基于模糊逻辑的电动汽车双源混合储能系统能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中电池放电电流过大导致的电池容量衰减问题,构建了由锂离子动力电池、超级电容和多端口DC/DC变换器构成的全主动式混合储能系统,其中电流环控制器和电压环控制器分别控制输出电流和直流母线电压。结合超级电容SOC、整车需求功率和车速情况,根据建立的45条模糊控制规则,模糊逻辑控制器调节锂离子动力电池和超级电容的充放电功率,在车辆峰值功率需求较高时避免了高频电流波动对动力电池寿命的影响。同时在功率需求较低时,动力电池给超级电容充电。在HWFET工况下的实验结果表明所提出的全主动式双能量源混合储能系统和基于模糊逻辑的能量管理策略能够有效保护锂离子动力电池免受大电流波动影响,从而达到延长电池寿命的作用。     

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adjf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...     

增程式电动汽车复合储能系统控制策略研究

在分析增程式电动汽车电源特性的基础上,设计了由动力电池和超级电容组成的复合储能系统.以平衡峰值功率和高频暂态功率为目标,设计了基于模糊控制的可自适应调节小波分解层数的自适应小波变换控制策略,将需求功率分解为高频暂态信号和低频信号,分别分配给超级电容与动力电池.与基于规则的逻辑门限控制策略进行比较分析,结果表明:自适应小波变换控制策略能够有效降低峰值电流对动力电池的冲击,抑制电压波动,提高电能质量;将超级电容SOC控制在理想值0.7附近,充分发挥其"削峰填谷"的作用.     

电动汽车混合储能装置小波功率分流方法

针对电动汽车混合储能装置的锂离子动力电池承受高频功率需求造成循环寿命衰减问题,提出一种混合储能装置小波功率分流方法。首先简述变换器的电路结构及4种运行模式,重点分析变换器加速模式下的功率流特性。其次在多端口功率变换器基础上提出一种Haar小波分解与重构混合储能装置功率分流方法,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。最后通过实验验证高速公路经济性测试工况下变换器加速模式的功率分流效果。实验结果表明,所提出的基于多端口功率变换器的Haar小波功率分流方法与原始工况相比,可将锂离子动力电池高频功率需求分量频率降至原始值的1/16、峰值输出功率降低20%,有利于提升储能装置的使用寿命。     

基于双谱和希尔伯特-黄变换的断路器故障诊断方法

通过对断路器正常合闸和异常合闸时的声波进行双谱分析,发现声波的高频分量能量分布能够体现断路器的工作状态。通过希尔伯特-黄变换分析,发现合闸过程中声波信号高频分量持续时间较短,根据高频分量经过经验模态分解后的各固有模态函数能量分布特点,提出了基于固有模态函数能量熵的故障特征提取方法。模拟实验中取500~3 000 Hz信号的固有模态函数能量熵作为断路器故障诊断的依据,能去除低频环境噪声对分析结果的影响。实验结果验证了基于双谱分析和希尔伯特-黄变换的声波分析方法对于诊断断路器机械故障的有效性。     

混合储能平抑风电波动的功率分配策略

为有效解决风电功率波动的问题,提出了一种基于自适应滑动平均算法与遗传算法-变分模态分解（GAVMD）的混合储能系统风电并网控制策略。首先,根据风电并网波动标准采用自适应滑动平均算法得到混合储能功率。其次,运用遗传算法,以VMD模态分量的样本熵值为适应度函数,确定模态个数及惩罚因子的最优组合。最后,根据希尔伯特边际谱确定分界频率,低频功率与高频功率分别交由锂电池与超级电容进行平抑。算例分析表明,所提方法不仅能够合理对风电功率进行分解,而且能够实现混合储能功率最优分配,具有自适应性。     

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%。     

基于总体平均经验模态分解的混合储能系统协调优化控制

由于光伏发电具有较强的随机性和波动性,利用储能系统能够有效平抑光伏功率的波动。该文提出了基于总体平均经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的混合储能协调优化控制方法。首先,根据光伏并网波动率限制要求调整EEMD的滤波阶次k1,将光伏功率分解为高频分量和低频分量,然后,将分解后的低频分量作为光伏电站的并网功率实现光伏功率的平滑控制。为了提高混合储能系统使用寿命,根据电池和超级电容器的荷电状态(state of charge,SOC)对滤波阶数k_2进行调整,实现电池和超级电容器之间的能量分配。根据电池和超级电容器的充放电优先级规则,实现超级电容器和储能电池之间的功率最优控制。通过仿真实例验证了本文方法的有效性和正确性。     

