一种退役动力电池梯次利用储能系统安全评估方法

以梯次利用于储能系统的退役动力电池为研究对象,提出一种梯次利用电池组合安全评估方法,采用梯次利用电池厂家、种类、测试等多维数据,通过熵权-TOPSIS法及层次分析法对梯次利用电池安全性能进行综合评估与算例分析。研究结果表明：对拟采用不同厂家、批次、种类退役动力电池构建的储能系统,该方法可对其中的梯次电池进行有效安全评估,有助于选用安全性更高的梯次电池来构建储能系统,进一步提升系统安全性,符合梯次利用储能系统大规模推广建设的现实需要。     

动力电池梯次利用储能系统电热安全研究现状及展望

动力电池梯次利用储能系统电热安全已经成为系统大规模建设推广的关键影响因素,亟待构建完善的动力电池梯次利用储能系统电热安全管理体系、研究系列安全管理方法、制定系列安全标准.空间上需要建立梯次电池单体、模组、系统整体全方位的电热安全管理方案;时间上需要建立电池筛选、系统构建、系统运行的安全操作策略;流程上需要建立安全风险识...     

储能锂电池模组温度场数值计算与散热系统优化设计

储能电池热失控是引发储能电站事故的主要因素之一,储能电池的热管理对电池使用效率、寿命以及运行安全具有重要意义。本文设计了以60系列大圆柱电池单体为基本单元、额定电量为11.52 kWh的储能电池模组,基于有限元方法建立了电池模组热流耦合数值计算模型,分析电池模组内部风道空气流速以及电池组温度场分布规律,并开展储能电池模组原型充放电温升试验,验证数值计算结果的准确性。进一步优化储能电池模组的温度场分布,通过调整散热孔排布方式对电池模组进行了优化设计,提出一种侧面U形开孔结构,储能电池模组的温度一致性和电芯最大温度得到了显著改善。优化后,模组电芯最大温差降低2.6℃,温度标准偏差降低1.18,研究结论可为储能电池模组温升计算与散热设计提供参考。     

梯次利用电池储能系统一致性维护方法研究

梯次利用电池储能系统与常规储能系统相比,面临更加困难的维护工作,需要研究高效的梯次利用电池储能系统维护方法 ,而维护工作的目的之一就是维护电池间的一致性。动力电池退役后应用于储能系统,相比传统新电池储能电站,电池一致性发散问题更为突出。随机抽取两组某纯电动公交车退役电池模组作为试验样本,测试电池模块剩余容量、欧姆内阻等参数,分析欧姆内阻的不一致性和SOC使用区间的不一致性对容量的影响。经分析,被测试退役电池在循环过程中,欧姆内阻没有明显增大趋势,容量的衰退主要由单体电池容量不一致性导致。然后提出一种基于抽样试验的梯次利用电池储能系统维护关键指标确定方法 ,并通过试验证明了该方法的有效性。通过数据分析,抽样电池模块在后期循环中,欧姆内阻一致性没有太大变化,但是SOC使用区间变化较大,尤其是高端SOC区间容量利用率随着循环次数的增加逐渐降低,影响了电池模块的可用容量,是维护中要重点关注的部分。     

梯次利用电池储能系统参与用户侧削峰填谷的经济性研究

针对梯次利用电池储能系统参与用户侧削峰填谷的经济性问题,采用对比分析方法,基于现阶段新电池和梯次利用电池在技术、经济条件上的差异,建立基于投资回报率、投资回收期的经济性评估模型。结合实际算例,仿真分析梯次利用电池储能系统在不同回收成本下的配置规模及其经济性,并与新电池储能系统的容量配置及经济性进行比较分析。结果表明:当梯次利用电池回收价分别为0、0.2、0.4元/Wh时,储能系统存在适宜配置容量使得项目投资净收益为正,并且当储能系统持续放电时间为8 h时项目净现值最大,当储能系统持续放电时间为3 h时投资回报率最高;而梯次利用电池回收价为0.6元/Wh时,项目投资净收益始终为负值。     

