基于双向半桥LLC谐振变换器的退役电池组均衡方法

退役电池在储能应用过程中,由于其较大的不一致性问题会导致退役电池组出现过充或过放现象,从而限制电池组整体的容量甚至引起热失控,造成安全隐患。针对以上问题,设计一种基于双向半桥LLC谐振变换器的有源均衡电路。该均衡电路通过开关阵列与隔离型双向半桥LLC谐振变换器的相互配合,能够实现单体电池与电池组整体之间的能量传递,使退役电池组中各单体电池达到能量平衡。另外,为进一步提高均衡器的均衡速度及精度,提出一种联合电压与荷电状态(SOC)共同作为均衡变量的多状态均衡控制策略。依据电池组当前不同的能量状态,在电池组静置、充电及放电3种不同状态下,分别采用不同的均衡变量以及对应的均衡策略,从而实现电池组的快速均衡。最后,通过搭建小型的均衡实验样机对6节串联电池进行均衡实验,实验结果表明,所提均衡方法具有较快的均衡速度及较好的均衡效果。

基于退役电池分级互备自适应控制的一次调频

目的“双碳”目标下新能源大量并网导致电力系统等效惯量降低、电能供应不确定性增加,给电网频率安全带来挑战。电池储能响应快速、调节灵活,近年来在电网调频中得到广泛关注。考虑到目前新能源汽车发展迅猛,随之而来的是汽车电池大量退役,计及电池配置成本问题,本文开展如何在安全使用的前提下,充分利用退役电池参与到电网调频应用的研究。方法首先,构建退役电池参与电网一次调频的AGC模型,并分析退役电池充放电深度对其剩余寿命的影响,确定其运行的SOC阈值范围;其次,通过设计出力比例系数,将虚拟惯性和虚拟下垂优势最大化,同时以退役电池SOC为切换条件进行分级自适应控制;然后,引入频率偏差分配系数使另一组退役电池参与备用配合,避免一组电池频繁切换充放电状态损耗电池剩余使用寿命;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,设置多组参数并对比。结果仿真结果证明,合理利用退役电池能够有效替代新电池参与到电网调频控制中,对电网频率的稳定性及安全运行提供有效支撑。结论本文所提方案中,退役电池能够有效降低电网最大频率偏差,避免电池SOC越限及频率二次跌落。同时,该方案显著减少了退役电池在负荷波动时的充放电切换次数,有利于延长退役电池剩余使用寿命。

基于能量分配的退役电池组均衡方法

针对退役电池组存在明显的不一致性问题,提出一种高效的可重构的均衡电路,该电路可以接入或旁路任意电池,以满足多个电池同时均衡的需求。在此基础上提出一种基于能量分配的均衡方法,通过非线性规划遗传算法求解各单体电池每个周期能量分配比例,从而计算出单体电池接入时长。同时在均衡过程中动态控制开关保持电池组接入电池数量固定,能有效避免可重构均衡电压波动大的问题。在MATLAB/Simulink搭建仿真模型验证,结果表明,与传统可重构均衡方法相比,所提方法在均衡过程中可以有效地保持电池组电压的稳定;与传统求解能量分配比例方法相比,所提求解方法在充电和放电状态下均衡时间分别减少约12.31%和13.39%,验证了方法的有效性。

基于脉冲电压频域特征和内阻的退役电池快速初步分选策略

随着新能源产业的发展,越来越多的退役电池如何处理成为了一个急需解决的问题。磷酸铁锂电池由于高能量密度及安全性的优点被广泛应用于汽车及储能场合,是现有退役电池中的主流之一。退役磷酸铁锂电池的二次利用场景是根据电池的健康状态、内阻等状态进行评估的,但是这个过程耗费大量的时间。本文提出利用脉冲过程电压的频域特征作为估计健康状态的健康特征,然后利用随机森林回归算法实现了健康状态的快速估计,这极大的缩短了退役磷酸铁锂电池分选的时间。在此基础上,本文提出利用基于高斯分布的异常参数识别方法评估异常内阻退役磷酸铁锂电池。通过实验验证,选取的15节磷酸铁锂电池中健康状态估计的最大误差为6%,且能够有效的筛除内阻与SOH不匹配的退役磷酸铁锂电池。

基于全寿命周期内经济收益最大化的退役电池储能容量配置方法研究

为实现新型电力系统内退役电池梯次利用最大化,段对进行容量配置优化。首先提出基于雨流计数法和等效循环寿命法的退役电池寿命评估方法,然后基于削峰填谷的应用场景提出一种退役电池全寿命周期储能系统容量配置方法,其综合考虑到低储高放收益、碳减排收益、延缓电网升级收益、初始投资成本以及运行维护成本等因素,并采用粒子群算法求解。最后由算例结果得出结论,该容量配置方法既能有效提高退役电池储能系统的经济收益,又延长了储能系统寿命。

