大容量梯次利用电池储能系统工程技术路线研究

随着电动汽车电池的大量退役和电力储能需求的增长,动力电池退役后规模化应用于储能系统成为技术趋势之一,文章从工程角度梳理了动力电池梯次利用于电力储能的全过程技术路线,包括退役电池批量筛选、系统设计及集成、工程安装调试和运维等,并对各环节中的关键技术问题予以阐述,为大容量梯次利用电池储能工程提供参考。     

退役动力电池应用潜力分析

在国家政策的引导和推动下,我国新能源汽车产业发展迅猛,退役动力电池的处理和应用提上日程.动力电池梯次利用不仅可以缓解大量动力电池退役所带来的电池回收压力和环境污染问题,还可以实现电池价值和资源的最大化利用,同时有效降低电动汽车整车成本和电力系统储能工程造价.本文首先总结了国内电动汽车市场环境及退役动力电池梯次应用成功案例,然后对退役动力电池的经济成本和不同应用场景进行阐述,分析退役动力电池的应用潜力和发展前景,最后评估其梯次储能利用的优势和应用经济性.研究表明,随着退役动力电池数量的爆发式增长,退役电池在电网储能、通信基站等场景中的应用具有巨大的潜力,可以实现优化资源配置、确保供电可靠、稳定电力系统、提高电网安全性的目的,且相较于直接资源回收,将退役电池梯次利用的经济成本优势更加显著.最后对退役动力电池梯次储能应用进程进行总结和展望,为退役电池产业化回收利用的发展提供参考.     

计及政策激励的退役动力电池储能系统梯次应用研究

针对退役动力电池在电网中的梯次应用问题,阐述了退役动力电池梯次利用的背景、研究进展、商业化运作水平,总结了国内外梯次利用项目及示范工程概况;分析了退役动力电池梯次利用的流程及其成本构成;基于退役电池二次循环测试数据,拟合了容量保持率与循环次数间的关系,提出了等效益折算的梯次利用电池储能系统成本竞争力评估方法,以3种典型应用场合为例进行了算例分析;在分析国内外储能系统直接补贴政策基础上,深入分析了补贴政策对退役动力电池储能系统成本竞争力的影响。结果表明:退役动力电池容量保持率0.6时,与常规电池储能系统相比,在削峰填谷、平抑分布式电源出力波动等场合具有成本竞争优势,而在备用电源领域,容量保持率接近0.8时具有成本竞争优势。     

电动车退役电池梯次利用之储能性能及预测

退役动力电池的梯次利用有助于提高电池全生命周期的利用价值,降低储能装置成本,但其再利用于电力储能后的性能变化规律尚无确定性结论。以青岛薛家岛电动公交车充换电站退役电池为研究对象,抽样测试退役单体电池性能并分析了循环性能变化趋势,建立了退役电池容量预测模型,并对其验证。研究成果可用于电动汽车退役电池梯次利用于储能领域的筛选重组、运行参数设定。     

基于退役电池在多储能场景下梯级利用的经济运行研究

为提高退役动力电池的利用率,降低储能系统成本,将退役电池梯次利用于对电池使用工况逐步温和的电动汽车充电站场景及家庭储能系统场景。在多储能场景下分析场景更迭时梯次电池容量保持率的变化以及梯次电池供求关系的变化对储能系统净收益的影响,通过优化各梯次储能系统的配置容量,以多储能场景年净收益最大为目标函数,构建了退役电池在多储能场景下梯级利用的经济性评估模型,并采用遗传算法求解模型。算例表明,退役电池在多储能场景下的梯级利用相较于其在单一场景中的二次利用可更大限度地发挥退役电池的残余价值,提高储能系统的经济效益。     

