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基于退役动力电池梯次利用的用户侧储能系统容量配置及价值评估方法研究

齐凌霄  
【摘要】:新能源汽车产业代表着未来汽车领域的发展方向,既是缓解环境污染和能源消耗压力的重要举措,也是中国的经济增长点和战略调整的制高点。然而当动力电池容量衰减至初始容量的80%以下时将不满足电动汽车续航里程要求,需对电池进行更换,因此如何对退役动力电池进行处理成为广大车企和用户关心的问题。目前,开展退役动力电池梯次利用用于电力储能是一个思路,但是动力电池使用工况不同导致电池衰退特性不同,退役时剩余循环次数不同,增加了退役动力电池梯次利用时容量配置及经济性分析的难度。因此,如何较准确地估算退役电池剩余可用循环次数,将退役电池衰退特性考虑进电力储能配置和经济性分析问题中有着重要意义。本文针对电池及用户侧储能展开研究,建立了动力电池衰退特性模型,提出了考虑衰退特性的用户侧退役电池储能容量配置方法和用户侧储能对电网侧价值的评估方法,分析了退役电池储能的经济性。本文主要工作如下:首先,分析影响磷酸铁锂动力电池性能衰退的主要因素及影响结果,根据主要影响因素的影响机理研究动力电池的衰退特性,建立动力电池容量-循环次数关系模型,并根据退役磷酸铁锂动力电池重组后的特点对此关系模型修正。算例分析表明,该模型对于分析退役电池容量与使用次数的关系具有较高准确性。接着,提出由回收成本、加工重组成本、储能系统能量转换部分成本构成的退役动力电池储能系统成本模型,和考虑电池衰退特性的峰谷套利、需量电费管理、延缓投资收益模型;在退役电池储能成本效益模型基础上,建立了考虑衰退特性的用户侧退役动力电池储能双层优化配置模型,该模型为用户提供储能配置方案的同时,还可根据用户具体需求制定储能运行策略。算例分析表明,按照本文所提优化配置模型计算的配置结果具有较高准确性,可根据典型用户场景的特点进行储能配置,且为用户制定的储能运行策略可以最大化提升用户经济效益。最后,提出了考虑衰退特性的用户侧退役电池储能对电网价值的评估方法,结合典型案例分析发现:一方面,实际工程中电池衰退特性对用户侧退役电池储能影响较大,在建模分析时需要考虑,且退役电池储能的经济性优于新电池储能;另一方面,用户侧退役电池储能给用户带来收益的同时,也为电网公司带来一定的收益。因此,得出用户侧退役电池储能具有较高可行性的结论。


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