退役动力电池梯次利用研究进展

现阶段,国家大力扶持新能源汽车产业的发展,出台了一系列的优惠政策.随着电动汽车数量的逐年增加,动力电池也即将面临大规模的退役.为了合理利用资源,同时获得更大的经济效益,退役动力电池梯次利用显得很有必要.该文简述了国内外梯次利用技术的现状,列举了国内外梯次利用项目,介绍了梯次利用过程中的检测、筛选、重组和均衡技术;重点介...     

退役动力电池回收及其在储能系统中梯次利用关键技术北大核心CSCD

新能源汽车产业迅速发展,动力电池将在更迭换代中迎来退役潮,梯次利用技术能够在最大化利用动力电池全寿命周期的同时缓解回收压力及环境污染问题。为进一步完善梯次利用绿色可持续发展体系,本文研究了当前梯次利用相关政策、标准及应用场景,并从电池回收与储能系统梯次利用两方面,分别对电池回收模式、老化原理、检测、筛选、状态估计、容量配置、控制策略等技术研究展开讨论。最后结合国内形势,探讨了退役动力电池梯次利用所面临的问题与挑战,并针对关键技术的突破与产业体系的形成提出建设性意见,以期为梯次利用产业布局提供助力。     

退役动力电池梯次利用关键技术概述

退役动力电池的后续处理对新能源汽车产业和环境的可持续发展提出严峻挑战.动力电池梯次利用是有效发挥动力电池剩余价值、实现新能源汽车行业绿色发展的有效途径.退役电池的健康状态直接决定了电池能否被再次利用,研究退役动力电池健康状态检测技术具有重大现实意义.除此之外,由于退役电池是已经老化的电池,电池的循环性能、倍率性能及安全...     

退役动力电池梯次利用发展态势与政策体系研究

我国退役动力电池梯次利用技术发展迅猛,作为推进我国"双碳目标"的有效途径,退役动力电池梯次利用产业化仍处于发展初级阶段,面临的政策标准体系和市场机制亟待完善.为此,立足动力电池规模化退役现状,梳理国家退役动力电池梯次利用政策顶层设计及地方出台政策,提炼我国退役动力电池梯次利用及回收的政策体系建设要点,并结合我国退役动力...     

退役三元动力电池储能项目探索与应用

退役动力电池的梯次利用主要一部分集中在用户侧、电网侧和新能源侧等电力系统储能项目中,动力电池的梯次利用不仅可以有效降低电动汽车用户和电力系统储能的成本,还可帮助缓解大量动力电池退役所带来的电池回收和环境污染压力。文中结合南通2 MW·h退役三元动力电池用户侧储能项目实例,对退役三元电池的整包利用与筛选检测,电池管理系统控制策略,集控链储能变流器,以及消防安全管理等方面进行了研究探索。研究结果表明:在可预见的大量电动汽车动力电池进入密集退役期的情况下,未来应用于电力系统储能具有巨大潜力。     

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别、评估、安全预警分析、预案决策、执行的电热安全管控流程。本文对梯次电池储能系统的电热安全风险诱发机理和安全技术的最新研究进展进行了分析,梳理了梯次电池应用储能的政策标准、示范工程及储能电站事故;从梯次电池储能系统的单体、模组、系统三级分析了安全事故风险诱因;从电热两个层面,分析了相关安全保护技术的先进性和局限性;并对未来动力电池梯次利用储能系统在相关应用政策、安全风险机理研究、安全管理技术研究三个方面提出了建议。     

退役动力电池梯次利用项目环评类别简析

新能源汽车产业高速发展过程中产生了日益增多的退役动力电池,除传统的材料回收利用途径之外,退役动力电池回收利用领域内的梯次利用逐渐引起多方关注。动力电池回收利用项目已不仅仅是“资源再生利用项目”。对于动力电池梯次利用项目的 环评,惯例做法仍是依循资源再生利用项目的经验编制环境影响报告书。这在本质上是混淆了电池梯次利用与材料再生利用之间的区别,给这类项目的 环评及管理带来了一些不利影响,包括模糊了环评文件的主要内容;把项目复杂化处理,增加了项目的建设投资和时间成本;在一定程度上导致管理过度,浪费了环境管理的社会资源。分析结果 表明,退役动力电池梯次利用项目的环评类别大多应为报告表。为此,建议省级生态环境部门根据《建设项目环境影响评价分类管理名录(2021年版)》调整各自的“细化规定”,以明确旧电池梯次利用与废电池材料再生利用的区别。同时,新能源汽车产业内各方也要履行责任,助力厘清项目环评类别。     

