计及电池老化的电池温度仿真与验证

针对锂离子电池温度估算问题,提出一种基于电化学机理的电池温度估计方法.以容量为3.2 Ah的18650三元锂离子电池为研究对象,在考虑电池老化对电池温度影响的基础上,根据18650电池结构和电池传热规律,计算电池在使用过程中的内部产热速率,并采用有限差分法估算电池表面温度,最后通过MATLAB/SIMULINK搭建锂离子电池电化学-热耦合模型.仿真结果表明仿真温度与实验测得的温度变化趋势基本一致,为动力电池的热管理系统提供了一定的参考依据.     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

计及电池寿命的电动汽车参与电网调峰策略

适当利用电动汽车电池可为电网提供调峰等辅助服务,但频繁充放电会缩短电池寿命。在分析影响电动汽车电池寿命因素基础上,对电动汽车参与电网调峰的成本进行定量分析。根据分析结果设计了考虑电池寿命的电价奖惩机制,用于大规模电动汽车充电管理。该机制通过电价奖惩信号引导电动汽车电池自主调整充/放电功率,实现调峰目的。仿真程序验证了该方案在充分保障车主利益同时,可有效减少电网的负荷波动,起到削峰填谷作用。     

计及电池使用寿命的电动汽车充电站储能容量配置方法

电动汽车充电站接入配电网不但增加电网的扩容压力,而且充电站较大的负荷峰谷差造成设备利用率低。通过配置储能电池可有效降低负荷峰谷差,提高设备利用率。但储能电池的容量决定投入的成本,需要寻找最合适的容量达到成本最低的目标。由于储能电池寿命影响电池更换时间,需要准确估算储能电池在频繁不规则充放电状态下的寿命周期。本文采用雨流计数法统计电池工作周期内的充放电深度,并根据等效循环寿命曲线建立电池寿命损耗模型。以充电站日成本最低为目标,综合考虑充电站配电网的投资成本、储能系统的投资成本、维护成本及整体的运行成本,利用粒子群优化算法求解最优容量,最后对比不同类型充电站在不同场景下配置储能的价值。     

计及电动汽车不确定性的微电网规划研究

随着经济的快速发展,电力行业和交通行业的含碳气体排放越来越严重。为缓解大气污染的压力,微电网和电动汽车逐渐成为研究热点。微电网是由多种分布式电源、储能和负荷所组成的单一可控的低压电网,而电动汽车属于移动的储能设备,在负荷高峰时可以通过电动汽车向微电网反向送电。本文提出了一种计及电动汽车不确定性的微电网规划方法,首先,通过蒙特卡洛仿真模拟电动汽车的使用特性,解决电动汽车接入微电网进行规划之前的运行不确定性;然后,运用非线性规划工具Lingo求解微电网规划模型;最后,通过算例结果验证该方法的有效性。算例结果表明:电动汽车以V2G形式接入微电网,会减小微电网系统规划总成本。     

计及SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略

考虑电池储能系统自身容量限制下提升一次频率响应的自适应性,提出一种计及荷电状态(SOC)的电池储能系统一次调频综合控制策略.建立电池储能系统一次调频动态模型,对比分析了虚拟惯性与虚拟下垂控制对电网频率偏差的调节特性.设计考虑SOC的电池储能系统一次调频自适应综合控制策略,并引入一种由综合考虑频率偏差及其变化率的输入系数与计及电池储能系统SOC的反馈系数相结合的自适应因子,输入系数由模糊逻辑控制器自适应调节,反馈系数通过回归函数自适应调节.最后搭建仿真模型进行阶跃和连续负荷扰动工况下不同控制策略对比分析,仿真结果验证了所提控制策略能自适应控制电池储能系统出力,有效提升一次调频效果.     

直流微电网电池储能系统串并联结构分散控制

电池储能系统BESS(battery energy storage system)串并联结构可以实现小容量低电压等级储能系统接入直流微电网的应用,可以提高端电压且实现储能系统扩容。针对直流微电网BESS的串并联结构,提出一种基于电池荷电状态SOC(state of charge)的分散控制方法。该方法可以实现反下垂控制分配串联模块间电压与下垂控制分配并联模块间功率的目标,且反下垂特性不影响下垂外特性。通过低带宽通信将所有电池SOC信息上传到中央控制单元得到每个BESS的下垂系数与反下垂系数,可以有效实现不同BESS间按容量精确分配功率的目的,消除电池差异延长寿命,避免过放。通过建立小信号模型,分析系统稳定性;通过搭建Simulink仿真模型,验证分散控制的可行性与有效性。     

锂离子电池的老化特性分析

锂离子电池存储寿命是性能评价的重要指标之一。以18650型锂离子电池为研究对象,开展加速老化试验,分析日历老化和循环老化两种方式对电池容量衰减、内阻增加的影响,分析环境温度、存储电压与荷电状态对电池老化效果影响,基于加速试验数据,建立电池寿命预测模型,经分析计算认为:日历老化是引起电池老化加速的主导因素,存储过程中日历老化程度与存储时间的0.5次方近似成线性关系。     

电动汽车V2G关键技术的研究

针对规模化电动汽车无序入网造成电网负荷"峰上加峰"的现象,探究电动汽车与电网互动技术(V2G).通过对新能源汽车使用情况及充电情况进行调查,建立了电动汽车V2G响应模型并制定V2G响应策略.以住宅小区为例,对比电动汽车无序充电和应用所提V2G响应策略在电网负荷峰谷差和用户经济效益方面的差异,验证了V2G技术的应用价值.     