Economic evaluation of fast charging electric vehicle station with second-use batteries energy storage system

由于电动汽车快速充电站大功率快速充电的特性会对电网的稳定造成冲击,因此考虑在电动车快速充电站中配置电池储能系统（BESS）,对充电站负荷进行削峰填谷,从而减少充电站变压器配置容量、缓解大功率快速充电对电网的不利影响。考虑到目前我国大量退役动力电池亟待回收利用的现状,结合梯次利用电池储能系统,建立了基于电动汽车快速充电站整体成本与收益的经济性评估模型,以快速充电站年净收益最大为目标函数,采用改进的遗传算法对模型优化求解。结合算例对快速充电站不配置储能、配置常规电池储能和配置梯次电池储能等不同情况进行了经济性评估,并综合考虑经济性与储能削减负荷的效果,确定了梯次电池储能系统最优容量配置方案。     

基于正交试验的锂离子电池热失控仿真北大核心CSCD

锂离子电池热失控是由多种因素耦合而导致的结果,得到影响锂离子电池热失控影响因素的重要性程度对于提高电池安全性具有极大意义。对此,针对针刺导致的锂离子电池热失控,利用COMSOL软件仿真分析了不同针刺位置、速度、直径、SOC(state of charge)对锂离子电池单体针刺热失控影响,得到对单体电池热失控影响的重要因素。基于单体针刺热失控仿真结果,以4个锂离子电池单体组成的模组为研究对象,利用单因素仿真试验分析不同钢针直径R、电池SOC以及针刺电池个数N对电池模组热扩散影响;基于此,本文分析了针刺电池个数N、钢针直径R及电池SOC耦合作用热失控的正交试验。结果表明:相对于针刺位置、针刺速度对电池单体热失控影响,电池SOC和针刺直径R对电池单体热失控影响较为显著,且针刺直径R越小,单体电池热失控越剧烈;电池SOC越大,热失控时电池温度分布越不均匀;针刺直径R越大,模组热扩散需要时间越长;当SOC在100%~85%范围内时,模组内各电池单体的热失控最高温度变化较为明显;针刺电池个数N越大,模组热失控越剧烈,但位于模组中间位置的电池热失控最高温度有所降低。针刺电池个数N、SOC、针刺直径R对电池模组热失控温度和扩散时间的影响程度主次顺序为:N>R>SOC*R>SOC*N>N*R>SOC,其中,针刺电池个数N对电池模组热扩散影响最显著,且不同因素间的交互作用不容忽视。本工作为提高电池的安全性及电池设计提供了参考依据。     

基于证据KNN分类器的蓄电池一致性诊断

通过串并联方式组成的大容量储能电站在长期运行过程中,会不可避免地出现电池单体不一致性的问题。及时识别出有可能存在异常的电池单体,为储能电站评估电池的健康状态提供数据支撑的同时,还可降低储能电站系统性运行风险。该研究提出一种不依赖于电池模型以及经验数据的,基于证据K近邻（KNN）分类器的储能电池一致性诊断方法。该方法利用储能电站一簇电池中的大量单体电池电压与温度运行数据,使用证据KNN分类器构建能表征电池电压、温度一致性的诊断模型,并通过异常反演算法,准确识别出异常的单体电池。     

Testing of the performance and energy-storage applied for retired LiFePO4 batteries

针对某电动公交车退役LiFePO₄动力电池,测试了电池的容量、直流内阻、常温下的储存性能,进而测试电池的倍率充放电性能、高低温特性和循环性能,分析了新旧电池相关参数的差异及变化规律;在此基础上,重组电池模组,测试其循环性能;最后集成了1MW·h梯次利用电池储能系统并参与风电平滑。结果显示,该动力电池容量衰退初始容量75%左右时,直流内阻只有小幅增加,电池常温下的储存性能、倍率性能、高低温性能下降不显著,电池单体和模块的循环性能良好,显示出该退役LiFePO₄电池具有较好的梯次利用价值。     