一种梯次利用电池可重构储能系统多级在线安全评估及风险预警定位方法

为提高梯次利用电池可重构储能系统的安全性,提出一种梯次利用电池可重构储能系统电池的多级在线安全评估方法。该方法采用可重构储能系统中电池单体、模组的电压、温度等实时监测数据,建立电池及模组的安全评估模型,通过熵权-TOPSIS法对电池电热安全进行量化评估。安全评估方法可在线量化采用不同厂家、批次、种类退役动力电池可重构储能系统的安全状态,依据评估结果实现模组和单体的二级安全预警,完成模组级和单体级的安全风险定位。依据在线安全评估结果,可对梯次利用电池储能系统及时进行拓扑重构、能量调度和温度管理,有效提升系统的安全性,促进梯次利用电池在储能系统中的规模化应用,符合梯次利用储能系统大规模推广建设的现实需要。     

风电场含退役动力电池的混合储能系统容量优化配置

针对退役电池在风电场平抑功率波动场景的应用,提出一种考虑退役电池时间尺度的混合储能系统容量配置方法。首先分析退役电池和新电池储能的优势,并介绍储能系统的成本构成;然后建立以全寿命周期经济性最优、考虑退役动力电池充放电时间尺度的混合储能容量配置模型,线性化后可调用求解器求解获取储能容量配置结果;最后用风电场实际数据进行分析,验证容量配置方法的有效性,并分析风电场不同储能配置时长政策要求、退役动力电池不同时间尺度以及不同控制策略下的混合储能容量配置结果。     

基于多分支拓扑的梯次利用储能系统电池同期退役协同控制策略

针对退役动力电池储能系统中不同电池簇间的同期退役问题,提出了一种基于多分支拓扑的同期退役协同控制策略.该策略针对不同时段的功率需求,根据储能系统中电池健康状态(SOH)的失衡度,首先选择电池健康状态较好的电池簇优先出力或者使所有电池簇共同出力的模式,并根据电池簇荷电状态(SOC)分布情况,采用基于实时可变电流作为正反馈调节值的控制策略,实现储能系统中各电池簇间协同控制与平衡出力.经过多次充/放电过程,各电池簇的健康状态(SOH)将渐进趋于一致,进而实现不同电池簇同期退役的目的.最后,通过MATLAB软件进行仿真分析,验证了该策略可以使储能系统中各退役动力电池簇实现同期退役.     

基于风险防御的退役动力电池递进式分选方法研究

针对退役动力电池存在初始特性参数不一致,梯次利用过程中存在安全稳定性降低等问题,提出一种基于风险防御的退役动力电池递进式分选方法。首先,提取电动汽车退役动力电池“灰箱”数据,选取剩余容量、内阻及端电压作为分选参数,采用改进K-均值算法对退役动力电池参数进行初始聚类数据提取。其次,估计梯次利用过程中退役动力电池荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）等特性,通过功能状态（SOF）表征参数间的关联特性,并基于SOF动态一致性进行分选。最后,考虑风险防御预留系统的SOF动态安全裕度,降低退役动力电池初始特性缺陷对梯次利用重组的影响。通过仿真分析验证所提分选方法提高了退役动力电池的一致性,并有效降低了重组系统的寿命损耗。     

