储能系统中梯次利用动力电池容量优化配置研究进展

梯次利用动力电池在储能领域的应用,对于推动电力行业健康绿色发展、提高资源利用率、降低储能系统成本、推动储能系统商业化以及节能环保具有重要的社会意义和经济效益。储能系统的容量优化配置是实现最佳经济效益,不出现容量、功率缺配和超配情况的关键。对容量优化配置的最新研究动态进行综述,列举了国内外梯次利用动力电池在储能领域的应用现状,综合介绍了目前几种主要应用场景中梯次利用动力电池的容量优化配置技术,并对今后的研究方向进行讨论和展望。     

考虑风电波动率的储能系统优化配置策略

为了减缓风电出力波动性对电网的影响,提出应用模型预测控制算法来分析不同波动率风电的储能系统的优化配置.首先,基于模型预测控制方法,研究储能平抑风电波动的控制策略,并建立优化配置模型;其次,提出风电的正负波动率和累计波动率的概念,并梯次分析了3种典型波动率下的储能系统功率和容量的配置策略;最后,基于MATLAB软件,从构建的标准正弦风电到随机选取的风电等3种典型场景进行算例分析,验证本文所提出的基于模型预测控制的风电波动平抑策略和采用累计波动率差值作为储能容量的评价指标有效性,为可再生能源的友好并网及储能优化配置提供一种参考.     

国内首条汽车动力电池系统梯次利用及回收示范线在京正式运行

正北京市科技计划"电动汽车锂离子电池系统全生命周期利用技术研究与示范"课题取得重大研究成果,国内首条汽车动力电池系统梯次利用及回收示范线开始运行,实现了动力电池利用效率最大化及环保回收。动力电池容量下降到额定容量的80%后将不再适用于车     

计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置

为解决传统方法中可再生能源出力波动大、可再生能源和储能利用效率不高等问题,提出一种计及高比例可再生能源的配网系统储能多场景优化配置方法。通过在配网系统电源侧接入储能,定义配网系统储能配置场景,采用一阶低通滤波,结合波动率期望值确定方法,将低通滤波时间常数作为储能容量配置的关键参数,计算能源发电波动场景储能目标输出功率。采用上下限约束法,计算负荷储能释能场景储能目标输出功率。结合配网系统运行成本,构建储能多场景优化配置模型,求解储能最优功率和容量最优解,获得储能最优配置方案。实验结果表明,所提方法减少了风电出力和光伏出力的最大波动量、最大波动率,可再生能源出力更加平稳,减少了弃风率和弃光率,增加了储能出力,提高了可再生能源和储能利用效率。     

抑制光伏并网电压扰动的配电网储能配置方法

储能可以有效抑制光伏发电接入配网后系统电压的扰动.文中通过分析光伏出力波动时储能对含光伏配网电压调节的机理,建立了光伏出力波动和负荷变化影响下的储能配置需求评估模型,研究了考虑电压约束时不同影响因素作用下储能的配置需求,以及储能投入后对电压的调节效果.仿真分析了光伏接入容量、局部负荷离光伏接入点距离、光伏接入点相对附近变电站距离与储能配置容量的关系,验证了储能在配电网中对电压曲线具有削峰填谷的效应.同时,利用Matlab/Simulink仿真给出了不同情况下具体的储能投入容量及配置建议.     

用于提高电网中风电渗透率的混合储能容量优化分析

为提升电网中风电渗透率,通过提出由电池、超级电容器和抽水蓄能构成的混合储能系统,构建缓和风电并网时不稳定性的双层容量优化模型。首先,提出了风电典型场景和极端场景的提取方案,获得充分逼近原风电出力场景的场景集合。然后,使用小波包分析法,配置电池和超级电容器的容量用来平抑风电功率波动,并在电力系统中利用抽水蓄能进行削峰填谷,建立双层混合储能容量优化模型对储能容量进行优化。最后,利用某风电场一年输出功率数据,对改进的 RTS-96 系统进行仿真验证并分析。算例结果表明：建立的双层混合储能容量优化模型在确保经济性的条件下提升了风电渗透率。     

基于电压稳定度的分布式储能选址定容规划

本文针对配网中引入高比例风电、光伏等新能源引起的电压波动问题,提出基于电压稳定度的优先选址和改进粒子群算法的储能系统选址规划。首先以电压稳定度为指标,选出配网中部分相对稳定性较弱的节点,进行优先选址;然后以系统日有功损耗最小为目标,由改进的粒子群算法对储能系统的容量优化配置问题进行求解。最后对改进的33节点配电网系统进行仿真,验证该方法在储能选址定容工作中的有效性和可行性,为含高比例新能源的配网进行储能电站选址定容问题提供参考。     

考虑光伏发电的配电网负荷概率分析与储能优化

光伏系统接入配电网会增加负荷的波动性和不确定性,对配电网输配电设备的容量规划造成一定影响.文中在分析纵向时刻光伏出力和负荷概率性的基础上,考虑一定风险系数来降低供电负荷,并利用储能作为削峰填谷来应对供电负荷降低之后的概率风险,基于此原理对储能容量进行优化配置,并实现风险性与经济性的平衡,求取经济效益最大化时对应的风险系数.算例表明该方法可为配电网设备容量的规划带来一定经济效益.     

