地铁混合储能系统及其功率动态分配控制方法

针对城市地铁制动能量瞬时大功率、短时大能量等引起的牵引网电压安全问题,提出采用超级电容-锂电池组成双DC/DC架构的混合储能系统进行制动能量吸收。通过引入制动电阻辅助分流,研究采用电压分级的方法实现混合储能系统中超级电容、锂电池以及制动电阻的启停控制;同时根据一阶低通滤波法以及基于超级电容荷电状态的动态滤波常数调整方法,优化超级电容组和锂电池组的输出功率,并在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明该控制方法可以有效抑制牵引网电压的波动,同时提高了混合储能系统整体性能和性价比。

轨道交通车辆再生制动能量及利用率的仿真研究

介绍了锂离子电池储能系统在轨道交通再生制动能量回馈利用中的应用。为了确定电池储能系统的容量和功率等级,建立了再生制动能量的计算模型。通过该模型可以对单辆车的再生制动能量进行仿真计算。在此基础上研究了车辆再生制动时直流牵引网络的能量传递模型,分析了其它车辆运行状况对再生制动能量利用率的影响。并且以广州地铁4号线为例进行仿真研究,验证了轨道交通再生制动能量仿真模型的正确性,为电池储能系统的应用奠定了基础。

基于LabVIEW的电源监控平台设计与实现

为了实现对多台并联运行大功率开关电源的实时监控,利用NI公司的编程软件LabVIEW和数据采集卡PCI-6221,设计了一个电源监控平台,实现了多台电源信号的转换、采集、处理、显示等功能。实际运行结果表明,该电源监控平台能够有效实现2台电源的实时监控,并具备扩展到同时监控20台电源的功能。

基于电池SOE预测电动汽车的续驶里程

提出采用电池能量状态(SOE)估算以提高电动汽车续驶里程预测的精度。在基本SOE定义的基础上,引入热能参数对数学模型进行修正,结合车辆质量、行驶阻力、电池组性能及行驶工况等影响因素,研究电动汽车供需功率模型,建立基于SOE的续驶里程预测方法。标准循环测试工况验证表明:该方法的精度比传统方法提高了4.09%,预测结果更接近实际值。

地铁制动能量回收的混合储能系统及其参数设计

混合储能技术兼具能量型器件和功率型器件的优势,适用于地铁制动能量的回收利用。介绍了基于地面储能方式和双DC/DC架构的混合储能系统。研究了双向DC/DC变换器、锂电池组和超级电容组的参数设计方法,并采用MATLAB软件搭建仿真模型,与单一储能系统进行了控制效果、经济性的对比分析。结果表明:所设计的混合储能系统使牵引网电压在整个制动过程中均处于安全范围,系统投资成本和体积质量较小,性价比优势突出,同时实现了应急工况下备用电源的作用,验证了混合储能系统及其参数设计的合理性。

城市轨道交通储能系统及其应用进展

城市轨道交通车辆再生制动产生大量再生电能,引入储能系统回收再生电能并进行循环利用,是未来建设节能型社会的要求与发展方向。本文针对城市轨道交通系统中的储能系统,首先,介绍了飞轮、超级电容、锂电池等储能系统目前国内外的应用情况;其次,比较了三者的性能和经济性,提出了超级电容-锂电池结合的经济性储能模式;最后,介绍了几种常见的储能装置控制策略,并结合近期储能系统的研究进展,指出了未来储能系统关键技术及其发展方向。

锂离子电池热模型的研究现状

阐述了锂离子电池热模型的基本理论。根据电池热性质的研究,将热模型分为宏观与微观热源模型,进行阐述与分析,指出宏观热源模型对研究电池整体温升的适用性及微观热源模型对电池分布式温度的预测性。探讨不同热模型对电池热管理等方面的指导意义。

