基于优化支持向量回归算法的锂离子电池可用容量估计

为了解决当前基于数据驱动的锂离子电池可用容量估计算法存在的老化特征提取不准确、可用容量衰退趋势跟踪精度低以及模型参数寻优耗时长等问题,本工作探究了一种基于优化支持向量机回归算法,用来对锂离子电池的可用容量进行准确估算。首先,通过分析锂电池老化数据,提取了电池容量增量曲线峰值以及峰值对应电压作为表征电池老化状态的特征因子,通过皮尔逊相关系数分析了特征因子的合理性;随后,选用麻雀优化算法完成支持向量机回归算法的核函数参数寻优,并基于优化后的支持向量机回归模型实现了电池可用容量的准确估计;最后通过对比不同核参数寻优算法验证了麻雀优化算法在参数寻优方面的先进性,并通过与传统支持向量机、高斯过程回归、长短期记忆网络等算法估计可用容量对比,验证了模型的精确性。结果表明:本工作建立的优化支持向量回归模型,能够有效追踪锂离子电池的衰退轨迹,实现对电池可用容量的准确估计,并且在不同电池上取得了较好的估算结果,可用容量最大估计误差低于2%。

基于不同工况下的锂离子电池可用容量预测模型

锂离子电池是诸多设备的主要动力能源,在不同工况下对锂离子电池可用容量的准确预测十分关键。针对目前Peukert方程只能应用于恒温恒流放电情况下可用容量预测的局限性,本工作提出了一种基于不同工况下的锂离子电池可用容量预测优化模型,通过改进Peukert方程并提供合理的系数生成方法,实现了在变温度和倍率条件下对可用容量的准确预测。并通过实验测试了锂电池在不同温度和放电速率下的放电性能,拟合了电池容量保持率与电池平均温度的曲线,使用Arrhenius方程进行分析,通过最小二乘法确定了方程中的参数,根据预测优化模型进行了各种放电情况下的计算,验证了所提出的等效容量方法可以准确预测电池的实际放电容量。最后,利用预测优化模型和实验验证了温度对电池容量的影响,得出当环境温度高于25℃时,电池容量对放电速率的影响较小;当环境温度低于25℃时,温度对电池容量有显著影响,呈现出先下降后随着放电速率增加而增加的趋势的结论,结果说明了电池的平均温度对其容量有较大影响,但高温对电池容量的影响较低温小,需引入温度补偿系数k来考虑平均温度对电池容量的影响。

多类型电动汽车电池集群参与微网储能的V2G可用容量评估

定义了"V2G可用容量"概念,表征电动汽车(EV)电池集群基于车电互联(V2G)技术作为储能元件参与微网运行调控时的动态能量平衡能力。提出同时引入私家EV电池群集、公交EV电池集群和梯次利用EV电池集群参与微网V2G服务的方案。在实现不同时段EV电池集群容量变化的有效表征基础上,针对微网中的多类型EV电池集群,分别从管理模式、行为特性、配置参数等多个方面进行深入分析,提出各集群V2G可用容量的实时评估模型,为目标微网系统能量优化调控策略的制定提供有效依据。以浙江温州南麂岛风光柴储分布式发电综合系统为例,分析所提方案及评估方法的可行性和有效性。

最大可用容量和内阻实现锂离子电池快速筛选

针对目前锂离子电池初筛选方法存在耗时久、计算量大等问题,提出了一种快速获取电池最大可用容量和欧姆内阻的方法。通过该方法获取欧姆内阻:建立电池一阶RC等效电路模型;对电池进行一次动态工况放电实验;利用带遗忘因子的递推最小二乘法辨识模型欧姆内阻。最大可用容量是利用动态工况放电前后电量阶跃值和电池荷电状态(S OC)差值关系估算获得。通过实验测试验证了所提出方法 ,最大可用容量估算误差不超过1.3%,欧姆内阻估算误差不超过3%。将该方法用于电池筛选中,实验结果表明筛选时间相比传统筛选方法缩短了三分之一。该研究对锂电池初筛选有一定的实用价值。

