考虑寿命的电动汽车动力电池参与电网调频策略研究

发布时间：2017-10-04 00:23

  本文关键词：考虑寿命的电动汽车动力电池参与电网调频策略研究

  更多相关文章： 电动汽车 动力电池 循环寿命 一次调频 二次调频 经济分析

【摘要】：电动汽车规模的日益扩大与动力电池技术的不断革新,推动了电动汽车与电网互动技术的发展。动力电池响应速度快,可在充放电两种状态间进行快速切换,且不受爬坡速率的限制,使其在系统调峰、调频等辅助服务领域优势显著。随着网侧负荷的快速发展以及新能源渗透率的逐步提高,电网调频压力不断增大。通过引导处于停驶状态的电动汽车入网参与系统调频,将有利于电网的稳定与经济运行。不过,参与系统调频将加速动力电池容量的衰减,因此,还需对参与调频的电动汽车用户进行合理补偿,从而提升用户参与的积极性,保证并网电池容量。本文首先从电池循环次数、充放电倍率、充放电深度和环境温度四个方面,建立磷酸铁锂动力电池循环寿命预测数学模型,并参考发电机下垂特性,结合动力电池参数及变流器等元器件特性,构建用于系统调频的动力电池仿真模型。其次,构建电动汽车参与下的单区域电力系统调频模型,仿真分析其参与系统一次调频后的系统稳定性情况,并依据动力电池寿命衰减,对电动汽车参与系统一次调频所采用的不同充放电控制策略进行分析。在较优控制策略基础上,对我国不同地区动力电池参与调频后的循环寿命衰减进行估算,指导电网对不同地区参与系统一次调频的电动汽车用户实施差异化补偿。再次,本文分析了电动汽车用户的出行行为特征,并构建其参与系统二次调频的仿真模型。依据电动汽车荷电状态的概率分布,制定不同调频功率信号分配策略。从动力电池能量偏移与系统频率质量的角度,对电动汽车参与系统二次调频的不同控制策略进行评价,并针对常规机组额定满发以及高峰爬陡能力不足两种工况仿真分析电动汽车参与系统调频后的系统稳定性。最后,对不同控制策略下,电动汽车参与系统调频的成本和收益进行估算,指导电网对参与调频的电动汽车用户进行合理经济补偿,从而保障入网动力电池容量,辅助维持系统的安全稳定。
【关键词】：电动汽车 动力电池 循环寿命 一次调频 二次调频 经济分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72;TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-13
• 1.2.1 V2G技术参与辅助服务研究现状概述10-11
• 1.2.2 动力电池研究现状概述11-12
• 1.2.3 V2G参与系统调频经济性研究现状概述12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 考虑循环寿命的电动汽车动力电池模型15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 锂离子电池寿命概述15-19
• 2.2.1 动力电池分类15-17
• 2.2.2 锂离子电池寿命分类17
• 2.2.3 锂离子电池寿命预测方法分类17-19
• 2.3 调频模式下磷酸铁锂电池循环寿命预测模型19-24
• 2.3.1 磷酸铁锂电池循环寿命影响因素19-20
• 2.3.2 用于调频服务的电动汽车电池模块循环寿命预测模型20-22
• 2.3.3 考虑电池寿命损失最小化的电池模块功频响应特性22-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 寿命损失最小化的动力电池参与一次调频策略25-39
• 3.1 引言25
• 3.2 寿命损失最小化的电动汽车参与一次调频策略分析25-36
• 3.2.1 参与单区域电力系统一次调频的模型25-32
• 3.2.2 以不同充放电策略参与一次调频时的电池模块寿命损耗分析32-36
• 3.3 不同地区电动汽车参与一次调频时的电池模块寿命损耗分析36-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第4章 考虑寿命与荷电状态的动力电池参与二次调频策略研究39-60
• 4.1 引言39
• 4.2 基于电动汽车出行行为的动力电池参与二次调频模型39-52
• 4.2.1 电动汽车用户出行行为特征分析39-42
• 4.2.2 参与二次调频的单区域电力系统调频模型42-47
• 4.2.3 考虑寿命与荷电状态的电池参与二次调频功率信号分配策略47-52
• 4.3 基于荷电状态与调频性能的动力电池参与二次调频策略52-56
• 4.3.1 动力电池二次调频分PID信号控制策略仿真分析52-54
• 4.3.2 动力电池二次调频分频率控制策略仿真分析54-56
• 4.4 不同工况下电动汽车动力电池参与系统二次调频仿真分析56-59
• 4.4.1 常规机组满发工况下电动汽车电池参与系统二次调频仿真分析56-57
• 4.4.2 常规机组高峰爬陡时电动汽车电池参与系统二次调频仿真分析57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第5章电动汽车参与电力系统调频的经济性分析60-67
• 5.1 引言60
• 5.2 电动汽车参与系统调频的经济性分析60-65
• 5.2.1 电动汽车参与系统调频成本分析60-63
• 5.2.2 电动汽车参与系统调频所获收益分析63-65
• 5.3 不同控制策略下的电动汽车参与系统调频经济性分析65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果73-75
• 致谢75

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本文编号：967586