用于能量调度的风–储混合系统运行策略及容量优化

随着风力发电渗透率的日益提高,风电波动给电网带来了大量的负面影响。采用超级电容–蓄电池混合储能系统平衡风功率和风电场计划出力之间的偏差。首先,采用经验模态分解技术(empirical mode decomposition,EMD)将电网中的计划出力与原始风功率之间的不平衡功率(unbalanced power,UP)分解成若干固有模态函数(intrinsic mode functions,IMFs)。其次,以各固有模态函数之间能量混叠最少为原则确定"划分频率",将不平衡功率分解成为高频分量和低频分量,并分别采用超级电容和蓄电池对其进行平抑。最后,以风电场实际出力数据为基础,设计了同时考虑投资成本与调度效果的混合储能系统(hybrid storage system,HSS),计算结果验证了所提方法的有效性。     

用于混合储能系统平抑功率波动的小波变换方法

由锂电池和超级电容组成的混合储能系统(HESS)被广泛用于平抑电力系统中的功率波动,将低频功率分量分配给锂电池发挥其能量优势,将高频功率分量分配给超级电容发挥其功率优势.小波变换具有多尺度分解能力,能够根据储能介质特性更加合理地分配波动功率.基于储能介质的等效时间,提出了量化储能介质频率特性的方法.小波基的选取和分解层数的优化是小波变换的2个关键因素,直接影响波动功率的分解结果.采用互相关系数之和兼顾HESS的高、低频功率分量,选取合适的小波基.建立了储能介质频率特性与小波变换分解层数的关系,用于优化分解层数.仿真结果表明所提方法能够充分发挥储能介质的自身优势.     

考虑部件使用寿命的FCEV能量管理策略

能量管理控制策略是提升燃料电池电动汽车经济性及部件耐久性的关键技术,为了解决已有能量管理控制策略存在的缺陷,本文提出了一种基于二次型效用函数的能量管理策略。首先建立了车辆和零部件的数学模型,并通过零部件试验验证模型的准确性。其次应用二次型效用函数将需求功率分解为燃料电池和电池的输出功率,该策略考虑了电池及燃料电池的历史输出状态、变载率等,此外为了提高能源的耐久性和车辆的经济性,应用纳什均衡计算出所提出策略的最佳参数。仿真结果表明,所提出的控制策略可以有效提高燃料电池和电池的耐久性,降低氢气消耗,提升续驶里程。与基于有限状态机的策略相比,该策略可降低21.15%电池性能的衰退。与模糊控制策略相比,所提出的控制策略可减少36.52%燃料电池性能的衰退。     

基于双铅碳电池储能系统的微电网优化运行控制策略

针对风力、光伏发电与电动汽车充电波动性威胁微电网安全运行问题,基于对铅碳电池全生命周期内吞吐电量与充放电深度关系的研究,提出了基于双电池储能系统(DBESS)运行平衡度指标控制的充放电模式切换路径优化策略,以及基于铅碳电池最佳充放电深度的DBESS充放电控制策略。利用包含风光发电、双铅碳电池储能系统、锂离子电动汽车充电和常规负荷的实测运行数据,对上述控制策略与传统控制策略的计算结果进行了对比分析,结果表明所提出的控制策略不仅可以达到优化DBESS充放电路径的目的,最大限度拓展DBESS可用容量,还可打破DBESS始末荷电状态一致的限制,提高储能系统使用灵活性。最后以DBESS充放电饱和能力指标及充放电稳定性指标为评价标准,验证了所提出控制策略的合理性和有效性。     

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。     

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。     

基于模型参数拟合的锂离子电池充电电源控制性能

随着电动汽车及其相关行业的兴起,对电动汽车用电池充电电源有了较大的需求。区别于传统电源设计,锂离子电池的非线性特性增加了充电电源控制器设计的复杂性。本文根据锂离子电池特性,采用脉冲电流放电法,建立了锂离子电池模型,并对模型参数进行了拟合。进一步分析了带电池负载的充电电源系统小信号模型,在此基础上,根据选择的充电策略,从系统稳定性和纹波要求对充电各阶段控制器参数进行了设计。通过仿真和实验验证,系统控制参数具有较强的鲁棒性,适合锂离子电池充电应用。     

