全钒液流电池(vanadium redox battery,VRB)具有寿命长、安全可靠、系统设计灵活、全生命周期成本低等特点,非常适合用于构建大容量、长时间常数的储能系统。如何在保证安全、可控、高效的前提下,使其满足不同调度指令的要求,最大化发挥VRB储能系统的价值,是亟需解决的关键问题之一。因此,本文研究了VRB储能系统的能效提升、电控,搭建了监控管理平台,主要内容如下:(1)在国内外VRB建模研究的基础上,根据VRB基本结构和电化学反应原理,构建了VRB等效电路模型,并且分析电解液流量对VRB运行特性的影响。电路模型以VRB等损耗电路模型为基础,并包括三个子模块:过电势模块、离子扩散模块及流体损耗模块。(2)分析VRB电堆中支路电流的形成机理,搭建支路电流等效模型,计算分析电堆内部支路电流的分布。并对四种不同管径和管道长度的输液管道的支路电流进行现场测试。通过现场测试和实验仿真分析影响支路电流大小的因素以及减小措施。(3)从VRB储能系统的流量管理策略和VRB系统设计这两方面,综合分析提高VRB系统效率的方式。在VRB运行过程中,采用逐时流量控制的VRB能效优化运行方法,根据电池输出功率的变化,动态选择最优电解液流量,提高VRB的系统效率;在VRB系统设计中,优化电堆结构以及电堆连接方式,抑制支路电流的大小;合理设计输液管道的结构,均衡电解液在管道内的分布,减小流体压力和支路电流带来的额外的能量损失。(4)针对MW级全钒液流电池储能系统进行研究,分析MW级VRB储能系统的基本结构。设计VRB储能系统的黑启动方案,实现了VRB储能系统的长时间待机与黑启动。设计了液流电池管理系统(Battery Manage System,BMS),检测VRB电堆的电压电流,监控电堆的安全运行。搭建了MW级VRB储能系统的监控管理平台,实现了MW级VRB储能系统运行参数监控和能量管理。