考虑退役动力电池衰减特性的新能源场站群共享储能长期规划配置

为最大化利用退役动力电池的全生命周期价值、解决共享储能在电力系统扩展规划方面需兼顾多方利益的经济性难题,计及逐渐增加的新能源装机容量与负荷需求,提出考虑退役动力电池衰减特性的发电侧共享储能长期规划模型。首先,设计基于退役动力电池的发电侧共享储能运营模式以打破能量共享壁垒,使其既能服务于自身新能源场站又可实现多个新能源场站间的能量互济、必要时还能参与电网的动态调频。其次,考虑退役动力电池衰减特性构建多个新能源场站自配并共享储能的长期规划模型,模型基于合作博弈以应对多方利益诉求冲突给资源优化配置带来的经济性挑战。最后以算例仿真验证所提发电侧共享储能运营模式及长期规划模型的可行性。     

改善风电并网电能质量的飞轮储能系统能量管理系统设计

设计了应用于改善电网电能质量场景下飞轮储能系统的双层结构能量管理系统,其中能量管理系统的上层——决策管理层利用模糊算法,考虑飞轮储能系统状态和平抑风电功率波动需求来确定飞轮储能装置的充放电功率参考值,下层——调度控制层通过双环控制背靠背双PWM变流器实现飞轮储能与电网间的功率交换.在Matlab/Simulink下仿真...     

基于前兆信息的可重构梯次电池储能系统安全风险评估

为实现对可重构梯次电池储能系统的安全风险评估,需对其相关安全风险进行识别和排序,从而找出威胁性最大的安全风险信息,进行针对性预防.通过引入前兆信息理论,对其可能触发安全事故的前兆信息进行识别;为消除TOPSIS算法在对多决策指标进行排序时存在的人为因素和主观因素而引起的随机性,对基础的云模型进行改进.将云模型决策矩阵的...     

一种新型双电池风力发电储能系统及控制策略

提出一种新型双电池风电储能系统,它能以较低的运行成本将风电功率波动维持在规定的范围内;风电场可在每个调度时段内输出恒定功率,使风电稳定地并入电网.当调度功率低于实际风电功率时,起充电作用的电池处于工作状态,当调度功率高于实际风电功率时,起放电作用的电池处于工作状态;当其中一个电池充满电或深度放电时,2组电池的充、放电状...     

电化学储能电站NPC三电平变流器仿真建模研究

利用仿真软件及实验设备对中点钳位型（NPC）三电平储能变流器进行研究。首先建立1500 V高压直流储能系统,其能量密度、功率密度、系统循环效率较高,且成本和占地面积较低,正逐渐成为主流;然后建立单台NPC三电平变流器（PCS）模型,结合储能系统、滤波电路、变压器等形成电站基本结构,并将多台设备并联建立储能电站模型;最后通过dq坐标系全解耦控制策略实现对PCS输出功率的控制,从而实现与电网的功率互动。仿真和实验结果表明,储能电站可迅速切换充、放电工作状态,并准确跟踪目标功率,输出波形良好、畸变率低的并网电压,从而实现对电网的调节。     

含电池储能系统的电热联合系统风电接纳能力评估

为促进风电消纳,减少“弃风”,将电池储能系统（BESS）接入电热联合系统。为考虑风功率的不确定性,基于风功率预测误差的概率特性建立风功率场景概率模型。然后,建立包含BESS的电热联合系统风电接纳能力评估模型。模型具有系统运行成本最低和“弃风”电量最小2个不同维度优化目标,且目标优化之间可能存在冲突。为求解该模型,基于改进主要目标法将其转换为多个单目标优化问题,并采用GAMS中DICOPT求解器给出风电接纳能力评估模型的帕累托解集。基于帕累托解集,从接纳电量和接纳成本两方面对BESS接入后的电热联合系统风电接纳能力进行深入分析。最后进行仿真分析,验证了该文所提模型及求解算法的有效性。     

超级电容器蓄电池混合储能独立光伏系统研究

建立了混合储能系统的数学模型,对系统性能的提升进行了定量分析。提出了一种无源式并联储能方案,并应用于独立光伏系统中,仿真和实验结果表明,在光伏系统的发电功率和负载功率脉动的情况下,蓄电池的充放电电流比较平滑。合理配置超级电容器组的容量,可以减少由于日照量变化所导致的蓄电池充放电小循环次数。对解决光伏等可再生能源系统中蓄电池储能的问题,具有现实意义。