梯次利用动力电池规模化应用经济性及经济边界分析

电动汽车动力电池的退役潮来临,大量退役动力电池的处理成为当前的一大难题,将其规模化应用于储能系统是解决该问题的有效途径,研究梯次储能的经济性对促进规模化应用具有重大现实意义.首先分析了梯次储能系统的成本构成,并采用平准化成本模型分析了梯次储能的成本参数敏感性.其次,分析了退役电池梯次利用现状,探讨了梯次利用关键技术发展趋势;最后分析了梯次储能规模化应用时在实现盈利和优于新电池情况下的边界值,为梯次利用提供参考.     

基于PNGV模型储能锂电池参数辨识及SOC估算研究

锂电池因具有比能量高、循环寿命长、对环境无污染等优点,在储能系统中已逐渐得到应用.准确估算锂电池的荷电状态(SOC)可防止电池过充、过放,保障电池安全、充分地使用.为了精确估算储能锂电池SOC,基于PNGV(partnership for a new generation of vehicles)电池等效模型,利用递推最小二乘法(RLS)对模型参数进行在线辨识和实时修正,增强了系统的适应性.结合安时法、开路电压法和PNGV模型,提出了一种实时在线修正SOC算法.根据实验数据,建立了仿真模型,以验算模型和SOC估算算法的精度.仿真结果表明,PNGV模型能真实地模拟电池特性,且能有效地提高SOC估算精度,适合长时间在线估算储能锂电池的SOC.     

Brief analysis the safety of solid-state lithium ion batteries

锂二次电池因其具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、无污染等优点,使得其在便携式消费电子产品、电动汽车、能量储存等领域具有广泛的应用前景。目前,锂二次电池的能量密度和安全性是当今世界的研究热点。但对于传统液态电解质的锂离子电池而言,尽管从材料、模组、电源管理、热管理、系统设计等各个层面均采取了多种改进措施,然而高能量密度电芯的安全性问题依然突出,热失控问题难以彻底避免。因此,为了提高锂电池的安全性,发展理论上不易燃的固态锂电池是解决锂电池安全问题的必由途径。本工作比较了传统液态锂离子电池与固态锂电池结构特征,总结了其各自优缺点,进一步深入剖析了传统液态锂离子电池安全问题产生的根本原因,提出了解决锂离子电池安全性问题的最佳方案,并通过对自主研发的系列容量固态锂（离子）电池的安全性能进行测试,证实了固态锂电池的高安全特性。     

Thermal runaway propagation mitigation of lithium ion battery by epoxy resin board

动力电池热失控扩展阻隔是抑制大规模电池火灾的重要途径。本文采用环氧树脂板（ERB）阻隔锂离子电池的热失控扩展，分析不同厚度ERB对串联及并联模组的热失控阻隔作用。结果表明，ERB可降低热失控电池模组的最高温度，减轻电池热失控剧烈程度，避免喷射火焰的产生；对于并联的电池模组，采用2 mmERB的锂电池模组的电池间热失控扩展平均时间间隔为198 s，为无ERB时的2.29倍，采用4 mm ERB时平均时间间隔延长至无ERB时的5.57倍；对于串联的电池模组，采用2 mm ERB时电池热失控扩展平均时间间隔延长至无ERB锂电池模组的2.09倍，采用4 mm ERB时可完全阻止热失控扩展；研究发现并联的电池模组相对于串联模组更容易扩展,其原因为并联模组单个电池热失控时会形成电回路并产生焦耳热。     