结构化对等网中平均可用容量的分析

为了描述对等网中的可用容量,引入了平均可用容量的概念,分析了应用层图的特性对于对等网可用容量的影响。网络的平均可用容量被定义为用节点和边的平均空闲容量为参数的严格单调增函数。对一个在均匀流量模型下的网络,发现了决定平均可用容量的参数可以用图的出度与平均距离表示,提出了deBruijn图是一个使平均可用容量最大化的渐近最优选择。证明了当图的出度大于1时,平均可用容量存在一个不可达的上界。

考虑配电网馈线可用容量的负荷点可靠性区间分析

针对配网系统可靠性和负荷变化的不确定性,提出了一种以负荷点可靠性指标为核心的基于最小路法的可靠性区间分析法。该算法利用最小路法,将配网系统元件进行分类,使其既能够快速求取负荷点的可靠性指标,又能得出系统可靠性指标。同时还引入了可用容量的概念及详细定义,并在进行负荷点可靠性指标分析时,考虑馈线可用容量约束条件。算例计算验证了该方法的有效性和实用性。

基于支路可用容量熵的概率静态安全分析

针对接有大规模风电的电网,结合概率潮流计算,引入熵的概念,从支路可用容量的角度来描述不同支路开断后对系统造成的影响,提出了一种基于支路可用容量熵的预想事故排序指标和基于多场景下的预想事故排序方法,进而提高系统静态安全分析速度。通过IEEE-118节点系统进行仿真计算,结果表明该方法能准确地发现系统潜在的薄弱环节,并大大缩短了静态安全分析时间,为电力运行人员提供可参考的信息。

基于功率缺额和可用容量的可靠性优化分析模型

针对现有可靠性优化模型对网络拓扑结构和支路容量约束考虑的不足,在网流模型的基础上,采用交流潮流方程描述支路电气参数,可对系统运行中出现的电压越限状态进行校正,并考虑随机故障对系统可靠性的影响,引入可用传输容量概念,对支路传输容量及发电机容量约束进行修正,建立了以功率缺额最小为目标的可靠性优化分析模型。该模型充分考虑了电力系统可靠性与电网结构、设备停运率、设备修复率、负荷水平等因素的密切联系,反映了系统的实际运行状况。通过算例验证了该模型的有效性。

铅酸蓄电池可用容量分析方法研究

为了准确地了解铅酸蓄电池的可用容量,研究了电解液密度与蓄电池可用容量的关系。制作样品电池,进行了各种倍率放电试验,对试验数据进行了分析研究。结果表明蓄电池放电容量、可用容量与蓄电池电解液密度之间均存在线性关系。因此,通过分析蓄电池电解液密度可以准确判断蓄电池可用容量,并可用过渡法对蓄电池不规律放电时的可用容量进行分析判断。

基于可用容量估算和电量增量曲线的安时积分荷电状态估算方法

荷电状态(State of Charge, SOC)估算是电动汽车电池管理系统的重要功能之一,安时积分因其计算简单、不依赖具体电池模型的优点而广泛应用于SOC估算,但电流传感器的累计误差和电池可用容量误差会使SOC估算误差越来越大。从导致安时积分估算误差的原因出发,首先利用最小二乘法对电流传感器进行校准,然后利用温度和可用容量的关系对电池包可用容量进行估算,最后利用电池包充电过程中的电量增量(Incremental Capacity, IC)曲线对估算的SOC进行修正。通过长时间不同温度下连续动态压力测试(Dynamic Stress Test, DST)工况放电-恒流充电的不完全充放电实验,结果表明改进后的安时积分SOC估算误差在充放电过程中不超过4.1%,充电修正后的误差不超过3%,得到了比较精确的估算结果。

