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光储充电站中动力电池梯次利用技术研究

光储充电站中动力电池梯次利用技术研究

作者：叶俊斌上海电力大学

学位级别：硕士

电动汽车的快速发展带来了一系列新的挑战。一方面,现有充电服务设施规模无法满足电动汽车用户日益增长的充电需求,而传统配电网结构难以支撑大规模充电服务设施建设,对电动汽车的进一步发展形成了极大制约;另一方面,大量退役动力电池... 详细信息

电动汽车的快速发展带来了一系列新的挑战。一方面,现有充电服务设施规模无法满足电动汽车用户日益增长的充电需求,而传统配电网结构难以支撑大规模充电服务设施建设,对电动汽车的进一步发展形成了极大制约;另一方面,大量退役动力电池造成的环境污染问题和资源浪费问题与电动汽车绿色发展理念背道而驰,因此亟需建立退役动力电池梯次利用体系,以加快环境友好型、节约型产业结构发展。光储充电站是一种兼具新能源消纳和负荷波动平抑功能的新型充电服务设施,能够有效解决电动汽车快速增长给电力系统带来的经济、技术和生态问题。进一步地,以退役动力电池作为储能单元,构建光储充电站梯次利用电池储能系统,不仅能够有效实现退役动力电池梯次利用,还可降低光储充电站储能配置成本,推动光储充电站市场化建设进程,对电动汽车可持续发展具有重要意义。本文针对光储充电站中动力电池梯次利用问题进行研究,主要研究成果如下:(1)从光储充电站整体层面,建立用于光储充电站并网功率调节的储能系统优化运行模型。首先,结合光储充电站结构及其运行原理,分析光储充电站内部能量单元的功率变化特性;其次,研究不同调节需求下的储能系统运行模式,建立储能系统多模式融合运行模型;最后,结合上海地区某光储充电站实测数据,对该模型进行算例验证与分析。(2)从储能系统内部层面,计及储能系统中各梯次利用电池的寿命不一致性特点,对梯次利用电池储能系统功率分配模式进行具体设计。首先,分析梯次利用电池不一致性及其寿命影响因素,研究储能场景中梯次利用电池的寿命变化特性;其次,考虑不同的梯次利用电池寿命影响因素进行梯次利用电池储能系统功率分配模式设计;进一步地,针对上述功率分配模式难以实现不同梯次利用电池寿命影响因素协调优化的问题,结合光储充电站储能系统分段能量需求研究,提出基于分段控制思想的梯次利用电池储能系统功率优化分配模式;最后,设定6组寿命阶段互不相同的梯次利用电池对以上功率分配模式进行比较分析,验证所提分段控制模式在梯次利用电池储能系统功率分配设计中的技术优势。(3)从单组梯次利用电池层面,针对梯次利用电池的充放电能量自平衡问题,提出基于改进雨流计数法的梯次利用电池储能系统分段控制策略。首先,研究不同时间分段方案对储能系统控制效果的影响,提出基于雨流计数法的梯次利用电池储能系统分段控制优化原理;其次,针对传统雨流计数法用于储能系统分段控制优化设计时存在的时序丢失和区间重叠问题,对传统雨流计数法进行改进;然后,结合改进雨流计数法和所提分段控制优化原理,设计梯次利用电池储能系统分段控制优化流程;最后,对改进分段控制策略与等间隔分段控制策略进行比较分析,验证改进分段控制策略在梯次利用电池储能系统优化控制方面的优越性。

关键词：光储充电站退役动力电池梯次利用储能系统雨流计数法

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光储充电站通信网络和系统控制技术研究

电子测量与仪器学报 2019年第9期31卷 25-32页

作者：李林曹军陶维青合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009 科大智能(合肥)科技有限公司合肥230080

展开适合光储充电站通信网络和系统控制技术研究,基于G3_PLC技术研究适合光储充电站系统控制需求的通信网络,给出通信终端硬件实现,分析通信网络的高速传输和Mesh网络拓扑自适应组网的特性。同时结合通信网络架构,在对应的通信终端上,... 详细信息

展开适合光储充电站通信网络和系统控制技术研究,基于G3_PLC技术研究适合光储充电站系统控制需求的通信网络,给出通信终端硬件实现,分析通信网络的高速传输和Mesh网络拓扑自适应组网的特性。同时结合通信网络架构,在对应的通信终端上,引入集中式MAS技术,给出基于其的控制策略,通过光储充电站系统内电力线实现不同Agent之间信息交互。通过搭建通信网路验证通信网络传输性能,得出在合适路由参数配置下通信速率可达60KBs,研究的集中式MAS控制策略利用光伏产生电能和电池充放电能可实现主动用能,达到光储充电站内电能流动平衡。

关键词：光储充电站通信网络 G3_PLC 通信终端集中式MAS

考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略

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中国电力 2023年第3期56卷 144-153,161页

