基于等效热模型的锂电池容量衰减特性研究

在动力锂电池的循环使用过程中,温度对其容量衰减有直接影响,而电池结构的密封性导致其内部真实温度无法直接测量。针对此问题,通过测量电池表面及环境温度并运用等效热模型估计其内部的真实温度,构建电池容量衰减与内部温度的ETM-Arrhenius模型,预测锂电池在循环使用中的容量衰减特性。对锂电池进行不同温度下的循环寿命试验,结果表明,该模型能在长期循环中准确预测锂电池容量的衰减程度。     

航空钴酸锂电池的温度特性研究

温度对锂电池的容量和充放电特性等关键指标有着重要的影响,对其进行研究可以为锂电池的实际使用和维护以及SOC估算提供依据。以航空钴酸锂电池为对象,通过实验研究其容量、充放电曲线在不同环境温度下的变化规律。结果表明:在环境温度高于20℃时电池容量变化不明显,但在环境温度低于0℃时,电池容量将快速下降。在低温环境下充电时,电池容量在平台区时变化很大,且上升速度明显大于在高温环境下。在低温环境下,特别在低于-20℃时,电池在放电过程中电压下降速度激增。放电初期,电池电压下降较快,进入平台区放电速度减慢,但一旦电池电压低于3.7V,电压急速下降。     

非均匀传输特性的低压电力线载波传输模型

在传统电力线均匀传输电路模型的基础上,结合电力线的非均匀传输特性,提出一种新的电力线载波通信的通信传输模型,该模型充分考虑了低压电力线阻抗特性、噪声干扰、衰减特性等因素对低压电力线载波通信的影响,从而为信号信道模型的建立提供了较好的理论依据.     

基于workbench的锂电池系统结构对热特性的影响分析

动力电池系统的散热效果对其寿命与工作性能有较大影响,以电芯、模组及电池包系统为研究对象,进行有限元建模分析,分别对V1电池包系统、V2电池包系统的温度进行比较分析,通过对比两种不同结构设计电池包的系统内部温度分布、电芯温度分布、模块电芯温差、最高温度区域,发现在相同的电压与电容量的要求下,合理的电池包结构设计可以有效降低电池包的温度。计算仿真结果对动力锂电池系统的结构设计和实际生产具有一定的指导意义。     

基于热管的储能锂电池散热特性数值模拟研究EI北大核心CSCD

针对大规模集成储能锂电池的温度一致性需求,提出一种基于热管的散热结构,包括导热铝箱和热管。选取储能锂电池包作为研究对象,建立三维产热模型。采用数值模拟的方法,首先确定热管最佳布置方式;再通过正交试验法探究散热结构中各因素对电池温度影响的重要性,并进行参数选优;最后探究热管冷凝段对流换热强度对电池温度的影响。结果表明:1)与其他布置方式相比,当蒸发段沿电池宽度方向且冷凝段双侧布置时,电池具有最优的均温性;2)各因素对电池最高温度的影响重要性依次为:电池容纳腔X方向壁厚>热管数量>电池容纳腔Y方向壁厚>导热铝箱底部厚度;3)增强热管冷凝段处的对流换热后,电池最高温度有所降低,但电池均温性也会变差。研究结果可为储能用锂电池散热结构设计提供指导。     

计及回热器蓄热效应的汽轮机动态模型

在汽轮机带负荷运行中，回热器如同再热器一样对汽轮机的负荷响应特性有延滞效应，但传统的汽轮机模型对此未加考虑；该文基于机理建模思想导出了一个新的汽轮机动态模型，并讨论了给水回热系统动态蓄热效应对汽轮机的动态特性的影响。     

考虑储能动态充放电效率特性的风储电站运行优化

风电与储能联合是提升风电场消纳的有效途径,而储能效率直接影响风储联合发电系统的消纳效果,但目前的常数效率模型对储能的效率特性刻画不够精细。以等效风电消纳量最大为目标,建立了考虑储能动态效率的风储联合发电系统运行优化模型。该模型考虑了储能在充放电运行功率不同时的效率变化,将动态效率以分段函数形式纳入混合整数线性优化模型。基于实际风电场运行数据进行了仿真分析,对比了在单一储能和混合储能场景下,常数效率和动态效率模型对风储联合发电系统消纳效果和运行功率的影响,证明了动态效率特性对最大化消纳具有显著影响,是风储联合发电系统运行优化中值得考虑的因素。     

基于二阶 RC 模型的锂电池充放电特性分析北大核心CSCD

为保证锂离子电池的安全健康使用,需要对锂离子的荷电状态进行实时估计,但由于电池内部复杂的电化学特性,且在辨识过程中辨识结果受温度、荷电状态和充放电倍率等非线性因素影响较大,实现准确的状态估计较为困难。文中首先基于二阶RC等效电路研究倍率充放电对锂电池的影响,另外为保证所建电池模型兼具较高精度和较好的实时性,根据最小二乘法对混合脉冲功率特性测试实验数据完成不同荷电状态下的数据拟合、参数辨识等工作,并依据扩展卡尔曼滤波完成对电池荷电状态的状态估计,并验证扩展卡尔曼滤波具备可实施性;最后搭建Simulink锂电池仿真模型并输出对比响应电压波形。实验结果表明该实验方法的有效性,输出电压与实验所得的电压变化趋势基本一致,为锂离子电池的管理系统提供了一定的参考依据。     