基于优化高斯过程回归算法的锂离子电池可用容量估算

为了解决应用数据驱动算法估算锂离子电池可用容量时存在的电池老化特征提取不准确、可用容量衰退趋势跟踪精度低及模型要求训练数据量大等问题,提出一种基于优化高斯过程回归算法的锂离子电池可用容量估算方法,实现锂离子电池强非线性全衰退过程可用容量精确估算。首先,提取电池表面平均温度、容量增量曲线峰值及峰值对应电压作为表征电池老化状态的健康因子,通过灰色关联度分析法和熵权值法对所选健康因子进行合理性评估;然后,用2个单一核函数构造高斯过程回归算法复合核函数,并利用鲸鱼优化算法完成复合核函数的参数寻优,基于优化后的高斯过程回归模型实现锂离子电池可用容量估算;最后,通过对比不同核参数寻优算法,证明鲸鱼优化算法在参数寻优方面的先进性,并通过与传统的高斯过程回归、支持向量机、径向基神经网络等机器学习算法进行可用容量估算对比,证明模型的有效性。研究结果表明:基于复合核函数和鲸鱼优化算法参数寻优可以有效改善高斯过程回归模型性能,所建立的优化高斯过程回归模型能够基于较少训练数据实现电池容量的精确估算,并能够有效追踪锂离子电池非线性长周期衰退趋势;对不同电池数据也具备较好的自适应能力,可用容量估算最大误差低于1.56%。

基于改进容量增量分析法的锂电池可用容量估计

针对动力锂电池在使用过程中难以高效准确估计其衰退后可用容量的问题,提出一种不依赖滤波算法的容量增量分析法获取不同型号电池的容量衰退特征,并基于数据驱动的方法搭建可用容量估计模型。首先,分别分析低通滤波与小波滤波在获取容量增量曲线中存在的问题,并对比差分电压值在1、10、20、50 mV时容量增量曲线的形态。其次,采用移动方差算法对不同电压差分值下容量增量曲线的波动性做出评价,确定出峰值特性明显且平滑的容量增量曲线。提取曲线的峰值作为动力锂电池的老化特征,运用斯皮尔曼相关性系数验证老化特征与电池老化状态之间的相关性。然后,引入门控循环单元建立锂电池的可用容量估计模型。最后,将不同老化测试条件下的2类电池老化数据集用于模型验证。研究结果表明:所建立的估计模型能够有效估算锂电池全寿命循环内的可用容量值,2组数据集中测试结果的相对误差除个别值外,多数相对误差值在2%以内;数据组1中,分别选取电池1和电池3测试数据的前50%为训练数据,后50%为测试数据,训练结果绝对误差稳定在0.05 A·h左右,测试结果绝对误差在0.04 A·h左右;对电池2与电池3的全寿命循环可用容量做出估计,结果相对误差稳定在2%左右;数据组2中对电池5、电池6和电池7的全寿命循环可用容量估计结果的相对误差整体亦在2%以内;且模型能够对锂电池循环过程中出现容量再生现象的循环做出4%以内的准确估计,显示出良好的估算精度和泛化能力。

计及暂态稳定约束的可用传输容量计算

以摇摆曲线的失稳轨迹在对应时间段上的积分值作为确定暂态失稳程度的判据,将计及暂态稳定约束的可用传输容量计算问题等值变换为常规最优潮流问题。克服了由于引入暂态稳定约束引起的雅可比矩阵及海森矩阵的计算困难,因此可采用具有二阶收敛性的直接非线性原对偶内点算法求解该模型。此外, 该文首次提出了暂态稳定约束最有效部分的概念,减少了在每次迭代过程中雅可比矩阵及海森矩阵的计算量,提高了算法的计算速度和收敛性,并通过算例证明了本算法的正确性和有效性。

可用输电容量协调决策的多目标机会约束规划模型与方法

如何合理考虑电力系统内各区域间输电容量的相互制约关系,对网络容量进行优化协调利用,以确保系统安全可靠运行是可用输电容量决策有待解决的重要问题。在此背景下,通过多目标规划对系统各个部分的输电容量进行同步协调决策,以确保最终得出的决策方案不会超出网络承受负载的能力,并避免由于局部输电容量利用过度而导致的整个系统可用输电容量明显下降的问题。首先,以各个区域间联络线累加功率最大为目标,考虑系统安全约束,构造了以最优潮流为基础的输电容量决策的机会约束规划模型,如此得到的最大输电容量中已经预留了适当的输电容量裕度。然后,采用随机潮流嵌入多目标差异进化算法的方法来求解所发展的优化模型。最后,以IEEE 118节点系统为例,说明了所提出的模型和方法的可行性与有效性。