作者：时珊珊魏新迟张宇王育飞方陈王皓靖国网上海市电力公司电力科学研究院上海200437 上海电力大学电气工程学院上海200090

针对储能系统单一运行模式难以满足光储充电站多类技术需求的问题,提出一种考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略。首先,分析光储充电站储能系统典型运行模式,在此基础上进行储能系统多模式融合设计;其次,建立不同模式下光... 详细信息

针对储能系统单一运行模式难以满足光储充电站多类技术需求的问题,提出一种考虑多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略。首先,分析光储充电站储能系统典型运行模式,在此基础上进行储能系统多模式融合设计;其次,建立不同模式下光储充电站储能系统运行模型,进一步提出多模式融合的光储充电站储能系统优化运行策略;最后,基于上海某光储充电站24 h运行曲线,对所提策略进行仿真与实验分析。结果表明:所提策略可降低光储充电站并网负荷波动和储能系统能量平衡用电成本,提升光储充电站运行效益。

关键词：光储充电站储能系统功率平滑负荷整形分时电价多模式融合

提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略

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电力系统自动化 2024年

作者：易建波胡猛王泽宇胡维昊黄琦电力系统广域测量与控制四川省重点实验室(电子科技大学) 西南科技大学信息工程学院

光储充电站的运行效率直接影响到其经济效益及电网侧的电能质量。针对在进行容量配置时对运行效率考虑不足会导致非必要的电能损耗，文中提出一种提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略。通过分析光储充电站变换器与内源线路功率... 详细信息

光储充电站的运行效率直接影响到其经济效益及电网侧的电能质量。针对在进行容量配置时对运行效率考虑不足会导致非必要的电能损耗，文中提出一种提升光储充电站运行效率的多目标优化配置策略。通过分析光储充电站变换器与内源线路功率损耗对于运行效率的影响，提出充电站的运行效率评估指标与计算方法，并讨论光储充电站运行效率对其容量配置的影响。建立以充电站经济效益、运行效率、电网侧峰谷供电功率补偿能力最佳为优化目标的多目标容量优化配置策略。针对优化目标特性，提出一种改进二代非支配排序遗传算法得到优化策略求解方法。选取中国西南地区某典型光储充电站运营场景，通过算例验证了优化策略的有效性与优越性。

关键词：光储充电站运行效率容量优化配置多目标优化改进非支配排序遗传算法

含CVaR及增广ε-约束法的多目标光储充电站容量优化配置

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南方电网技术 2023年第10期17卷 94-103页

作者：黄婧杰李金成刘科明任一鸣杨洪明周任军湖南省清洁能源与智能电网协同创新中心(长沙理工大学) 长沙410114 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

电动汽车充电需求和光伏出力的不确定性使光储充电站的收益存在一定的不确定性。为了量化该不确定性给光储充电站收益带来的影响,即收益的CVaR值,建立了含收益和CVaR的光储充电站多目标容量优化配置模型。模型中CVaR函数为条件风险价值... 详细信息

电动汽车充电需求和光伏出力的不确定性使光储充电站的收益存在一定的不确定性。为了量化该不确定性给光储充电站收益带来的影响,即收益的CVaR值,建立了含收益和CVaR的光储充电站多目标容量优化配置模型。模型中CVaR函数为条件风险价值量化的投资商的预期收益,收益期望值函数为考虑充电需求和光伏出力典型场景下的收益与其概率乘积之和,结合增广ε-约束法以收益为主目标,将预期收益CVaR次要目标作为约束。求解模型获得不同风险偏好下收益期望值和预期收益CVaR的pareto前沿以及对应的配置容量,采用熵权-TOPSIS法筛选出客观决策方案。相较于传统风险管理中的线性加权法,增广ε-约束法处理目标后可得到更具分布性以及边界最优性的前沿,能够映射出多目标问题的实际pareto前沿,提供收益期望值和预期收益CVaR划分更细致的投资方案。

关键词：光储充电站条件风险价值容量优化配置增广ε-约束法熵权-TOPSIS法

考虑用户充电行为和光伏不确定性的光储充电站储能容量优化配置

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浙江电力 2024年第5期43卷 10-17页

作者：蒋宇吕干云贾德香于相宜俞明吴启宇单婷婷南京工程学院电力工程学院南京211167 国网能源研究院有限公司北京102209 国网江苏省电力有限公司南京市溧水区供电分公司南京211200

“双碳”背景下,PSCS(光储充电站)逐渐成为EV(电动汽车)充电站的主流形式。为解决PSCS光伏发电和用户充电行为的不确定性问题,同时保障PSCS的盈利,提出一种考虑EV用户行为和光伏不确定性的PSCS储能容量优化配置方法。首先,采用改进K-me... 详细信息