计及警报信息时序特性的电网故障诊断解析模型

现有的故障诊断解析模型没有利用警报信息的时序特性,对于复杂的多重故障,诊断结果可能有2个甚至多个解,不够明确。文中通过提出动态关联路径的概念,构造了能够充分利用警报信息时序特性的电力系统故障诊断的一种新解析模型,能够合理地描述现代电力系统多种保护配置下保护和断路器的动作时序关系,对于复杂故障可以得到更为明确的诊断结果。最后用实际电力系统所发生过的故障对所提出的方法进行了说明。     

锂电池组动态热模型在混合动力汽车中的应用

锂离子电池热模型对于电池单体和热管理系统的设计有着重要的意义,研究串并联组合的锂离子电池组在混合动力汽车系统中的性能和寿命,提出面向控制的电池组动态热模型,该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时估计电池组中各单体电池的运行温度。实验利用18650型锂离子电池单体,实现3并3串和3串3并形式的电池组循环充放电,得到单体电池温度分布曲线。仿真比较结果表明,提出的电池组热模型具有较高的估计精度,满足混合动力汽车的热管理系统的设计要求。     

计及可转移充放电量裕度的电动汽车充放电实时调度策略

大量电动汽车(EVs)无序充放电会影响电力系统的安全与经济运行。随着EVs渗透率的逐步提高,研究EVs的有序充放电策略就具有实际意义。首先,在考虑EV充放电可调度时间与可调度电量、用户参与意愿因素的基础上,提出EV可转移充放电量裕度的概念,用于量化充放电量的调度灵活性。构建了计及可转移充放电量裕度的EVs充放电实时调度模型。其次,针对每个调度时段,该模型分两步求取EV充放电调度计划:第一步构建以调度时间区间内的系统总负荷水平的方差最小化为目标的二次规划模型,以求取当前时段EVs总的充电和放电功率;第二步发展以未参与充放电的EVs的可转移充放电量裕度最大化为目标的整数规划模型,求取满足第一步所求EVs总的充电和放电功率要求的充放电调度计划。然后,采用YALMIP/CPLEX高效求解器求解所构建的优化模型。最后,采用算例对所提EV充放电调度策略的有效性进行了验证,仿真结果表明所提EV充放电调度策略较EV随机充放电可明显改善负荷轮廓。     

飞轮储能动态电压恢复器的拓扑结构和充电策略

基于飞轮储能的动态电压恢复器的传统拓扑结构采用辅助整流器给飞轮充电,提高了系统的复杂程度,也增加了成本.为此,提出了两种新型拓扑结构:并联结构和串联结构.并联结构通过引入转换开关,使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于整流状态给飞轮充电;串联结构使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于逆变状态给飞轮充电,进一步简化了结构.并针对串联结构提出了自充电策略.最后将3种拓扑结构在经济和系统性能等方面进行了比较.实验结果验证了拓扑结构和充电策略的正确性.     

基于降维机理模型的储能电池安全充电在线控制技术

大倍率充电会引起储能电池负极析锂，进一步可能会诱发电池热失控并导致安全事故。而析锂副反应与电池负极电位直接相关，通过模型精确预测负极电位，传输至储能电池管理系统调整充电工况，可以有效抑制负极析锂。因此，本文提出一种基于降维机理SP2D(simplified pseudo two-dimensional, SP2D)模型的储能电池安全充电在线控制技术。首先，对P2D(pseudo two dimensional, P2D)模型中部分偏微分方程进行降维简化，建立SP2D模型。同时采用拆解测量、实验标定、算法拟合和文献参考等方法获取相应的模型参数。其次，使用不同倍率的端电压和负极电位实验数据对模型进行验证，验证结果表明模型在不同倍率恒流工况下精度较高。之后，基于SP2D模型结合比例控制器开展了电池无析锂安全充电的仿真工作，结果表明，电池经过1895s充电即达到截止电压4.3 V，且充电过程中负极电位均处于无析锂安全电位区间。最后，对仿真得到充电策略进行循环验证，结果表明提出的充电方法能够实现电池无析锂安全充电。     

电动汽车充电站变压器容量及储能优化配置

为提高电动汽车充电站的经济性,需要结合储能系统对充电站容量进行合理配置。通过调研电动汽车的实际充电数据分析充电站的负荷特性,得知不同规模的充电站应配置不同容量的储能系统。利用惩罚因子,以充电站年净收益为优化目标,在未配置储能和配置储能的情况下分别建立了充电站容量配置模型并利用数学方法对其进行求解。算例结果表明,本文提出的充电站配置模型的有效性和可行性。     

