磷酸铁锂退役电池储能系统健康度在线评估研究

电池健康度快速在线评估是提高退役电池储能系统运行过程一致性与安全性的重要技术之一。对磷酸铁锂退役电池储能系统健康度在线评估进行研究,采用概率密度函数分析磷酸铁锂退役电池储能系统充电电压变化特征,以及充电电压与电池健康度的关系。研究结果表明,在单体电池充电电压范围较为一致时,电池健康度与充电电压最大概率密度之间有较好的线性关系;在单体电池充电电压范围相差较大时,抛物线拟合模型能够较好地反映充电电压最大概率密度与电池健康度之间的关系。利用构建的电池健康度模型,通过实时采集磷酸铁锂退役电池储能系统充电电压数据,可以实现电池健康度的快速在线评估。     

新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法

锂离子动力电池储能系统是新能源机车的关键组成部件,因此基于磷酸铁锂动力电池配置方案、电池管理 系统设计以及配套电池车充换电系统提出了新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法,可为新能源机车的实际 工程设计提供参考.     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法EI北大核心CSCD

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法

对新能源汽车退役的动力电池进行梯次利用,可有效地提高储能电池的运行周期。根据退役后动力电池健康状态(state of health,SOH)的差异性,提出一种基于电池健康度的微电网群梯次利用储能系统容量配置方法。首先,考虑充放电深度对储能电池寿命的影响,提出基于荷电状态(state of charge,SOC)的储能电池有效容量估算方法,为储能电池梯次利用相关研究提供理论依据。其次,为有效延长储能系统运行寿命,根据电池SOH设置储能系统的动态安全裕度,提高储能系统配置及调控的准确性。最后,根据梯次利用储能系统设定好的动态安全裕度,综合考虑微电网群的供需平衡、联络线损耗、储能的运行寿命及成本等,合理地制定系统选址定容方案。仿真结果表明广泛的动力电池梯次利用有效地降低了投资成本,通过SOH监测设定调控动态安全裕度,降低微电网群储能配置成本,延长了蓄电池使用寿命。     

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。     

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。     

集装箱式储能系统热管理设计

合理的热管理是集装箱式电池储能系统长期高效、安全、稳定运行的关键.以国内某大型储能示范工程用集装箱式锂离子电池储能系统为研究对象,阐述了热管理系统风道、空调及风扇设计,测试了储能系统不同倍率运行时的电池温度变化.热管理系统可以保证储能系统以0.5 C运行时,电池工作环境维持在最佳温度范围;在1C下运行时,电池最高温度不超过40℃,储能系统最大温差小于8℃.     

储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究

热管理对于保证电池模组的使用性能(包括安全性和寿命)具有重要意义.针对储能用方形锂离子电池模块,通过热流体模型仿真,研究了主动式风冷和液冷热管理系统性能.模块原串行式风冷方案被优化改进为串(并)行混合式风冷方案,提高了电池组温度场一致性,但对于降低最高温度作用有限,并发现液冷系统热管控性能明显优于风冷.还比较研究了风冷和液冷方案的能耗情况以及循环充放电过程中变流量工况对能耗的影响,发现空冷系统能耗约为液冷系统的6.2倍;变流量策略可以满足有效热管理的要求,而且降低了风冷系统24.3％的能耗和液冷系统19.7％的能耗.     

新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法

为了推动铁路货运领域的碳减排，研究具备技术基础的新能源机车意义重大。锂离子动力电池储能系统是新能源机车的关键组成部件，为此针对磷酸铁锂动力电池配置方案及电池管理系统设计，提出了新能源机车应用背景下的电池储能系统配置方法，可为新能源机车的实际工程设计提供参考。     

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。     

离网型微电网稳态功率控制策略研究与实践

为了更好地解决离网型微电网的“源-荷”匹配问题,减轻以往能量管理过多依赖预测信息的弊端,在对储能电池SOC状态的变化趋势研究和工程实践的基础上,针对不同运行方式和运行场景,采用了基于专家规则的控制策略,充分利用微网能量管理系统的一体化数据采集和处理,保证能量管理可以依据储能SOC所属区间,按照事先制定的策略表,进行微网的稳态功率调控。在实际工程应用中,合理地设计了功率控制的控制网络,保证控制的快速性和准确性。该控制方法实现了光伏、风电、蓄热锅炉的功率自动控制,提高了离网型微电网稳态“源-荷”平衡控制的准确性和鲁棒性。     

基于CPS-SPWM的模块化多电平整流器的研究与应用

首先介绍MMC整流的原理和拓扑结构。建立数学模型,并以其中一相A相为例进行分析,直观地分析其工作原理。分析CPS-SPWM的工作原理,基于CPS-SPWM对MMC整流进行调制。其次在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。在综合控制上,首先给出整个控制流程图,然后分别介绍了电流电压内外环闭环控制,保持桥臂电压平衡控制以及子模块电容电压的稳压控制的原理及控制方法。最后建立环流产生的数学模型,详细分析环流产生的原理。针对环流的特点,搭建环流抑制控制器。仿真结果表明,控制策略能够完成对系统的控制,环流抑制控制对环流有很好的抑制作用。     