基于退役电池梯次利用的分组开关均衡研究

退役电池梯次利用存在不一致性问题,直接使用会降低电池寿命,甚至可能造成安全隐患。针对该问题,设计了一种基于单电感的分组开关均衡电路。基本原理是根据电路工作状态对开关进行分组,通过控制不同开关组中某个开关器件的通断实现能量传递;基于传统极值均衡策略提出“单体成组”均衡策略,根据电池荷电状态(SOC)的变化进行均衡和分组。该电路具有开关器件少、结构简单且易于控制的优点;改进的均衡策略可减少均衡过程中开关器件的数量,有助于缩短均衡时间、降低能量损耗。针对均衡电路和均衡策略进行仿真,结果表明所提策略在均衡速度和效率上都有提升,所提方案能有效改善电池的不一致性。

基于退役电池筛选的综合评价方法研究

退役电池作为储能系统、低速电动车等领域的主要动力来源,其筛选成组时需满足内阻、电压、容量等各种特征参数相似。而如何客观、准确地获取综合性能指标值是其合理筛选成组的重要保障。以NCR18650B退役电池为研究对象,获取其初始剩余容量、欧姆内阻、极化内阻电容等参数为综合评价指标。基于熵权法分析各因素对退役电池的影响程度得到各指标权重,再与灰度关联分析法相结合,对数据进行归一化处理与关联度计算,建立退役电池综合性能评价体系,完成退役电池间的筛选。最后将筛选成组的退役电池进行循环充放电测试,得到其容量衰减图,验证该综合评价方法的可行性。

退役电池快速检测分类方法研究

随着大量锂离子电池从电动汽车上退役,对退役电池快速检测的研究迫在眉睫。针对传统方法因初始状态差异,导致电池在二次利用前的一致性检测时间较长问题,基于电池充电曲线提出了一种快速测试方法。通过将电池充电至截止电压保证电池具有相同的初始状态,而无需进行将电池放空以保证初始状态相同这一步骤,测试时间仅为电池完整充放电时间的12.5%,检测效率提高;提取特征后采用融合Canopy的K-means++聚类算法在NASA数据集和实验室电池上进行验证,聚类准确度达80.5%,证明了设计的快速测试方法的可行性。

基于谱聚类的退役电池一致性评估方法研究

随着新能源汽车报废潮的到来,大量退役动力电池亟待梯次利用。传统方法采用K-means对退役电池进行一致性评估及重组。相比K-means,谱聚类是一种在处理非凸数据、高维数据和噪声方面具有优势的聚类算法。现使用谱聚类和K-means两种聚类对梯次利用的电池一致性评估进行探究和对比,结果表明,谱聚类的聚类准确率达69%,高于K-means聚类,在对小样本电池进行分选时更具优势,证明了基于谱聚类的技术方案的合理性和优越性。

基于年净收益最大的退役电池储能容量配置方法研究

为了退役电池储能系统在园区微网削峰填谷应用中获得更大的经济效益,提出了一种以年净收益最大为目标的容量配置方法。首先,在对退役电池系统经济效益与成本分析的基础上,建立退役电池容量配置模型;其次,采用粒子群算法求解模型;最后,选取某园区微网数据进行仿真分析。结果表明,容量配置方法既提高退役电池储能系统的经济性,又改善负荷的削峰填谷率。研究成果为园区微网配置退役电池储能提供参考。

基于荷电状态差异的退役电池健康状态快速估计研究

随着新能源产业的迅速发展,大量动力电池面临退役回收后如何处理的问题。退役电池的二次利用场景需要根据健康状态(SOH)确定,然而不同退役电池的荷电状态不同,这使得快速估计SOH十分困难。为此,提出了一种基于荷电状态差异的退役电池的SOH快速获取策略。在本策略中,不同SOH退役电池的荷电状态差异被用于产生多种健康特征。同时,为了选取随机森林算法合适的超参数,遗传优化随机森林回归算法被提出应用于SOH的估计。通过验证,本文策略大幅降低了退役电池SOH的估计时间。并且通过多种避免测量时接触电阻和导线电阻策略,使得10节退役电池的健康状态估计误差低于3%。

基于电感储能的退役电池双层均衡方法研究

由于退役锂电池更易产生不一致性,为了提高退役电池的均衡速度,设计了一种梯次利用的退役电池双层均衡方法。将多电感与单电感的均衡拓扑进行结合,构建双层式的均衡拓扑结构,提出了比较电池组内和组间荷电状态(SOC)差异,确定组内、组间均衡先后顺序的均衡策略,并采用极差和均值比较算法相结合实现电池均衡。通过6节电池的均衡实验表明,该均衡方法能快速有效地改善退役电池组的不一致性,相较于传统的多层电感均衡系统,充电均衡和放电均衡时间分别缩短了33.5和58.8 s。

变电站退役电池分选方法与聚类算法

为了提高电池的再利用效率并减少资源浪费,研究退役电池的一致性分选具有重要意义。主要介绍了电池一致性分选的几种方法,包括单参数分选、多参数分选、动态特性分选、电化学阻抗谱分选和综合特性分选,并且比较分析了它们的优缺点。同时,介绍了常见聚类算法的分类和使用原理,对比分析了不同聚类算法的优缺点和适用场景,为选择合适的聚类算法提供了依据。最后,对一致性分选技术的未来发展方向进行了预测。