基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法

为了有效地提高锂离子电池寿命评估的准确性,延长储能系统在配电网中运行年限,文章提出了基于加速寿命试验的锂离子电池可靠性分析方法。综合考虑不同放电深度对锂离子电池寿命影响,建立了锂离子电池的寿命衰退模型;确定了荷电状态(SOC)与健康度(SOH)的关联特性关系;提出了基于逆幂率方程的储能系统加速寿命试验方法;基于情景分析法对锂离子电池的可靠性进行了分析。研究结果表明,文章所提出的试验方法能够准确地对不同运行状态下的锂离子电池储能系统进行可靠性评估,保证储能系统并网运行过程中的调控准确性。     

Research progress on fre protection technology of LFP lithium-ion battery used in energy storage power station

随着电化学储能市场的蓬勃发展,电化学储能电池本身的安全性越来越受到关注,如何最大程度地降低储能电池组火灾风险是电化学储能大规模应用时亟需解决的问题。本文综述目前国内外针对锂离子电池热失控已有的研究成果,包括磷酸铁锂电池的燃烧特性、火灾危险等级以及在储能电站预警系统中应用的锂离子电池热失控及热扩散参数;梳理不同灭火剂对电池火灾的灭火效率;同时总结电化学储能电站的灭火系统选择,为电网储能工程应用提供参考,有效支持锂离子储能电池的大规模工程需求。     

Advanced concept for dispersed power supply system using AC modules

A method of for estimating the reliability of new conceptual stand-alone dispersed power supply systems using AC modules with self-contained logic was proposed and system reliability estimated using a yearly scale simulation. The AC module is able to supply AC power on each module and has the flexibility to enable construction of a grid-connected system. Power storage devices were required when applying AC modules to the stand-alone power supply system. For these power storage devices, we used a battery with a built-in DC/AC micro bi-directional inverter known as AC battery. To maintain the flexibility of the system extension, the AC modules and AC batteries were controlled by self-contained logic. This logic performs parallel operations for the voltage control inverter and keeps supply and demand in balance.     

Design and implementation of power battery charging and discharging detection system

电动汽车的快速增长带来的动力电池安全问题日趋成为行业关注的焦点,对动力电池快速安全检测成为目前市场的需求。本工作设计了一套基于以双向逆变器为主的硬件模块和C#.NET上位机软件模块的动力电池充放电检测系统。该系统检测对象为电动汽车动力电池和梯次动力电池,其特点为快速检测和深入检测。快速性表现在两分钟内检测出电池包绝缘安全、单体一致性等问题。深入性是对单体层面的诊断,根据直流内阻检测模块得到单体OCV和直流内阻分布图从而快速对电池一致性问题做诊断。每个检测模块的数据最终生成电子检测报告,同时也保存至Excel中,用于后期进一步分析。系统运行可靠,可为在储能领域的推广应用提供一定的参考。     

Structure and properties of cathode materials for ion batteries

近年来,可充电电池以其成本低廉、操作简单、安全环保等优点引起了不少研究者的关注。与锂离子电池相比,钠、钾、镁、锌和铝等离子电池在成本和安全等方面表现出独特的优势,为电池型储能系统（BESS）和电动汽车（EVs）的发展提供了新的思路。正极材料作为离子电池的重要组成之一,其性能的优劣将直接影响整个电池系统的工作状况。本文将介绍离子电池正极材料在容量、循环寿命和能量密度方面的最新进展,以及离子的储存机制。此外,探讨了材料结构和性能间的关系,总结了各种改善离子储存性能的方法,从而使低成本的离子电池更接近可持续大规模储能系统的应用。     

基于超级电容器的发动机起动蓄电池改进研究

一种基于超级电容+蓄电池设计,将2块12 V/200 Ah铅酸电池与超级电容模组组成为24 V发动机起动模块,在减小原铅酸电池容量50%的情况下,发动机起动模块的大电流输出能力优于4块12 V/200 Ah铅酸电池的组合。该设计保证了起动模块的高能量密度和高功率密度等优点。降低了起动电流对蓄电池的影响,延长了蓄电池的使用寿命。