考虑电/热/气耦合需求响应的多能微网多种储能容量综合优化配置

在多能微网中配置多种储能设备有利于平滑可再生能源波动性,提升供能可靠性和用能经济性。以含风光发电和电/热/气负荷的多能微网为研究对象,研究考虑电/热/气耦合需求响应的微能源网多种储能系统优化配置方法。首先,基于人体对温度的模糊度以及电负荷和气负荷的可转移特性建立耦合需求响应模型。在此基础上,以经济成本和碳排放量最小为目标,建立了基于耦合需求响应的多种储能容量综合规划的多目标优化模型。然后,采用自适应动态权重因子以适应规划场景的灵活多变。最后,通过算例比较了应用耦合需求响应以及配置储能系统前后多能微网的经济性以及碳排放量,从而验证了所提方法的有效性。     

基于退役电池阈值设定和分级控制的弃风消纳模式

考虑到风电并网波动性和不确定性造成大量弃风的弊端,为了提高风电场的综合效益,提出基于退役电池阈值设定和分级控制的弃风消纳模式以降低储能成本。考虑到退役电池状态的不一致性会导致整体储能的效率低下,控制效果很难达到预期的情况,对退役电池充放电深度与循环寿命之间的关系进行分析,利用分段概率分布函数设定理想退役电池的充放电阈值范围;为了延长退役电池的使用寿命,利用分级控制策略实现其分级实时动态切换储能功能。对所提策略进行算例分析,结果表明分级控制策略相较于整体控制策略具有更好的经济性,促进了弃风消纳。     

储能锂离子电池包单体内部温度压力模拟

针对储能锂离子电池热失控引发的安全问题,开发一种高效锂离子软包电池内部温度压力模拟方法,为储能系统提供电池状态实时监测工具。首先,通过融合化学反应模型、热路模型和膨胀模型,将软包电池内部生热、产气、传热、膨胀等过程集成到统一的计算框架中。其次,建立基于微分方程组的软包电池温度、压力计算模型,反应模型和热路模型通过温度、生热率等状态参数彼此耦合。再次,将该方法应用于4款电池样本进行温度、压力模拟。计算值和实测值对比表明,该方法能高效计算锂离子软包电池内部温度和压力,最大模拟误差小于4%,具有良好的计算精度。并且,该方法求解过程无需调用耗时的多物理场耦合仿真,计算效率高。     

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。     

储能锂离子电池包强制风冷系统热仿真分析与优化

基于电化学-热耦合模型借助ANSYS Fluent平台对储能系统中的锂离子电池包进行仿真分析与结构优化。首先建立电池的热仿真模型,基于该模型利用ANSYSFluent仿真软件得到电池单体温度分布,并通过与实验测量的结果对比验证所建立的仿真模型的准确性。接着进行了电池包风冷系统的仿真分析,完成了对电池包温度分布和风道流速分布的求解。最后通过改变出风孔数量和风扇挡板形状改善了冷却系统的冷却效果。研究结果表明,基于电化学-热耦合模型对储能电池包的温度与内部流速分布的分析是可行的,对强制风冷系统的结构优化能够大幅度提高系统的散热性能,实现更低的最高温度与更均匀的温度分布。     

动力电池梯次利用的异构储能电站设计与实践

介绍了一种动力电池梯次利用的异构兼容储能电站,阐述了不同类型、结构、时期退役动力电池分回路控制理念,基于"通信桥接器"实现了对退役电池包进行整包应用,通过"异构兼容控制器"来协调各回路的充放电功率以达到整个储能系统的充放电功率均衡,依据电站运行数据的分析,说明了不同类型、结构、时期退役动力电池异构兼容在储能电站应用的可行性和经济性。     

基于风火协调的闭环控制系统研究和应用

为了提高风电消纳,降低弃风率,研究了一种基于风火协调的闭环控制系统(以下简称闭环控制系统)。该系统根据风电上网断面的负载率设置不同区间并采取相适应的风火协调控制策略,在保证断面安全稳定的前提下尽可能提高风电消纳,在断面发生越限时则尽可能降低火电和适当减少部分风电。由于风电出力缺乏有效的预测技术,系统依据风场出力能否及时跟踪上轮指令情况进行风电发电能力的预估,同时在系统可靠性方面,系统增加了指令防误检查和控制模式自动切换逻辑。指令防误检查在指令出口前进行各项约束条件检查,确保下发的指令不会对系统造成较大冲击,引发新的安全稳定问题。控制模式自动切换功能是在系统出现异常时,风电自动跟踪新能源系统或人工控制,火电自动跟踪调度计划系统(Optimal Planning System, OPS)或人工控制,确保系统异常时仍能保持电网安全稳定运行。最后通过在山西电网的实际应用,验证系统的有效性和实用性。     

储能用锂离子电池组热管理结构设计

利用风扇强制对流换热,对储能用锂离子电池组进行热管理结构设计和性能研究。通过利用软件STAR-CCM+的包面、多面体网格生成及其求解等功能,对热管理结构设计进行数值模拟,分析了电池散热结构的温度场和流场分布情况,结果表明:电池箱具有良好的温度一致性,系统冷却效果良好。