车载混合储能系统Symlets小波变换能量管理方法

针对电动汽车锂离子动力电池承受高频功率需求造成其循环寿命衰减的问题进行了重点研究。首先,分析了由锂离子动力电池、超级电容和多端口双向DC/DC变换器构成的混合储能系统工作特性,揭示了工况周期tmax、负载电流调节频率f_adj与小波分解阶数θ的关系。进而提出了车载混合储能系统Symlets小波变换能量管理方法,实现了功率需求高频暂态分量和稳态分量在功率型储能装置和能量型储能装置之间的功率分流。最后,通过实验验证了高速公路经济性测试(HighwayFuelEconomyTest,HWFET)工况下的分流效果。实验结果表明,所提出的Symlets小波变换能量管理方法可降低锂离子动力电池所承受的高频功率需求,且系统输出电压的峰值波动比Haar小波低51.8%。     

混合储能系统中超级电容的作用及容量设计方法

针对超级电容和锂离子电池经Buck-Boost双向DC/DC变换器升压后并联的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）,详细分析了储能系统电流响应特性的影响因素。根据超级电容功率特性好和锂离子电池容量较大的特点,分析这2种储能介质在储能系统中的作用,并在此基础上提出了一种电池不直接响应功率指令,而是根据超级电容荷电状态进行充放电的功率分配方法。最后介绍了在该功率分配方法下超级电容的容量设计依据,并结合直驱型波浪发电输出功率的波动特性给出了算例。     

电动汽车混合储能系统CEEMD-PE能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中高频需求功率分量引起的锂离子动力电池寿命衰减问题,提出了一种完备集合经验模态分解-排列熵(complete ensemble empirical mode decomposition-permutation entropy, CEEMD-PE)能量管理策略。电动汽车功率需求被分解为有限个本征模态函数分量,并依据排列熵量度的各个本征模态函数分量的数据复杂度,将各个分量重构为低频分量和高频分量。最后,将包含瞬态功率和快速变化的高频分量分配给超级电容器,而将低频分量相应地分配给电池,实现了功率需求低频分量和高频分量在锂离子动力电池和超级电容之间的功率分流。实验结果表明,相较于Haar小波混合储能能量管理策略,在中速和高速区间的锂离子动力电池电流的均方根值分别减小5.91%和4.17%,电流峰值分别减小14.70%和5.77%。所提出的策略有助于抑制锂离子动力电池所承受的高频功率需求,降低大电流对锂离子动力电池的冲击。     

基于双向DC/DC的混合能源系统设计研究

由于单一电池系统无法满足实际系统的需求,电池超级电容混合能源系统成为目前研究方向之一。为了主动控制电池超级电容之间的能量分配,主控双向直流变换器的设计成为目前混合能源系统研究的重点。从理论上对锂离子电池、超级电容和双向DC/DC变换器进行了详细分析,在此基础上,设计了混合能源系统,并制作了系统样机,进行了实验验证。实验结果表明,所设计的双向DC/DC变换器能实时准确跟踪给定电流,样机在全工作范围内具有较高的效率。所设计基于双向DC/DC变换器的混合能源系统是全可控和高效的。     

基于模糊PI控制的EV-HESS能量利用效率优化

现阶段模糊PI控制策略的滞后响应会带来电动汽车大功率需求时锂离子电池的瞬间大电流供电,从而加剧锂离子电池极化内阻的增加,进而降低系统供能效率。针对此问题,提出一种优化的模糊PI控制策略。该策略将锂离子电池和超级电容SOC作为控制量,并结合电池电流变化情况确定各储能电池的输出能量分配,通过改进PI控制对锂离子电池和超级电容电流进行偏差调整。最后,搭建了仿真平台,验证了所提策略的理论分析。     

基于遗传算法的电动汽车HESS功率优化分配

针对电动汽车锂离子电池和超级电容的混合储能系统不同工作模式的功率最优分配困难的问题,提出基于遗传算法的混合储能系统能量功率的最优分配策略。对储能系统的不同工作模式进行分类管理,建立能量管理系统输出功率与需求功率误差最小的目标函数。采用遗传算法求解目标函数,获得锂离子电池和超级电容的出力系数,进而优化功率分配。最后,搭建混合储能系统仿真模型和实验台进行仿真和实验,结果表明,在EUDS和UDDS路况下,与传统滞环控制相比,采用遗传算法优化的能量管理总损耗降低1.2%和0.9%。     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。     

