：

步驟一：開(kāi)啟智能教學(xué)終端控制裝置；

步驟二：工作模式選擇；

步驟三：運(yùn)行相應(yīng)的模式，控制電氣開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷狀態(tài)；

運(yùn)行模式一對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；運(yùn)行模式二對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；運(yùn)行模式三對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₆閉合，開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₅、開(kāi)關(guān)K₇斷開(kāi)；運(yùn)行模式四對(duì)應(yīng)于開(kāi)關(guān)K₁、開(kāi)關(guān)K₂、開(kāi)關(guān)K₃、開(kāi)關(guān)K₄、開(kāi)關(guān)K₆、開(kāi)關(guān)K₇閉合，開(kāi)關(guān)K₅斷開(kāi)；

步驟四：上傳設(shè)備運(yùn)行信息至智能教學(xué)終端控制裝置；

步驟五：智能教學(xué)終端控制裝置收集全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源模擬裝置的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，智能教學(xué)終端控制裝置傳輸給智能教學(xué)終端顯示器進(jìn)行顯示；

步驟六：系統(tǒng)一個(gè)循環(huán)結(jié)束，在沒(méi)有運(yùn)行模式切換操作時(shí)，返回步驟四，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的實(shí)時(shí)顯示；

步驟七：演示全部結(jié)束后，關(guān)閉智能教學(xué)終端控制裝置。

在上述步驟三中，如圖3a、3b、3c、3d所示，

模式一為離網(wǎng)狀態(tài)下儲(chǔ)能電池充放電控制演示模式；當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式一時(shí)，智能教學(xué)終端控制裝置對(duì)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)下達(dá)充/放電指令，同時(shí)控制儲(chǔ)能雙向PCS實(shí)現(xiàn)充/放電控制，并在智能教學(xué)終端顯示器上顯示其運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接收充電指令時(shí)，電網(wǎng)對(duì)其充電，能量流的顯示由電網(wǎng)流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；當(dāng)其接收放電指令時(shí)，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)儲(chǔ)能雙向PCS對(duì)三相可調(diào)負(fù)載放電，能量流顯示從全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載。

模式二為離網(wǎng)狀態(tài)下，液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源相結(jié)合的運(yùn)行模式；當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式二時(shí)，電網(wǎng)為新能源模擬裝置供電，模擬新能源出力時(shí)輸出的電壓、電流，并將其輸送到三相可調(diào)負(fù)載，能量流顯示由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載，用于模擬新能源出力的就地消納及送出；同時(shí)基于新能源出力的控制策略結(jié)合電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向新能源模擬裝置，實(shí)現(xiàn)在某種控制策略下的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電控制。

模式三為并網(wǎng)狀態(tài)下，儲(chǔ)能配合負(fù)荷用電實(shí)現(xiàn)負(fù)荷側(cè)的削峰填谷運(yùn)行模式；當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式三時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載；當(dāng)新能源出力較多且智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載用電較少且處于低谷電價(jià)時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)其充電操作；當(dāng)智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載較高且新能源出力不足時(shí)，能量流顯示由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載；當(dāng)處于高峰電價(jià)且智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載較少時(shí)，能量流顯示由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載，模擬新能源的并網(wǎng)操作；當(dāng)新能源模擬裝置發(fā)電較少且處于高峰電價(jià)，能量流顯示由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載，模擬儲(chǔ)能的負(fù)荷側(cè)削峰填谷策略。

模式四為并網(wǎng)狀態(tài)下全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與新能源模擬裝置的充并網(wǎng)模式；當(dāng)教學(xué)演示系統(tǒng)運(yùn)行在模式四時(shí)，若電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量不足且新能源出力不能滿足負(fù)荷要求，能量流由電網(wǎng)流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；為模擬新能源的并網(wǎng)操作，能量流由新能源模擬裝置流向三相可調(diào)負(fù)載；配合相應(yīng)控制策略以實(shí)現(xiàn)新能源并網(wǎng)的不同需求，能量流由新能源模擬裝置流向全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的充電演示；能量流由全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)流向三相可調(diào)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的放電演示。

圖4為智能教學(xué)終端顯示的基本功能示意圖；運(yùn)行智能教學(xué)控制系統(tǒng)后，通過(guò)運(yùn)行控制主界面設(shè)置顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行基本操作；模式切換功能控制界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行控制模式的切換及在某種運(yùn)行模式下的儲(chǔ)能控制策略的制定；液流電池運(yùn)行界面顯示其在充放電功率控制及運(yùn)行過(guò)程中的各種動(dòng)態(tài)參數(shù)；波形顯示界面顯示新能源模擬裝置、全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載的電流、電壓、功率曲線；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析界面存儲(chǔ)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)并可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，便于觀測(cè)及教學(xué)演示。

在本發(fā)明中，智能教學(xué)環(huán)境用電負(fù)載可以更換為一組三相可調(diào)負(fù)載，其所起作用是模擬負(fù)荷側(cè)的削峰填谷/峰谷電價(jià)差；而將智能教學(xué)演示系統(tǒng)外的實(shí)驗(yàn)室照明、空調(diào)等用電與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相連，避免了電池充放電過(guò)程中的電能浪費(fèi)。