国内退役电池梯次利用安全标准现状及展望

随着能源结构转型,新能源汽车行业高速发展,退役电池的处理问题不可忽视。梯次利用是资源利用率较高的退役电池再利用方式,但其安全问题备受争议。基于此,对比分析了退役电池材料回收和梯次利用两种再利用方式的利弊及技术发展方向,梳理了近年来国内退役电池梯次利用相关的国家、地方和团体标准,重点研究了标准中电池梯次利用安全方面的规定,分析了各标准中规定的电池安全测试项目和安全表现要求,探讨了对电池安全限制的发展方向,为退役电池梯次利用的安全发展提供理论和技术支撑。

退役电池拆解研究现状与展望

随着锂离子电池技术的日臻成熟,全球市场持续增长,我国市场规模已跃居世界首位。同时,各类动力电池也进入规模化衰减期、退役期,完善动力电池回收利用政策标准体系,强化动力电池回收利用溯源管理,加快资源化利用关键技术迭代升级,促进了动力电池关键资源回收利用。因此,退役动力电池系统将会重新焕发生机,这也是退役电池系统发展的必然趋势。论述了退役电池梯次利用方式、拆解流程,以及拆解存在的问题点与解决措施,并对退役电池拆解方法升级进行展望。

通信退役电池二次利用关键技术研究

在运营商主导的通信行业中,每年都会从机房基站替换下大量蓄电池,将替换电池继续应用于对电池性能要求较低的场合,可有效延长电池的使用寿命,缓解环境污染问题。探讨了不一致性对电池组功效的影响以及判定标准,提出合理的电池退役筛选机制以及基于超级电容的主动均衡系统。以电池SOC值作为均衡变量,运用储能电容式均衡拓扑结构对电池组进行均衡管理。通过仿真与搭建的测试平台,对比电池组在静置与恒流充电两种状态下SOC值测试情况。测试结果表明,均衡后的电池组SOC值提升超10%,有效提升了电池利用率,降低了运营成本。

混合供电系统中退役电池的模块化储能操作优化

将退役的动力电池用于混合供电系统可有效地降低投资成本,而针对退役电池储能系统的操作优化则可降低混合供电系统的操作费用,并提升混合供电系统的运行收益。以多个初始容量存在差异的电池组构成的退役电池储能系统为对象,在综合考虑退役电池容量衰退特性和电池组初始状态差异的基础上,构建了以年总费用最小为目标的混合供电系统操作优化模型,并将该方法用于一个由光伏发电和储能电池系统构成的混合供电系统的操作优化中。研究表明:储能电池系统中多组退役电池初始状态的差异,使得各电池组在操作过程中的充放电顺序和频率存在显著差异;储能电池系统的操作优化可有效缓解电池容量衰退,与固定比例调度流程相比,该储能电池系统的年总费用更低。

电动汽车退役电池储能应用潜力及成本分析

动力电池梯次利用不仅可以有效降低电动汽车用户和电力系统储能的成本,还可帮助缓解大量动力电池退役所带来的电池回收和环境污染压力。虽然国内部分企业及科研机构已开始尝试退役动力电池梯次利用,但对其利用潜力规模及经济性的分析仍然非常有限。本文在参考国外相关研究的基础上,结合国内电动汽车市场环境及车型特点,评估了未来电动汽车退役电池在电力系统中的储能应用潜力并分析了应用经济性。研究发现在可预见的电动汽车销量增速下,未来退役动力电池应用于电力系统储能具有巨大潜力,且随着电池模组标准化及电芯故障率降低逐渐显现其成本优势。

浅析通信基站降本——退役电池的梯次利用

在当代,移动通信已融入到我们生活的方方面面,基站作为移动通信的重要组成部分,为其选用合适的电源系统将有效降低成本,而有效利用退役的动力电池将促进新能源行业的长久绿色发展,基于以上两点,本文通过分析通信基站成本,退役电池梯次利用的优势、技术方案和经济价值,阐明了退役电池在移动通信基站的应用中是如何降本的,以实现动力电池进一步绿色循环应用。

碳中和目标下退役电池筛选聚类关键技术研究

随着“30·60碳达峰-碳中和”战略的提出,新能源逐步成为主力电源。储能技术作为平抑新能源波动、提升消纳能力的主要途径备受关注,但受经济性制约使其难以实现规模化推广。而退役动力电池梯次利用产业链逐步延伸,全寿命周期覆盖利用,有望成为破解这一困境的有效手段。依据现有的新能源汽车的保有量,每年至少有约30万t退役的动力电池需要处理。合理的筛选聚类是快速消纳大规模退役动力电池的有效手段,但电池种类不同、状态多样、工业化筛选方法缺失,不同应用场景下的筛选方法有待研究。首先梳理了双碳目标下的退役电池梯次利用的政策部署,并就典型梯次示范工程功能进行分析。其次,对面向退役动力电池的聚类算法以及评价方法进行了比较分析,明确了其优缺点、适用范围及评价指标;然后,建立了退役电池场景适用性评价体系,分析提高退役电池筛选的场景匹配度的方法;最后结合我国双碳战略目标对退役电池的筛选应用进行总结。