基于电池寿命模型的微网控制方法

发布时间：2019-09-18 03:55

【摘要】：微网储能系统可有效平抑风力发电和光伏发电输出功率的波动,增大微网系统惯性,保障供电可靠性,改善电能质量。在分析电池寿命模型和微电源控制理论的基础上,提出一种基于电池寿命模型的控制方法。电池寿命受到电池充放电电流、荷电状态和温度等因素的影响,当电池的实际运行参数低于寿命保护限值时,可延长电池寿命。最后通过一个实例验证了所提控制方法。
【图文】：

结构图,微网,结构图

逡逑定稿日期：２０１７－０２－２８逡逑作者简介：张杰明（１９７３－），男，广东佛山人，高级工程师，逡逑研究方向为电力系统自动化运行管理。逡逑通过优化组合控制参数（深度放电、电流大小和温逡逑度等）影响电池使用寿命，使电池运行参数不超过逡逑寿命保护限值，尽可能保证电池在有限减少功率逡逑波动和进行能量调节的同时，延长使用寿命，降低逡逑微网生命周期的成本投资，为促进我国微网的快逡逑速发展提供有效技术支持。此处提及的储能电池逡逑指锂离子电池（以下简称“锂电池”）。逡逑２微网结构逡逑图１示出了此处研究的网络结构，包括风力逡逑发电、光伏发电、储能系统和电力负荷等。微能源逡逑并行连接到微网总线，通过１０ｋＶ／３８０邋Ｖ隔离变压逡逑器连到外部配电网络。逡逑逦１０ｋＶ配电网母线逡逑３８０邋Ｖ微网母线逡逑．逦＂Ｔ＊逡逑？丨锂电池ＩＨ逆变器１！逡逑柴油逡逑风力逡逑光伏逡逑电力逡逑＼逡逑；．＿Ｉ逦，逡逑、、ｌ逦１电压频率控制１：逡逑发电逡逑发电逡逑发电逡逑负备逡逑？逡逑逦＊＿１逦NB逡逑＼、、、、储能系统逦微网系统逡逑图１微网结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ逡逑７５逡逑

等效电路图,电池,等效电路

，，，。逡逑３．２．３逦容量衰减型循环寿命模型逡逑从电池容量衰减的角度出发，根据可靠性试逡逑验理论和加速寿命实验的基本原理，以温度和充逡逑放电电流为加速应力，提出了电池容量衰退的修逡逑正模型，如下式所示：逡逑Ｃ，｛ｎｃ，Ｔ，Ｉ）邋＝邋（ａｅ＾＋ｂＦ＋ｃ邋）ｎｃｋ邋＋ｎＪ逦（３）逡逑式中为容量衰减率；为循环次数；／为放电电流。逡逑３．２．４逦阻抗增加、功率衰退型循环寿命模型逡逑从电池阻抗增加的角度出发，根据电池电阻逡逑与ｒ，ｓｏｃ与ａｓｏｃ／％的变化为基础，提出了完全逡逑经验模型：逡逑Ｒ（ｔ，Ｔ，Ｓ０Ｃ，ＡＳ０Ｃ／９0）＝Ａ（Ｔ，Ｓ０Ｃ，ＡＳ０Ｃ／％＇）ｔｍ＋逡逑３．１锂电池等效电路模型逡逑此处将从电池失效原理展开分析，揭示电池逡逑寿命与运行条件之间的内在关系，进而设置寿命逡逑保护限值，为下一步优化网络控制方法提供理论逡逑支持；改善电池运行条件，延长电池的使用寿命。逡逑通过研究锂电池等效电路模型和寿命模型，从电逡逑池容量衰减和电池内阻两个方面进行提升。逡逑图２为锂电池的等效电路。其中／＾为欧姆内逡逑阻，札为电化学极化内阻，札为浓差极化内阻，逡逑Ｃｄ，，Ｃｋ为并联电容，艮为自放电电阻＾为电动势，逡逑／为充放电电流。该模型包括了电池的欧姆内阻逡逑和极化内阻，并分别考虑了构成极化内阻的电化逡逑学极化和浓差极化现象，也考虑了自放电现象。逡逑
【作者单位】：广东电网有限责任公司肇庆供电局;上海华立软件系统有限公司;
【分类号】：TM727

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