计及置信容量的光热电站储热容量优化配置

为探索光热电站的容量价值,文中基于光热电站的容量置信度和度电成本,提出一种光热电站集热面积和储热容量优化方法。文中建立光热电站发电效率模型和经济性模型,基于序贯蒙特卡洛方法计算发电系统可靠性,使用粒子群算法计算光热电站置信容量,研究太阳倍数和储热时长分别对光热电站容量置信度和度电成本的影响;并以容量置信度和度电成本作为优化目标,使用加权理想点法建立目标优化函数、熵权法确定指标权重值,对太阳倍数和储热时长进行优化。以西北某地区光热规划为例,使用该地区实际太阳辐照资源数据建立模型,发现随着太阳倍数和储热时长的增加,容量置信度单调递增,而度电成本呈先降后升的趋势,可优化得到约束条件下最佳太阳倍数和储热时长。     

一种新型的基于风速预测的风力发电系统

为了使风力发电系统的有功出力波动维持在规定的范围内,同时保证系统的蓄电池储能水平基本保持不变,使系统能有效地应对输入功率突然增加及输出功率急剧下降的紧急情况,在风速预测的基础上提出一种新型的风力发电系统蓄电池充放电控制策略。当预测的风力发电系统输入功率的波动超过规定的功率变化范围时,通过对蓄电池的充放电控制以减弱网侧功率的波动,并且使蓄电池的充放电能量在一个周期内基本平衡,从而保证系统预留一定容量的储能装置以接收大功率输入或补充严重不足的并网功率,有效地减少了风能损失、提高了系统的效率。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。     

考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略

针对大规模新能源并网带来的系统调峰和消纳难题,以及已有优化调度策略对储能寿命成本考虑不足的问题,提出了一种考虑需求响应与储能寿命模型的火储协调优化运行策略。上层通过分时电价引导用电,以净负荷波动性最小为目标得到优化后的负荷曲线,旨在减轻火储的调峰压力、提高新能源消纳量;下层以系统总调度成本最低为目标协调优化风光火储运行,考虑火电深度调峰并在优化调度中嵌入储能寿命模型,求解得到各电源以及储能的最优运行方式。以某区域实际系统为例进行仿真,结果表明所提策略可以有效改善系统的调峰压力,提高新能源消纳能力,同时合理反映了储能的寿命成本,提高了系统运行的经济性。     

考虑热动态和碳交易的电-气-热综合能源系统协调调度

随着电-气-热综合能源系统(IES)内多类型能源转换设备广泛接人,热网动态特性对系统运行影响日益显著,能源低碳转型战略的实施使得碳排放成为IES运行关注的焦点之一.对此,文章开展考虑热动态和碳交易的电-气-热IES协调调度的研究.基于动稳态模型构建的供热网络潮流结果,研究其动稳态差异;进一步面向当前碳交易市场发展需求在IES运行中考虑碳交易,构建以购能成本、运行成本及碳交易成本等综合成本最低为目标的电-气-热IES协调调度模型,从多环节挖掘节能减排潜力;构建算例系统进行仿真分析,结果表明,考虑热动态特性和碳交易的IES多网络耦合协调调度,能量跨时空转移特征明显,且有效降低碳排放,实现其能源综合、高效利用的目标.     

储能装置运行策略及运行特性对微电网可靠性的影响

储能装置可有效平抑间歇性分布式电源的出力波动,有助于提高系统运行的可靠性。然而,储能装置运行策略和运行特性的选取对系统可靠性水平有着重要影响。搭建了计及储能运行策略和运行特性的、更为精准的储能充放电模型,提出了基于序贯蒙特卡洛模拟法的风/光/柴/储微电网可靠性评估模型,并分别针对负荷点、系统和储能提出了一系列评估指标。通过对IEEE-RBTS标准算例系统进行仿真,分析了储能装置的运行策略、容量、最大充放电功率对微电网可靠性水平的影响,并评估了切负荷策略中位置权重系数对负荷点及系统可靠性水平的影响,评估结果可为微电网的优化规划提供有益参考。     

内嵌运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划

针对目前电动公交车充换电站规划过程中未充分考虑建设方案的过渡过程、运行策略与规划的交互影响、退役动力电池的充分利用等问题,提出了一种内嵌多时间尺度运行优化与动力电池梯次利用的光储充换电站多阶段规划方法。充分考虑不同的时间尺度,构建包含动力电池与储能单元多阶段容量配置、阶段内设备使用方案确定与日内优化运行的3层优化框架;分别针对容量配置和日内运行构建优化数学模型,并制定动力电池正常使用、预备退役、梯次利用直到淘汰的具体使用策略;基于充换电站规划与运行的相互作用关系,提出一种嵌套优化的求解方法,分别采用变种群规模的遗传算法和CPLEX求解器求解上、下层优化模型。通过算例仿真分析验证了所提模型和方法的合理性与有效性。