退役电池储能系统中可重构电池网络技术应用

可重构电池网络在电动汽车电池组、备用电源和储能系统中应用广泛。灵活的电池拓扑重构可实现电池单体间差异化管理,在电-热-安全管控中发挥作用。可重构电池网络技术应用于退役电池储能系统,革新动力电池梯次利用的分选、重组环节,有效解决电池差异化带来的安全性问题。将可重构电池网络应用于退役电池储能电站设计,围绕可重构电池网络设计的原理、技术优势和应用案例,介绍可重构电池网络在退役电池储能系统中的应用,以期为大规模退役动力电池梯次利用提供借鉴。     

退役锂动力电池预测技术研究

锂动力电池从电动汽车上退役后仍有高达80%的剩余容量,有较高的利用价值。分析了开展退役电池研究的现实背景,阐述了国内外对锂动力电池预测研究现状与发展动态,介绍了电池品质预测技术研究方法,特别提出退役锂动力电池在电力系统储能方面的利用及其关键技术。通过实际应用各种预测技术,最终确定退役电池的综合品质(荷电状态,内阻和材料劣化程度等),从而进一步提高锂动力电池的利用率。     

电池梯次利用储能装置在电动汽车充换电站中的应用

针对电动汽车充换电站中动力电池的梯次利用问题,设计了电池梯次利用储能站,将充换电站中即将报废的电池用于储能放电,以降低电动汽车动力电池的使用成本。介绍了电池梯次利用储能站结构、电能控制系统以及储能控制策略,可以实现电动汽车充换电站动力电池的梯次利用、对电网负荷进行峰谷调节并作为充换电站的应急和后备电源。     

退役动力电池一致性评估及均衡策略研究

电池梯次利用是处理动力电池庞大退役量的有效手段之一。针对退役电池梯次利用过程中分选技术进行研究,主要从退役电池SOC关键参数分布特性以及退役电池一致性控制策略分析两方面展开。提出主动被动协同均衡策略考虑电池参数的相关性,弥补了单一均衡方式的不足。同时提高充放电均衡控制的可靠性,实现了均衡效率的最优化。分析退役动力电池荷电状态数学模型,涵盖不同类型的退役动力电池的荷电状态。并进一步对退役动力电池储能系统荷电状态控制策略进行研究。基于主动被动协同均衡策略,分析多组退役电池储能单元的SOC一致性,为完善退役电池梯次利用一致性分选技术有所助益。     

退役动力电池在光伏储能中应用

将电动汽车退役电池重新成组为分布式光伏电站的储能系统是其梯次利用的一个重要方向。综述了5例电动汽车退役电池在分布式光伏中的储能应用案例,并论述了自制的荣威e50电动汽车退役电池储能系统在分布式光伏中的应用效果。电动汽车退役电池的梯次利用不但可以降低电池的使用成本,还兼具资源循环利用和节能减排的社会效益。     

基于退役动力电池储能的光储微网系统

锂电池作为光储微网的储能电池,能够提高光伏发电系统的稳定性,改善电能质量,但成本高昂。将电动汽车的退役动力锂电池用于光储微网的储能单元,不仅可以降低投资成本,还可以缓解大批量电池进入回收阶段的压力。首先基于锂电池的工作原理,构建了退役动力锂电池的等效电路模型。接着建立了储能变流器和多重双向DC/DC变换器级联拓扑,储能变流器采用电压外环、电流内环的双闭环策略,稳定直流母线的电压;多重双向DC/DC变换器采用以电池组的荷电状态(SOC)为约束条件的双闭环控制策略,平抑光伏发电系统的功率波动。最后搭建了基于退役锂电池储能的光储微网系统,验证了控制策略的有效性。     

退役动力电池梯次利用相关政策对比分析

随着动力电池退役量的持续增长,动力电池退役后的梯次利用市场规模和应用场景的种类不断扩大,使得我国的梯次回收利用体系需要完善.针对退役动力电池在梯次回收利用的使用现状,首先梳理了国内退役动力电池梯次利用的国家和地方政策以及标准,解析了政策和标准的意义,接着调研了国内动力电池梯次回收利用的典型示范企业、动力电池梯次利用的试...     