基于LTC6803-4的电池管理系统信号采集技术研究

为延长储能系统电池使用寿命和降低电池使用成本,开发了基于LTC6803-4的电池信号采集单元。采用LTC6803-4解决了电池管理系统中电压信号采集电路复杂的问题,独立电源给芯片供电能够实现掉电情况下的电池状态监控,而可扩展的电路结构实现了温度信号的采集,并借助双重霍尔电流传感器实现了电流信号的精确采集,标准电池包的数据通过CAN总线传输到集中控制单元进行数据处理。从硬件结构和软件编程两方面做了详细讨论,性能测试表明,电池管理系统信号采集单元性能稳定,精度高,能够为电池均衡、荷电状态估算和集中监控提供精确数据,完全能够满足实际需要。

动态冰蓄冷系统的经济最优控制策略研究

介绍了动态冰蓄冷系统的制冷机组优先、融冰优先、定比例控制和优化控制几种控制策略,通过对各个时段冷负荷融冰需求进行优先度排序,提出动态冰蓄冷系统的经济最优控制策略并实现了计算机自动分析,最后以某建筑为例对比不同控制策略下运行费用。经济最优控制策略可以确保空调系统满足冷负荷需求,并有效降低其运行费用。

电池SOE估算法及在电动汽车工况下的应用

采用电池剩余能量状态(SOE)作为估算对象以提高预测的准确性。基于SOE的传统定义,分析充放电过程中电池能量消耗的形式及对SOE估算的影响,研究不同放电倍率下可用总能的修正模型,并提出一种改进型SOE估算方法。NEDC、FUDS两种标准工况电动汽车的实验验证表明:改进型SOE算法的误差比传统SOE估算方法分别缩减4.6%和6.7%,可提高实际电池SOE估算的精度。

工作温度对磷酸铁锂电池SOC影响及研究进展

储能电池在新能源并网、新能源汽车等产业领域发挥着重要作用,为了对电池进行有效地控制与管理,需要配备必要的电池管理系统,电池荷电状态(SOC)是其中最为重要的一环。磷酸铁锂(Li Fe PO4,LFP)电池SOC与多个影响因素密切相关,呈强非线性,本文重点归纳温度对磷酸铁锂电池SOC的影响。首先将工作温度对开路电压、实际容量、充放电效率、自放电率及电池老化等电池特性的影响进行归纳总结,随后通过对工作温度的影响规律进行分析、总结和归纳,基于经典"开路电压+安时积分"法将温度参数直接或间接引入到SOC的实时估算模型中,得到考虑温度参数的新模型,进而提高电池SOC的估算精度。

复合储能对提升太阳能利用率的仿真研究

针对太阳能分布式微网输出功率间歇性及不可控性的应用瓶颈,提出了将多种储能形式(储电、储冷、储热等)高效集成应用的多能态复合储能技术,以实现可再生能源供给和用户多样化能源消费需求之间的高效调控。为了确定复合储能系统的容量和功率等级,利用MATLAB等软件建立了太阳能分布式微网系统的数学模型。该模型可通过输入地区和日期对太阳能逐时辐射强度、光伏发电和光热产热的能量进行仿真计算。以广州某宾馆为例,计算了夏季太阳能分布式微网的输出,并与用户多种能源负荷进行了对比分析,为多能态复合储能系统应用提供了数据基础。建立了节能与经济2方面的评价指标,对太阳能分布式微网进行了优化分析,结果表明,利用复合储能在综合提高微网系统节能率的同时,减少了系统的投资回收期。为可再生能源的应用发展提供了有益探索和尝试。

锂离子电池容量衰减机理研究进展

容量衰减与电池循环寿命直接相关。导致锂离子电池容量衰减的原因主要包括:固体电解质界面膜(SEI)的增长、电解液的分解、电极材料结构破坏、活性物质的溶解和相转变等。过充过放电、不良的储存或使用温度等外部因素也会导致电池容量衰减。本文综述了近年来锂离子电池容量衰减机理的研究进展。