考虑用户充电计划的电动汽车辅助调频控制策略

电动汽车(electric vehicle,EV)可作为储能装置参与电网调频,但车网互动(vehicle-to-grid,V2G)过程的低惯性、低阻尼会影响电网稳定性,且目前的EV辅助调频策略无法保证按时完成用户的充电计划。因此,文中将虚拟同步机技术应用于EV的充放电控制中,使充电机具有与同步发电机类似的惯性、阻尼特性。然后,基于T-S模糊控制器,提出一种考虑用户充电计划的EV辅助调频控制算法,EV的充/放电功率由其充电状态和电网频率共同决定。仿真结果表明,所提控制策略能够在不同的充电计划、EV荷电状态和电网频率条件下,智能调节电网与EV之间的功率流动。在满足用户充电需求的同时,该策略能有效提高电网的频率稳定性,规避电池过充、过放风险。     

考虑用户需求的电动汽车虚拟同步机辅助调频控制策略

大量电动汽车(EV)入网可为电网提供辅助调频服务.针对车网互动(V2G)造成的惯量、阻尼缺失的问题,采用虚拟同步机技术,使得EV具有与同步发电机类似的惯性阻尼特性和频率调节特性.针对EV辅助调频问题,提出考虑用户充电需求的EV智能充放电控制策略.首先,提出调频参与度因子,根据期望荷电状态以及用户的计划充电时间自适应确定一次调频系数,进而得到一次调频功率;然后,充分考虑车主需求,设计T-S型模糊控制器,根据电网频率偏差及调频参与度因子得到二次调频功率,实现EV的智能充放电;最后,在不同电池初始状态以及用户需求情况下进行仿真验证.仿真结果表明,所提控制策略可以根据电网频率波动情况以及用户充电需求程度智能控制EV进行充放电,在满足用户充电需求的情况下参与电网辅助调频服务,减小了电网频率波动,提高了电力系统的稳定性.     

电动汽车用锂离子蓄电池的研究

研制了55Ah圆柱型动力锂离子蓄电池以及336V/55Ah动力模块和相应的电池管理系统。性能测试表明,0.5C充放电,单体电池容量≥55Ah,容量特性均匀一致;具备良好的倍率放电特性,能够适应电动车启动、加速、爬坡等运行要求;循环性能良好,已完成200次深充放循环性能仍平稳;耐滥用能力好;84只单体构成的电池组,比能量达106Wh/kg;安全性好。充放电管理系统采用阶段恒电流充电和过流保护,具备均衡充电能力和智能调节放电终止电压和剩余容量显示等功能。装车试验表明,该电池系统有望投入电动车的实际应用。     

基于双向出行链的电动汽车平抑电网波动策略

针对电动汽车(electric vehicle,EV)时空转移随机性造成的电网波动问题,计及车主的性别差异、车主实时出行目的地不同和车辆双向行驶,提出了一种基于出行随机性双向出行链的EV充放电调度策略。考虑车主实际出行过程,建立EV双向出行链模型;考虑到男女车主出行过程中的性别差异,确定男女实时出行概率模型;以降低电网的波动为目标函数,考虑车主实时出行需求和EV实时荷电状态(state of change,SOC)建立调度模型,并依据所建立模型对EV进行充放电调度。在约280 m²的区域进行仿真分析,结果表明：双向出行链模型更接近用户实际出行规律,其调度策略能够在满足用户实际出行需求的同时,更好地抑制电网波动性。     

电动汽车电池包温度控制系统研究

以电动汽车的动力电池包温度控制系统为研究对象,通过使用辅助装置对电池包温度进行调节,以增强其对外界环境温度的适应能力,达到提升续航里程、延长电池单元使用寿命的目的。提出的温度控制装置以防冻液作为热交换载体,在设计中引入了Chiller热交换器,并匹配电池换热板,实现对电池包的温度调节功能。电池包液体温度调节装置的工作原理,以及Chiller热交换器及换热板的结构特点是研究的重点。应用上述理论开发出一整套电池包温度调节系统,并搭载在实车上,在环境模拟实验室内进行性能测试,对上述理论及产品的实际使用效果进行论证。     

电动汽车锂离子动力电池系统的研制

锂离子蓄电池是一种在 2 0世纪 90年代初发展起来的先进蓄电池 ,它具有电压高、比能量大、寿命长及无记忆效应等特点。 1991年以来 ,2Ah容量以下的电池在移动电话、笔记本电脑和 8mm摄像机上获得广泛应用 ,其电性能和安全性能已被用户所接受。国际上于 1995年开始对大容量锂离子蓄电池进行研究 ,容量一般在 40～ 10 0Ah范围内 ,其主要目标是希望在航天、电动汽车及贮能设备中作为电源。目前电子十八研究所已经研制成功由 84只 5 5Ah圆柱形电池串联构成的电动汽车用电池组。该电池组和由清华大学研制成功的电池管理系统及充电器组成的动力电源系统也已完成地面联试 ,其总比能量达 10 3Wh/kg ,最大输出功率约为 5 0kW。与二汽东风汽车研究所合作的车载试验将于 2 0 0 1年12月完成。     

废旧电动汽车用动力电池储存安全研究

为了解决废旧动力电池储存安全问题,以废旧锂离子动力电池和氢镍动力电池为研究对象,通过分析废旧动力电池包冷却液泄露、电池外壳腐蚀、电解液泄露、电池燃烧爆炸的特点,在不同叠放高度、荷电状态(SOC)和环境湿度下对锂离子电池进行了着火实验和腐蚀实验。结果表明,锂离子动力电池电解液闪点较低,电解液泄露并接触到空气中的氧气会引起电池着火燃烧,甚至爆炸。废旧动力电池长期储存时应保证场地通风良好、电池包冷却液无泄露、电池单体外壳无破损、电解液无泄漏,正负极触头有绝缘防护,避免高温,叠放高度应小于2 m,SOC为0,湿度小于60%。