为有效地降低园区综合能源系统(park integrated energy system,PIES)碳排放量,保证PIES供能的可靠性与经济性,考虑电−气−热多类型储能季节特性,提出电动汽车(electric vehicles,EV)参与的PIES季节性低碳经济调度方法。首先,考虑分布式电源出力不确定性,建立PIES碳流动态平衡方程,分析EV季节性运行特性,建立长期储气设备为跨季节性储能数学模型,构建多类型能量存储模型,估计PIES典型年供需匹配度;其次,将年度碳排放配额按季节进行碳交易折算,建立季节性阶梯碳交易机制,保证年度碳排放量满足碳配额要求。最后,综合考虑跨季节性储能调度总运行成本及碳配额匹配度,建立季节性PIES低碳经济调度模型,分析典型季节场景调度的经济性与低碳性。算例结果验证了引入跨季节性储能和EV并采用季节性调度方法对PIES低碳经济运行有积极影响。
针对退役动力电池梯次用于电力系统等领域存在初始参数不一致、筛选重组复杂等问题,提出一种基于退役动力电池模组静动态特性的阶梯式筛选方法。首先,构建退役动力电池模组端电压、荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)及循环次数等参数间的关联特性,以电池模组内阻、剩余容量作为表征参数,采用密度权重Canopy改进的K-medoids聚类方法对外部特性参数相近的电池模组进行初次筛选;其次,将电池模组SOH动态一致性特性曲线作为表征对象,对其进行再次筛选;最后,采用非参数Bootstrap概率方法解析阶梯式静动态筛选下退役动力SOH估计的置信区间,评估动力电池模组筛选精度。结果表明,该文所提方法可将电池模组的筛选精度至少提高6.2%,为退役动力电池大规模筛选及梯次利用奠定理论基础。
为了有效地降低综合能源系统(integrated energy system,IES)碳排放量,解决退役动力电池梯次利用中存在的安全问题,提出了退役动力电池应用于IES的低碳经济调度方法。首先,提出基于置信区间估计的退役动力电池重构储能系统(reconfiguration energy storage system,RESS)可靠性评估方法,并设置合理的充放电安全阈值,提高退役动力电池运行的安全性;其次,追踪退役动力电池的碳耗特性,建立退役动力电池梯次利用于IES全过程的碳排放成本模型;最后,引入阶梯式碳交易模式,建立IES碳排放成本及运行成本模型,并考虑分时电价阶段性地调节梯次利用电池的安全阈值实现IES低碳经济调度。通过多场景仿真分析验证了退役动力电池梯次利用于IES的调度方法能有效降低系统的碳排放和成本。
针对电池电气特性与热特性之间复杂的耦合关系、温度对电池功率性能的影响以及荷电状态(state of charge,SOC)、温度状态(stateoftemperature,SOT)与峰值功率状态(state of power,SOP)之间的复杂关联等问题,该文提出一种考虑电热耦合特性的电池模组多状态协同估计方法。首先,分析电池电气特性与热特性之间的耦合关系,将分数阶等效电路模型与集总参数双态热模型结合,构建电池模组电热耦合模型。其次,针对电热耦合关系需要准确的SOC与SOT来维持的问题,采用自适应扩展卡尔曼算法(adaptive extended Kalman filter,AEKF)实现电池模组SOC与SOT估计。最后,分析不同状态之间的关联特性,将电池的SOC、SOT引入到多约束条件下的峰值SOP估计中,实现电池模组多状态协同估计,提高电池状态估计的准确性。仿真结果表明,所提方法在SOC初始误差为20%情况下,能够快速收敛至真实值,且均方根误差在0.52%以内,核心温度与表面温度估计误差分别在0.36和0.31℃以内。在40℃时,核心温度约束起作用,峰值功率估计结果显著降低,为动力电池的实时安全监控提供了有力保障。
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。