电梯再生电能的储能回收控制策略研究

电池储能是电梯再生能量回收利用的有效方式,针对应用中储能系统容量优化问题,基于回馈电能功率/能量以及变换器电压等约束条件确定电池组边界条件。在此基础上,通过引入制动电阻辅助分流以及电压动态调整的方法,研究了吸收释放再生电能过程的控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。仿真结果表明该控制方法可在稳定直流供电网电压的前提下实现再生能量的高效利用,同时有效减少电池系统容量和成本。

储能技术在太阳能分布式冷热电联供中的应用

太阳能分布式冷热电联供是可再生能源和分布式能源的重要发展方向,储能技术是解决其中并网稳定性和供需不平衡的关键。本文介绍了储能技术发展状况,并针对太阳能分布式冷热电联供系统,从系统结构和运行控制两方面出发,分析了储能系统在各子系统中的应用及作用;探讨了运行模式和控制策略的特点和差异性,为太阳能分布式冷热电联供的推广以及储能技术的应用提供参考。

基于遗传算法优化的动态冰蓄冷负荷预测

本文中利用时间、大气干球温度、环境温度、太阳辐射强度、t-1时刻的系统冷负荷和t-24时刻的系统冷负荷作为输入变量进行建模预测。本文充分利用遗传算法的全局搜索的优势以及BP神经网络精于局部精确搜索的特性,采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化神经网络算法各因子的初始权重,充分达到了两种智能算法有机结合,达到了优势互补的目的。结果表明,遗传算法和神经网络的有效结合显著提高了预测精度,证明了这种方法的有效性和可靠性,为指导动态冰蓄冷空调系统负荷预测和提高预测精度提供了新途径。

1500V城市轨道交通锂电池储能系统的应用

针对现阶段城市轨道交通车辆采用电阻消耗再生制动电能带来的隧道温升、车体质量增加、能量浪费等问题,对城市轨道交通用再生制动锂电池储能系统进行研究,分析其工作原理、结构及功能,并提出锂电池储能系统充放电控制策略。以广州地铁4号线为例进行了仿真,仿真结果表明,锂电池储能系统可以有效抑制牵引供电网的电压波动。

基于ARM的串联电池组均衡系统设计

为解决串联电池组在循环充放电过程中不一致性逐渐加剧造成的整个电池组的性能下降和寿命缩短的问题,提出了以STM32系列ARM为核心的串联电池组全程动态均衡系统。该系统具有独立的补电均衡和耗散均衡控制模块,实现了电池在充放电全过程中的动态均衡,提高了均衡效率,缩短了均衡时间,同时解决了目前常用均衡方案发热量大,能量消耗大的问题。

流动风阻网格模型与热仿真设计方法优化动力电池模组结构的研究

风冷系统因结构简单、成本低等特点,在热管理系统中占据重要地位。目前常规的风冷热管理设计方法存在重复性工作多、设计时间长的缺点。本文提出空气流动风阻网格模型结合热力学模型仿真的设计方法,先采用空气流动风阻网格模型获得优化的电池结构,再采用热力学模型进行仿真求解,获得优化的电池模组的流场和温度场分布特性。仿真结果验证了优化结构的准确性。优化结果表明,“C”字形结构更有利于提升模组内单体电池冷却效果的一致性,并且优化后的“C”字形结构进一步提升了电池模组内单体电池温度场的一致性。此外,计算结果发现模组内空气流动方向为上进下出时可进一步降低模组内单体电池的最高温度,提升单体电池温度场的一致性。

含复合储能的冷热电联供系统多目标运行优化研究

冷热电联供(combined cooling,heating and power,CCHP)系统是分布式能源系统发展的主流趋势,针对CCHP系统的能量调度问题,提出了储电、储热相结合的复合储能技术;为实现CCHP系统的运行优化控制,建立了CCHP系统拓扑架构、系统模型、多目标函数及约束条件,采用线性加权和法将多目标函数转化为单目标函数,利用遗传算法进行优化求解,并与不含复合储能的CCHP系统进行对比分析。结果表明:将复合储能引入CCHP系统,能有效降低系统运行成本和一次能源消耗量,提高系统节能率和削峰填谷能力,为CCHP系统的优化运行策略提供了较好的参考方法。