[發(fā)明專利]公交電動(dòng)汽車及其梯次利用電池集群的V2G可用容量評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310586709.X
• 申請(qǐng)日: 2013-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN103605079A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翁國(guó)慶;王強(qiáng);張有兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種公交電動(dòng)汽車(Electrical?Vehicles，EV)及其梯次利用電池集群基于車網(wǎng)互聯(lián)(Vehicle-to-grid,V2G)技術(shù)，作為儲(chǔ)能元件參與微網(wǎng)運(yùn)行的V2G可用容量評(píng)估方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，新能源發(fā)電及微網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速。研究和實(shí)踐表明，如何在保障電能質(zhì)量的前提下進(jìn)一步提高可再生能源發(fā)電滲透率是實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)（特別是孤島微網(wǎng)）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本策略，而提供足夠容量的儲(chǔ)能元件參與微網(wǎng)的能量動(dòng)態(tài)平衡是關(guān)鍵。通常，微網(wǎng)必須配置匹配容量的專用儲(chǔ)能裝置（包括飛輪、超級(jí)電容、蓄電池組等），其購(gòu)置價(jià)格昂貴，且維護(hù)成本很高。目前，EV和V2G技術(shù)得到快速發(fā)展。由于EV（特別是公交EV）動(dòng)力電池單體容量較大，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)EV數(shù)量相對(duì)多時(shí)，其對(duì)應(yīng)動(dòng)力電池集群總儲(chǔ)能容量相對(duì)于總發(fā)電容量通常規(guī)模較小的微網(wǎng)系統(tǒng)相當(dāng)可觀。而且與私家EV集群相比，公交EV集群行為特性簡(jiǎn)單，管理模式可控。綜合交通、環(huán)保、供電、經(jīng)濟(jì)等多方面需求，基于V2G技術(shù)將公交EV及其淘汰后參與梯次利用的電池集群作為儲(chǔ)能元件參與微網(wǎng)運(yùn)行，接受微網(wǎng)能量管理中心的充放電控制的方案不僅可以大大降低微網(wǎng)的投資和維護(hù)成本，還可充分發(fā)揮其能量的快速雙向可控特性，利于系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

但是，作為該方案的關(guān)鍵性前提技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)V2G接入微網(wǎng)的所有公交EV及其梯次利用電池集群的實(shí)時(shí)雙向能量調(diào)控能力的準(zhǔn)確評(píng)估至關(guān)重要，目前卻少見相關(guān)文獻(xiàn)。由于EV電池集群的行為特性、荷電狀態(tài)(State?of?Charge,SOC)和充放電特性差異很大，如何建立數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域內(nèi)全部EV電池群集實(shí)時(shí)V2G調(diào)控能力的準(zhǔn)確評(píng)估是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)的任務(wù)。申請(qǐng)?zhí)枮?01310301553.6的發(fā)明專利申請(qǐng)書在利用蒙特卡洛模擬方法對(duì)私家EV電池集群進(jìn)行行為特性分析的基礎(chǔ)上提出一種私家EV電池集群的可用容量預(yù)測(cè)方法。本發(fā)明專利針對(duì)目標(biāo)微網(wǎng)區(qū)域內(nèi)參與V2G服務(wù)的公交EV及其梯次利用電池集群，在對(duì)其管理模式、行為特性、配置參數(shù)等多個(gè)方面進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，提出一種其V2G可用容量評(píng)估模型和方法，為其作為儲(chǔ)能元件參與微網(wǎng)雙向能量平衡能力評(píng)估提供依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要克服基于V2G技術(shù)將目標(biāo)微網(wǎng)區(qū)域中的公交EV及其梯次利用電池集群作為儲(chǔ)能元件參與微網(wǎng)運(yùn)行調(diào)控方案中無(wú)法準(zhǔn)確提供電池集群實(shí)時(shí)可用容量的問(wèn)題，提供一種該電池集群的V2G可用容量評(píng)估方法，為其參與微網(wǎng)的能量實(shí)時(shí)調(diào)控提供有效依據(jù)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，提出了一種公交EV及其梯次利用電池集群參與微網(wǎng)系統(tǒng)V2G服務(wù)時(shí)，可提供給微網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向能量調(diào)控能力準(zhǔn)確評(píng)估的方法，如附圖1所示，其具體過(guò)程包括如下步驟：

1）確定目標(biāo)微網(wǎng)區(qū)域中，公交EV電池集群運(yùn)營(yíng)和管理模式；建設(shè)充換電站；按照目標(biāo)區(qū)域和線路的公共交通需求，規(guī)劃具體班次、車輛數(shù)量、發(fā)車時(shí)刻、進(jìn)站更換電池及停運(yùn)時(shí)刻等運(yùn)營(yíng)安排；對(duì)應(yīng)各批次公交EV的具體運(yùn)營(yíng)安排，將一天工作時(shí)間分為以下多個(gè)不同工作狀態(tài)時(shí)段：依次遞進(jìn)安裝電池發(fā)車、正常運(yùn)營(yíng)、中途按順序進(jìn)充換電站更換電池、依次遞進(jìn)停運(yùn)卸載電池等；

每輛公交EV在運(yùn)行中間時(shí)段需進(jìn)充換電站更換一次電池，將其一天工作時(shí)間分為6個(gè)時(shí)段：

時(shí)段ΔT₁：早上各批次公交EV“依次遞進(jìn)”安裝電池（脫離V2G服務(wù)）發(fā)車時(shí)段；

時(shí)段ΔT₂：早上各公交EV正常運(yùn)營(yíng)時(shí)段；

時(shí)段ΔT₃：中午各批次公交EV“依次遞進(jìn)”進(jìn)充換電站更換電池時(shí)段；

時(shí)段ΔT₄：下午各公交EV正常運(yùn)營(yíng)時(shí)段；

時(shí)段ΔT₅：下午各批次公交EV“依次遞進(jìn)”停運(yùn)卸載電池（接入V2G服務(wù)）時(shí)段；

時(shí)段ΔT₆+ΔT′₆：晚上所有公交EV停運(yùn)時(shí)段；

2）設(shè)定公交EV電池集群的配置和參數(shù)；所述的配置包括：公交EV總量、單車電池額定滿容量、充換電站中電池總量、規(guī)劃公交線路數(shù)量、每條線路班次、各班次EV進(jìn)站更換電池需求；所述的參數(shù)包括：動(dòng)力電池的允許放電深度、能效比、放電效率，公交EV日平均行駛里程等；

3）各時(shí)段V2G可用容量評(píng)估模型構(gòu)建；步驟1）中各時(shí)段內(nèi)公交EV電池集群任意nΔt時(shí)刻的V2G可用容量C_B(nΔt)為