独立光伏发电系统的能量管理控制策略研究

针对含混合储能的独立光伏发电系统的安全、稳定运行要求,提出一种新的能量管理控制策略。该控制策略在锂离子电池、超级电容分别补偿功率波动低频、高频分量的基础上,增加了锂离子电池的充放电均衡控制。低通滤波单元使得混合储能装置在快速平衡太阳能电池与负载之间的功率差值的同时平滑锂离子电池功率波动。电池均衡策略使锂离子电池单元根据荷电状态自行调节充放电速率,在运行中不断缩小电池电量之间的偏差。仿真验证了所提能量管理控制策略的有效性和可行性。     

锂电池与超级电容混合储能系统拓扑结构优化

以锂离子电池为储能核心的新能源汽车在行驶过程中,会频繁面临大功率负载的冲击,导致锂离子电池容量衰减加快。提出了超级电容结合锂离子电池构建混合储能系统,通过研究混合储能系统的拓扑结构,优化得到一种计及成本及效率兼优的半主动式拓扑构型。建立锂离子电池和超级电容混合储能系统实验台架,对优化前后的拓扑结构进行实验测试。结果表明,超级电容满足瞬时动态负载需求,锂离子电池的充放电电流限制在标准充放电电流0.3CA(即30 A)以内,能耗和锂电池损耗成本分别下降0.63%和6.09%。     

电动汽车复合电源系统能量管理研究

为了合理分配电动汽车复合电源系统的能量,对由超级电容、DC/DC变换器和锂离子电池组成的复合电源系统结构进行了分析与研究。提出了逻辑门限值控制策略对复合电源系统的能量进行管理。为了验证该能量管理策略的有效性,利用Matlab仿真软件对FTP-75城市循环驾驶工况进行了仿真分析。仿真结果表明,超级电容充分地发挥了其"削峰填谷"的作用,将锂离子电池的电流限制在一定的范围内,减少了大电流对锂离子电池的冲击。同时,超级电容可以在车辆制动过程中进行能量回收,减少能量的损耗。     

中国实现可持续能源供应的战略选择

论述我国实现能源可待续供应面临的挑战和可能的解决方案．特别是对能源可供应能力作了重点分析。由于工业化和城市化的驱动．未来20a我国能源需求预计将显著增长。我国能源消费的特征为需求绝对量巨大、人均水平低和能源强度高。如果能源消费的模式不加以根本改变．未来的能源供应将会是不可持续的．提出了能源效率优先．整体强化洁净煤、核能和可再生能源的战略。介绍我国实现能源可持续供应技术创新的机遇．能源可供应能力在很大程度上取决于能源高效利用、洁净煤发电、运输替代燃料、核电和可再生能源等领域的技术突破。     

可再生能源,未来能源之星

可再生能源是清洁能源,是自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源.一旦建成,不必再有原料的投入.它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用.可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等.对太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等可再生能源概念、特点、能源利用历史、现状和未来发展进行了综述,从而得出结论:有了可再生能源,我们的文明方有永续的可能.     

国内外能源转型比较与启示

当前全球能源转型正处于加速推进时期,各国转型进程呈现出一定的差异化特征.基于对能源转型发展方向的剖析,提出涵盖能源结构、能源效率、能源安全、能源价格4个维度的能源转型评价指标体系.在此基础上,对中国、美国、德国、法国、日本、韩国等主要国家能源转型情况进行对比分析,进而提出对中国能源转型的结论与启示.     

我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究(续)

从可持续发展看,化石能源终将耗竭.二十一世纪上半叶,能源结构的调整过程已经开始,需要发展大规模非水能的可再生能源,主要是风能、太阳能与生物质能,并大力推进荒漠地区基地和氢能的发展.中国科学院学部组织有关院士及专家进行了我国大规模可再生能源基地与技术的发展研究.本文简要叙述了有关结论与建议.     