可用传输容量计算的分层算法研究

电力市场环境下,可用传输容量(ATC)表示线路可用于交易的剩余容量,其计算评估是电力市场顺利运行的重要问题之一。提出采用Benders分解算法分主从2层计算ATC值。主层表示稳态约束,从层中的每个预想事故均可单独求解,从而有并行计算的可能性。经IEEE30节点系统算例检验本算法精度高,性能优于分布系数法。

基于区间规划的可用传输容量计算方法

区域间可用传输容量是保障系统安全的指标之一。在电力市场环境下,发电机报价的不确定性将给电网可用传输容量计算带来很大偏差。文中基于区间数理论,引入了广义报价的新理念,详细分析了广义报价作用下的发电序位决策方法,构建了不确定性的电网可用传输容量计算新方法。该方法可方便地求解不同市场购电期望水平下不确定性的电网可用传输容量,为电网决策人员分析安全裕度空间提供风险决策的依据。最后通过算例验证了该计算方法的可行性和优越性。

基于小干扰稳定约束可用传输容量的计算

小的干扰能够引发电力系统发生低频机电振荡,因此小干扰稳定是限制电力传输容量的主要因素之一。文中提出了一种基于小干扰稳定约束改进二阶连续潮流可用传输容量的计算方法,通过特征值的灵敏度指标重新调度发电出力,以改善电力系统的小干扰稳定性;针对发电机或传输线达到极限是一个非线性的现象,提出改进的二阶连续潮流可传输容量的算法,利用一阶指标中的附加信息来克服其线性不好的弱点,并通过控制变量的灵敏度计算减少了二阶连续潮流的搜索范围。新英格兰10机39节点系统的计算结果表明了用该方法计算ATC的有效性和可行性。

基于交易空间的可用传输容量计算方法

区域间可用传输容量是保障系统安全的指标之一。结合安全经济调度和连续潮流方法,建立了电力市场环境下区域间可用传输容量计算的新方法。在连续潮流计算过程中,每步迭代以购电费用最低为优化目标,以断面(线路)有功潮流最大为迭代方向。该方法不仅具有常规连续潮流方法的优点,而且增加的优化环节能够实现有功优化,同时又具有较好的收敛性和计算速度,计算结果更贴近系统运行的实际情况,帮助引导电力交易。最后以算例验证了该计算方法的可行性和优越性。

锂离子电池组可用剩余容量的估算方法

锂离子电池的可用剩余容量是电池管理系统(BMS)中一个重要参数,为精确计算电池的可用剩余容量,提出了一种新型的估算锂离子电池可用剩余容量的方法,利用开路电压法与智能估算方法相结合估测电池的SOC,得到锂离子电池SOC的实际值和估测值,经过比较,能很好的反映出电池随老化程度及其他条件的改变而发生的可用剩余容量变化。

基于支持向量机的电力系统临界割集暂态稳定可用传输容量快速预测

传统的稳定裕度在转化为电力系统控制措施时比较困难,针对这一不足,提出了基于临界割集暂态稳定可用传输容量(TATC)的暂态稳定裕度表征方法。在此基础上,为了实现TATC的在线快速计算,进一步提出了基于支持向量机(SVM)的TATC快速预测模型。IEEE10机39节点仿真结果表明,相对于临界切除时间,TATC能够从控制的角度对系统的暂态稳定裕度进行更加细致的划分,便于电网运行人员根据TATC结果快速制定出有针对性的预防控制和紧急控制措施。同时,所提TATC预测模型,在200个样本规模下的预测准确率在97%以上,并且随着样本规模的增加,模型预测准确率有着进一步的提升空间,具有良好的在线应用前景。