储能型光伏系统电池容量优化配置及经济性分析

独立型光储微电网作为光伏应用的有效形式得到了广泛的使用,其中系统的经济性优劣主要依赖储能的类型和配置调控方案。基于此,根据独立光伏系统的建模思想,在给定负荷变化规律的前提下,以最大化利用光伏输出能量为目标,建立光伏能量最大化利用模型,将光伏发电单元和储能单元作为整体进行容量优化配置。通过算例分析,获得目前较为典型的5种储能电池和光伏容量的优化配置结果,在此基础上,为使系统经济性最优,进一步引入年均成本为目标并建立相应模型,得到了5种电池和混合储能电池的经济对比分析结果,最后对5种电池对应的放电时间、循环效率和寿命进行了敏感性分析。结果表明,在同等配置条件且满足项目指标的要求下,能量型铅酸电池和功率型铅酸电池组成的混合电池具有更好的经济性,其次为钠硫电池和铁锂电池,全钒液流电池成本最高。     

配电网中分布式储能系统的优化配置

大量分布式电源接入配电网会给配电网的安全和经济运行造成严重影响,而分布式储能系统是解决上述问题的有效方法之一。针对配电网中分布式储能系统的配置问题,提出了一种基于电压偏移量的方法,从改善电压的角度深入研究储能系统的最佳选址及经济性最优配置。首先,分析了分布式储能系统改善节点电压稳定性的机理,并用电压偏移量作为分布式储能装置选址的依据;其次,以配电网的运行成本最小为目标构建了储能容量优化模型,并采用遗传算法求解;最后在IEEE-11节点配电网络模型上进行了仿真分析。研究结果表明:所提方法充分考虑了配电网的电压特性,有效提高了储能装置对配电网电压的支撑水平,同时使主动配电网中储能的总年成本降低,提升了经济效益。     

电化学阻抗技术在高容量锂离子电池中的研究进展

The world’s energy system is changing dramatically. Li-ion battery, as a powerful and highly effective energy storage technique, is crucial to the new energy revolution for its continuously expanding application in electric vehicles and grids. Over the entire lifetime of these power batteries, it is essential to monitor their state of health not only for the predicted mileage and safety management of the running electric vehicles, but also for an “end-of-life” evaluation for their repurpose. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) has been widely used to diagnose the health state of batteries quickly and nondestructively. In this review, we have outlined the working principles of several electrochemical impedance techniques and further evaluated their application prospects to achieve the goal of nondestructive testing of battery health. EIS can scientifically and reasonably perform real-time monitoring and evaluation of electric vehicle power batteries in the future and play an important role in vehicle safety and battery gradient utilization.     

Research progress of the electrochemical impedance technique applied to the high-capacity lithium-ion battery

The world's energy system is changing dramatically.Li-ion battery, as a powerful and highly effective energy storage technique, is crucial to the new energy revolution for its continuously expanding application in electric vehicles and grids.Over the entire lifetime of these power batteries, it is essential to monitor their state of health not only for the predicted mileage and safety management of the running electric vehicles, but also for an "end-of-life" evaluation for their repurpose.Electrochemical impedance spectroscopy(EIS) has been widely used to diagnose the health state of batteries quickly and nondestructively.In this review, we have outlined the working principles of several electrochemical impedance techniques and further evaluated their application prospects to achieve the goal of nondestructive testing of battery health.EIS can scientifically and reasonably perform real-time monitoring and evaluation of electric vehicle power batteries in the future and play an important role in vehicle safety and battery gradient utilization.     

基于分时电价的用户侧光伏储能系统容量配置

光伏与储能系统的配合使用已经是一种趋势，在用户侧合理配置光伏电池与储能电池的容量，可以明显提高用户的经济效益。为了提高用户在分时电价下的经济效益，本文基于用户侧典型日光伏发电曲线与典型日用户负荷特征曲线，结合用户分时电价，设计储能系统的能量调度策略，建立经济优化模型，并基于量子粒子群优化算法对模型进行求解，得出光伏与储能系统的最优容量。仿真分析和结果表明，本文方法可以明显提高分时电价条件下用户的经济效益，对大电网的削峰填谷也有一定的积极作用。     

计及虚拟储能的风光储独立微电网优化配置

针对风光资源丰富的偏远地区,提出风光储独立型微电网容量配置模型及协同运行策略。首先建立分布式电源的数学模型,考虑负载失电率以及能量过剩率,以微网配置总成本作为目标函数,采用改进的粒子群算法进行一次优化配置;再以一次优化配置所得的蓄电池配置结果,作为二次优化配置的输入,引入基于电力弹簧的虚拟储能,以储能系统的总成本最低为目标函数,计算虚拟储能所等效的蓄电池数量,减少蓄电池的配置数量,得出最终的配置结果。最后,通过算例分析表明了该方法的可行性及经济性,可为微电网容量配置提供参考。     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

插电式混合动力汽车能量管理策略发展综述

插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)的电池容量大,能够接入外部电网充电;兼具燃油动力和电动驱动系统的优点,被认为是传统燃油汽车向纯电动汽车过渡的最佳方案。能量管理系统是实现整车需求能量在发动机和电动机之间分配的关键,插电式混合动力汽车的经济性、动力性与所采用的能量管理策略密切相关。对插电式混合动力汽车能量管理策略的研究发展进行了综述,对比了各种基于规则和基于优化的能量管理策略的优缺点,分析了驾驶数据与交通信息对能量管理策略的影响及存在的问题,最后,提出了插电式混合动力汽车能量管理策略的发展方向,为今后插电式混合动力汽车的研究提供参考。     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。     

电动低地板城市大客车研制中的关键技术

讨论电动低地板城市大客车研制过程中的关键技术,对电源及电力驱动系统匹配、总体布置及性能分析、结构优化及轻量化设计、电池管理及高压安全技术等方面所遇到的问题及解决办法进行了全面的论述.这些关键技术在低地板车的应用已在整车的型式论证试验和试运营过程中得到了验证,有助于电动汽车技术的普及和实用化.