基于级联多电平换流器的两级式储能系统控制策略

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统的关键技术和维持微网可靠稳定运行的重要保证。国内外现有理论研究及示范工程主要集中于单级式链式储能系统,功率模块与电池系统之间无源连接,结构简单但控制自由度不高。同时,针对基于链式储能的电池荷电状态(state of charge,SOC)不均衡问题,现有的相内SOC均衡控制策略存在不同负载率适应性不足、极度不均衡时可能过调制等缺点,为此,文中基于两级式链式储能系统,研究其总体控制策略,对相间、相内SOC均衡策略进行分析,并提出一种自适应的相内SOC均衡策略,详细说明均衡控制参数的设计原则。该策略能有效地改善链式储能系统在轻载、重载等不同工况下的适应性和均衡效果。最终通过仿真验证了所提控制策略的可行性和有效性,从而为工程实施提供理论储备和技术支撑。     

储能技术在电力系统中的应用

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源利用率等重要作用.对此,介绍了中国电力系统建设对储能技术的迫切要求,并阐述了电池储能、电磁储能和机械储能等储能技术的发展现状.对电池储能、超级电容器与蓄电池混合储能和飞轮储能在电网中的应用分别作了说明,最后展望了储能技术未来的发展方向.     

内嵌运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的时间尺度,构建包含动力电池与储能单元多阶段容量配置、阶段内设备使用方案确定与日内优化运行的3层优化框架;分别针对容量配置和日内运行构建优化数学模型,并制定动力电池正常使用、预备退役、梯次利用直到淘汰的具体使用策略;基于充换电站规划与运行的相互作用关系,提出一种嵌套优化的求解方法,分别采用变种群规模的遗传算法和CPLEX求解器求解上、下层优化模型。通过算例仿真分析验证了所提模型和方法的合理性与有效性。     

高压直挂储能功率变换技术与世界首例应用

从拓扑、控制、设计、实验验证到工程应用,全面论证与评估无变压器直挂电网的链式储能功率变换关键技术问题。提出应对电网电压不平衡、模块故障以及相间电池组均衡的统一零序电压算法及综合集成控制策略,探讨模块间共模电流抑制及电池侧二次脉动电流的平抑问题,研发3相、每相20链节的低压模拟样机,对控制策略进行了全面验证。提出链式储能功率变换系统的优化设计方法,设计并研发了10kV/2MW/2MW×h的大容量链式储能功率变换系统,在国家863计划的支持下,于2014年在深圳宝清储能电站进行了世界首例工程示范应用,目前已经安全运行4年,积累了丰富的运行数据与经验,为链式储能功率变换技术的推广应用奠定了基础。     

链式电池储能功率转换系统研究

风力发电出力具有间歇性、波动性和随机性的特点,风功率直接并网可能给电网的电压、频率稳定带来消极影响,这就需要在风电场中安装储能系统来平抑风力发电输出功率波动。介绍了电池储能功率转换系统的发展现状,给出了一种链式电池储能功率转换系统方案和功率控制方法,推导了通过零序电压注入和在各H桥单元交流输出电压附加相应的分量来实现相间电池簇和相内电池组荷电状态均衡的原理,在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真验证。     

高压大容量储能变流器电池组平衡控制策略

容量储能设备的储能单元通常由大量电池组通过串并联方式获得,由于各电池组的参数差异很难保证每个电池组按照一致的充放电曲线工作,极易造成单电池组的过充过放等现象,降低储能设备的寿命与性能。针对上述问题提出一种级联H桥储能变流器电池组平衡控制策略,本文首先解释了级联H桥储能变流器的工作原理与内部能量传递方式,其次通过每个电池组当前荷电状态与平均的充放电曲线来求取各个电池组工作状态与子模块电容电压指令值,配合排序算法与最近电平逼近法实现子模块电容电压稳定并令系统内N-1个电池组按照平均电曲线工作（N为H桥子模块个数）,最后通过Matlab/Simulation仿真平台验证了该控制算法的可行性。