铅酸电池与锂离子电池的建模与参数辨识方法研究

发布时间：2017-11-09 11:06

  本文关键词：铅酸电池与锂离子电池的建模与参数辨识方法研究

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【摘要】：储能技术可应用于削峰填谷、支持新能源发电灵活入网、增强电网稳定性和提高电能质量等方面,为现代电力系统面临的诸多挑战提供了有效的解决途径。铅酸电池以价格低廉、技术成熟、可靠性好等优点最早应用于电力系统领域。锂离子电池作为能量密度和循环效率最高的电池,是目前最具市场发展前景的大容量储能电池,在电力系统领域展现了极高的应用价值。合理精确的电池模型是确保仿真计算结果准确性和可信赖性的基本前提,为了建立适应电力系统仿真研究的准确模型,基于实测数据参数辨识,从而验证模型结构的准确性与有效性具有重要意义。本文针对铅酸电池和锂离子电池模型的参数辨识与准确性验证,从算法的选择、电池的结构特点和工作原理、最优模型的选择以及参数辨识等方面展开了系统地研究工作。首先,基于传统算法的不足,将遗传算法应用于储能电池模型参数辨识并提出了改进策略。由于传统优化算法对参数初值敏感,往往使辨识进入局部收敛而致参数呈现分散性特点,因此选择具有全局搜索能力的遗传算法作为辨识算法。相较于传统算法,该算法能以较大的概率找到优化问题的全局最优解。针对基本遗传算法存在收敛速度慢和易早熟的缺陷,改进遗传算法在交叉、变异、选择三种遗传操作的改进策略和控制参数的选择上进行了修正。利用改进遗传算法对模型辨识进行优化,参数稳定性良好。其次,以铅酸电池为研究对象,分析其结构特点、工作原理和电池特性。选择对电池运行特性描述最优的等效模型,并进行参数灵敏度分析,提取影响电池运行特性的主导参数。设计了针对电化学电池辨识所需的相关实验方案,并基于实测数据进行成组电池与单体电池的辨识工作。分析实际辨识、理想成组、平均值三种不同参数的适用性与稳定性,辨识结果表明模型能很好地描述电池的动态I-V特性,参数稳定性与适用性好,且从实际角度验证说明了电池的不一致性。最后,针对锂离子电池,先进行恒流稳态和动态脉冲灵敏度分析,再利用恒功率充放电和脉冲放电实验的数据,对模型进行辨识。结果表明,模型能很好地描述两种条件下的I-V特性,且参数稳定性良好,辨识误差远低于研究应用的误差要求。针对不同环境温度的实验数据,进行多因素影响的参数辨识,结果表明模型仍能很好的模拟电池的充放电特性。分析了温度和SOC对模型参数的影响。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵雪;邱平达;姜海静;金振兴;蔡克迪;;超级电容器电极材料研究最新进展[J];电子元件与材料;2015年01期

2 高春雷;;储能技术在电力系统中的应用[J];黑龙江电力;2013年05期

3 电池储能电站发展扶持政策研究课题组;;电池储能——城市电力储能的最佳选择[J];上海节能;2013年05期

4 国家电网公司"电网新技术前景研究"项目咨询组;王松岑;来小康;程时杰;;大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J];电力系统自动化;2013年01期

5 王育飞;王辉;符杨;张宇;;储能电池及其在电力系统中的应用[J];上海电力学院学报;2012年05期

6 张雪莉;刘其辉;李建宁;李赢;;储能技术的发展及其在电力系统中的应用[J];电气应用;2012年12期

7 巩俊强;邓浩;谢莹华;;储能技术分类及国内大容量蓄电池储能技术比较[J];中国科技信息;2012年09期

8 骆妮;李建林;;储能技术在电力系统中的研究进展[J];电网与清洁能源;2012年02期

9 陈建斌;胡玉峰;吴小辰;;储能技术在南方电网的应用前景分析[J];南方电网技术;2010年06期

10 孙丙香;姜久春;时玮;张维戈;;钠硫电池储能应用现状研究[J];现代电力;2010年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 杨欢;混合能源系统若干关键部件的研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 汤慎之;双极性铅酸电池钛基体电镀铅及铅锡合金工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

2 尹丽;全钒液流电池储能系统仿真建模及其应用研究[D];湖南大学;2014年

3 张娟;铅酸电池储能系统建模与应用研究[D];湖南大学;2013年

4 陈绪杰;超级铅酸电池负极用炭材料的改性及电化学性能研究[D];中南大学;2011年

5 牛赛;储能技术研究及其在智能电网中的应用[D];郑州大学;2011年

6 黎林;纯电动汽车用锂电池管理系统的研究[D];北京交通大学;2009年

7 古艳磊;锂离子电池阻抗模型的研究[D];哈尔滨理工大学;2008年

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本文编号：1161584