能源互联网未来发展综述

融合了电力、互联网、信息等学科的能源互联网可依照Internet理念组网。阐述了能源互联网的概念、特点、框架等内容;简要介绍了其关键组成部分,包括分布式可再生能源、储能装置及能源路由器等;总结了国内外能源互联网的发展状况。在此基础上对分布式能源并网影响、高效储能技术、接口标准、信息互联系统建设、电力市场与服务完善等若干未来能源互联网发展中可能遇到的问题进行了说明和分析。     

A review and future prospects of renewable energy in the global energy system

Global energy consumption in the last half century has rapidly increased and is expected to continue to grow over the next 50 years,however,with significant differences.The past increase was stimulated by relatively "cheap" fossil fuels and increased rates of industrialization in North America,Europe and Japan;yet while energy consumption in these countries continues to increase,additional factors make the picture for the next 50 years more complex.These additional complicating factors include China and India's rapid increase in energy use as they represent about a third of the world's population;the expected depletion of oil resources in the near future;and,the effect of human activities on global climate change.On the positive side,the renewable energy(RE) technologies of wind,bio-fuels,solar thermal and photovoltaics(PV) are finally showing maturity and the ultimate promise of cost competitiveness.     

电力营销管理中电费电价分析方法的探讨

目前电力营销管理工作进一步深化，对电费、电价的分析要求也更深入、更细致。结合统计学的理论分析原理，介绍了如何将其有效地应用到实际分析工作的方法。     

基于能源路由器的能源互联网结构及能源交易模式

能源互联网是解决未来大规模分布式可再生能源接入和能源共享的重要基础设施。立足于建设能源互联网的根本目标,指出了能源互联网的特征,提出了一种基于能源路由器的能源互联网结构;提出了一种层次化功能结构的能源路由器,能够支持分布式电源、电动汽车和负荷的接入,详细介绍了能源路由器的各功能模块;提出了一种具有多电力接口模块化的能源路由器主回路结构;提出了一种基于能源路由器的能源交易模式,既能实现能源自由公平的交易,又能够自动实现分布式能源就地、就近消纳,并详细介绍了能源交易过程。     

多接口能源路由器主回路结构及功能仿真

能源路由器是构成未来能源互联网的重要设备。在分析基于能源路由器的分布式能源共享方式的基础上,分析了能源互联网对能源路由器的基本要求,并提出了一种基于电力电子变换器的模块化多接口能源路由器主回路结构,包括储能及其变换器,公共直流母线和能源接口,其中能源接口根据其用途可分为网络能源接口和本地能源接口。简要介绍了能源路由器各个模块的控制策略,在相应控制策略下,能源路由器一方面能够满足本地分布式电源的接入和负荷的供电需求,另一方面能够控制其多个网络能源接口的交换功率,实现多个能源路由器之间或与外部电网之间能量的点对点传输,即能源路由功能。提出了一种能源路由器储能和各网络能源接口之间的能量管理策略,能够实现分布式电源就地消纳及能源的网络共享。在MATLAB/Simulink环境下建立了能源路由器仿真模型,对能源路由器的动态响应特性和能量管理策略进行了仿真,结果验证了所提出的能源路由器主回路结构及控制策略的正确性和有效性,验证了能量管理策略的可行性。     

中国能源战略调整和能源政策优化研究

针对中国现阶段城市化、工业化加速发展阶段能源需求刚性特征以及能源稀缺(能源价格走高)和环境问题(应对气候变化)日益凸显,提出中国需要通过调整能源战略(改变以前简单地从能源供给侧考虑满足能源需求,将节能作为满足能源需求的一个组成部分;改变仅受资源约束的能源供需增长和能源结构战略规划,将CO2排放作为满足能源需求的约束;改变仅从能源供给侧考虑能源安全;各能源行业的战略规划必须站到整体能源的高度,改变以往各行业单独进行战略规划。)和优化政策选择(依据实际制定节能减排目标;正确把握能源需求这一有效能源战略规划的起点;重视中国低碳经济发展成本问题;兼顾能源强度和碳强度目标),以实现现阶段经济发展可以接受的能源结构和能源成本目标。