Research on energy management of dual energy storage system based on the simulation of urban driving schedules

Due to increasing concerns on environmental pollution and depleting fossil fuels, electric vehicles have recently been gaining increasing worldwide interest as a promising potential long-term solution to sustainable personal mobility. However, an energy storage system composed of battery and ultra capacitor can display a preferable performance for vehicle propulsion. As the ultra capacitor can fulfill the transient power demand fluctuations, the battery can be downsized to fit the average power demand without facing peak loads. Besides, braking energy can be recovered by the ultra capacitor. This study focuses on a vehicular system powered by two energy storage devices: battery and ultra capacitor. However, energy management strategy is necessary to split the power demand of a vehicle in a suitable way in order to maximize the performance while promoting the fuel economy and endurance of dual energy storage system components. In this paper, a dual energy storage system composed of ultra capacitor and the battery is introduced, the desire discharge current of the vehicular system under urban driving schedules is analyzed, and the working conditions of vehicular system are divided into four modes according to the state of energy storage system, a new hysteresis current control strategy is proposed for the developed vehicular system. The mathematical and electrical models of the vehicular system are developed in detail and simulated using MATLAB and Simulink environments.     

考虑风电波动与电动汽车集群储能平抑控制策略

为促进风电在电网中的消纳,减轻配电网负荷压力,提出考虑风电出力波动和电动汽车集群储能系统平抑控制策略.首先,对单体电动汽车入网后行为特性进行储能建模,依据不同荷电状态(SOC)电动汽车有功响应能力,构建电动汽车集群储能模型,基于集群储能能力的差异性,利用多个电动汽车集群协调平抑联络线功率波动.其次,由集群储能系统依据联络线功率平抑波动值进行逐层自适应功率分配,确定各电动汽车蓄电池—超级电容的任务功率,充分利用车网连续调节能力.所提平抑策略可减轻大规模电动汽车连网后配电网中负荷的波动,实现储能系统内部功率相互流动,有效减少常规储能容量配置.     

电动汽车动力电池与风电协同利用的优化调度策略研究

针对如何通过电动汽车与风电协同利用实现负荷曲线削峰填谷问题,主要研究电动汽车动力电池与风电协同优化调度策略。首先建立包含电动汽车、风电和电网负荷需求的电动汽车风电协同利用模型;然后考虑电动汽车作为交通工具和其动力电池的特性,提出了可用时间、电池剩余容量和充放电功率3个约束条件;进一步采用线性递减惯性权值的改进粒子群算法(PSO)进行求解;最后,实验分析了常规、反调峰和正调峰3种风电出力以及不同风电渗透率对模型的影响,以及参与电网互动的电动汽车数量对模型的影响,验证了电动汽车风电协同模型的有效性,实现了对负荷曲线削峰填谷。     

一种大规模蓄电池储能系统多目标并行有源能量均衡器

针对大规模锂离子蓄电池储能系统,提出具有两层均衡的模块化多目标并行有源能量均衡器.第一层均衡以蓄电池单元作为均衡目标,蓄电池单元内主控开关采用带死区互补导通控制,所有蓄电池单元可同时工作,均衡速度快且不受串联单体蓄电池数量的影响.第二层均衡由多组选通矩阵和一个具有能量双向且连续的有源均衡主电路组成,通过选通矩阵可并行实...     

新型绿色电动汽车电池更换站的研究

由于间隙性新能源发电输出功率的波动性和不可控性,其并网容量受到了限制。针对该问题,提出一种新型“绿色电动汽车电池更换站”,将间隙性新能源发电站与电动汽车电池更换站相结合,通过合适的协调控制策略,一方面可以借助于电动汽车电池更换站中的蓄电池来平衡间隙性新能源发电输出功率的波动,降低其对电力系统产生的不利影响;另一方面也可以利用新能源发电站所产生的能量降低电池更换站对电网的负荷需求,实现新能源发电并网容量与电动汽车规模化的同步发展。仿真结果显示所提方案不仅可以有效平滑间隙性新能源发电输出功率,降低电动汽车电池更换站对电网的负荷需求,同时也可以降低线路损耗,提高电能传输效率,节约用电成本。