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退役动力电池群组的分选评估分析及其调度策略

龙希金  
【摘要】:随着新能源汽车产业迅猛发展,动力电池更换和退役导致大量退役动力电池(简称退役电池)闲置,造成能源浪费的问题,梯次利用动力电池成为解决问题的一个有效方案。动力电池由于应用场景广泛,导致退役电池性能会出现较大的不一致性,直接使用会造成安全和效率低下的问题。因此,研究速度快且一致性较高的分选方法对退役电池的利用具有重大的意义。同时退役电池由于其成本上的优势,能够为新能源消纳和电网削峰填谷提供支持,而退役电池组相比新电池组的特性差异要大得多,如何根据退役电池组不同特性对其进行优化调度,使得所有参与调度的退役电池组整体的经济性最优,将是一个很有意义的研究方向。因此,本文主要对退役电池利用过程中的分选、评估和优化调度问题进行研究。论文的主要研究如下:(1)提出了考虑多阶段多参数的动静态特性结合的分选方法。对于静态特性初分选,选择对静态分选贡献率最高的两个参数,实现速度快且大幅度减少动态特性分选数量的目的。针对动态特性分选数据量大直接聚类效率低下的问题,提出了依据放电曲线阶段性特征的特征值提取方法,实现特征向量维数少且能准确表达电池相似程度的目的。算例结果表明所提方法的有效性。(2)建立了单个退役电池组参与新能源消纳的经济评估模型。模型中不仅计及了退役电池的容量循环衰减和效率衰减,还考虑了电池静置荷电状态(State of Charge,SOC)与日历衰减的影响,建立了较为完备的评估模型。评价指标除了采用平均收益对退役电池组参与新能源消纳的经济性进行评估外,还增加了容量利用率对退役电池组的一致性进行评价。算例仿真证明,考虑日历衰减和SOC关系,总收益和平均收益均有所下降,对电池组的评估更加完善。(3)提出了多个不同特性退役电池组的经济调度模型。模型中将各电池组不同特性通过退化成本和效率损失成本计及在目标函数之中,以各电池组的输出功率为决策变量,进行电池组间的协调调度;对于组内的单体电池的调度,提出依据各电池的放电时间进行调度的原则,实现了从组到单体的分层调度。仿真结果表明,考虑不同特性电池组进行优化调度经济性更优。综上所述,本文围绕退役电池利用过程中的问题展开研究。提出了考虑多参数多阶段动静态特性的分选方法并建立了单组退役电池参与新能源消纳的评估模型和多组不同特性退役电池的优化调度模型,实现高效利用退役电池的目标。该研究能够为退役电池的资源化、合理化利用提供依据。


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