“双碳”背景下,PSCS(光储充电站)逐渐成为EV(电动汽车)充电站的主流形式。为解决PSCS光伏发电和用户充电行为的不确定性问题,同时保障PSCS的盈利,提出一种考虑EV用户行为和光伏不确定性的PSCS储能容量优化配置方法。首先,采用改进K-means算法对光伏出力数据进行聚类,构建典型光伏出力场景及其概率分布规律。其次,分析EV的充电行为特性,计及环境温度变化对EV耗电量的影响,建立EV充电负荷模型。最后,考虑需求响应,建立以购电成本、碳排放成本、售电收益等为目标函数的经济运行模型。算例分析结果表明,在进行PSCS储能容量配置时考虑光伏出力不确定性和需求响应,能够减少碳排放量并保证PSCS的经济效益。

关键词：电动汽车光储充电站需求响应碳排放储能容量配置

基于深度强化学习的光储充电站储能系统优化运行

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电力自动化设备 2021年第10期41卷 90-98页

作者：陈亭轩徐潇源严正朱彦名上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

优化储能充放电策略有利于提升光储充电站运行经济性,但是现有模型驱动的随机优化方法无法全面考虑储能系统的复杂运行特性以及光伏发电功率、电动汽车充电负荷的不确定性。因此,提出一种基于深度强化学习的光储充电站储能系统全寿命周... 详细信息

优化储能充放电策略有利于提升光储充电站运行经济性,但是现有模型驱动的随机优化方法无法全面考虑储能系统的复杂运行特性以及光伏发电功率、电动汽车充电负荷的不确定性。因此,提出一种基于深度强化学习的光储充电站储能系统全寿命周期优化运行方法。首先对储能运行效率模型和容量衰减模型进行精细化建模。然后考虑电动汽车充电需求、光伏出力和电价的不确定性,在满足电动汽车充电需求和光伏消纳的条件下,以光储充电站收益最大化为目标,建立了基于强化学习的储能优化运行问题。考虑到储能充放电决策动作的连续性,采用双延迟深度确定性策略梯度算法进行求解。采用实际历史数据对模型进行训练,根据当前时段状态对储能充放电策略进行实时优化。最后,对所提方法及模型进行测试,并将所提出的方法与传统模型驱动方法进行对比,结果验证了所提方法及模型的有效性。

关键词：储能光储充电站不确定性深度强化学习优化

考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略

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电力系统保护与控制 2021年第7期49卷 94-102页

作者：李景丽时永凯张琳娟杨旭晨王利利陈星郑州大学电气工程学院河南郑州450001 国网河南省电力公司经济技术研究院河南郑州450000 国网河南省电力公司商丘供电公司河南商丘476000

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户... 详细信息

针对电动汽车和光伏系统接入配电网与储能装置结合过程中的配置优化问题,提出了一种考虑电动汽车有序充电的光储充电站储能容量优化策略。首先,基于典型日光照强度曲线和光电能量转换关系计算光伏系统输出功率。其次,根据电动汽车用户出行习惯、充电行为特性、充电模式等充电负荷影响因素,建立影响电动汽车充电负荷的概率模型,利用蒙特卡洛方法预测无序充电下电动汽车充电负荷。然后,以电网出力曲线峰谷差最小为目标函数、采用粒子群算法计算电动汽车有序充电时电网出力总负荷,进而确定光储充电站储能容量最优解。最后,利用所提策略计算以电动私家车和电动出租车为主要服务对象的某居民区光储充电站内最优储能容量。结果表明,未考虑储能时电动汽车无序充电造成电网负荷峰上加峰,有序充电下电网负荷峰谷差值下降15.35%,考虑电动汽车有序充电同时配置最优储能容量时电网负荷峰谷差值下降了20.65%,实现了削峰填谷,增强了电力系统运行的稳定性。得到的结果为光储充电站的储能容量配置提供了参考。

关键词：电动汽车有序充电光储充电站容量优化粒子群算法

计及电能量-备用耦合的配电网与光储充电站协调优化调度方法

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电网技术 2024年

作者：刘一欣张帅郭力李相俊贾学翠王腾鑫赵宗政国网山西省电力公司电力科学研究院智能电网教育部重点实验室(天津大学) 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

针对光储充电站大规模接入给配电网带来的调控压力，提出一种计及电能量和备用耦合的配电网与光储充电站协调优化调度方法。首先，建立基于随机机会约束的光储充电站经济调度模型，得到光储充电站与配电网的电能交互方案和备用需求；随... 详细信息

针对光储充电站大规模接入给配电网带来的调控压力，提出一种计及电能量和备用耦合的配电网与光储充电站协调优化调度方法。首先，建立基于随机机会约束的光储充电站经济调度模型，得到光储充电站与配电网的电能交互方案和备用需求；随后，采用鲁棒经济调度-线性潮流方法，建立计及不确定性的配电网优化调度模型，并根据Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件推导得到配电节点边际电价和节点备用边际电价，通过电能量和备用价格引导光储充电站友好互动，挖掘站内储能在削峰填谷和备用调节上的潜力。最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性。

关键词：光储充电站协调优化节点边际电价不确定性