[00711165]电动汽车及其退役电池储能关键技术与应用

该项目属于电气工程领域分布式电力技术学科，代码4704079。 截止2018年底，中国电动汽车保有量已经超过280万辆，电动汽车动力电池退役大潮即将到来。在电动汽车及其退役电池越来越多的趋势下，电动汽车不应该成为影响电网安全运行的隐患，退役电池不应该成为环境污染的元凶。但国内外对电动汽车及其退役电池与电网互动关系尚缺乏系统性研究，可参照的理论、技术、装备较少，存在着电网对大量无序入网电动汽车的可接纳能力难以准确评估，波动性可再生能源与随机性电动汽车协同发电难以匹配，不同退役电池分选难、兼容难等问题。 针对上述问题，该项目从2011年开始围绕电动汽车及其退役电池储能关键技术与应用开展系统研究，取得了一系列突破，引领了行业发展。主要创新点如下： (1)提出一种退役电池健康状态快速评估方法。退役电池健康状态一致性快速评估是退役电池低成本梯次利用的前提。采用大数据挖掘建模技术，发现退役电池单芯可用容量与锂离子扩散系数Du+呈显著正相关、电池模组健康状态与其电压Lorenz离散度呈线性负相关，提出一种基于锂离子扩散系数的退役电池单芯一致性快速分选方法和基于电压Lorenz离散度的电池模组健康状态一致性快速评估方法。该方法的状态评估所需时间约为传统余能检测方法的30％，解决了退役电池状态评估过程中耗时费能的难题。 (2)提出一种面向退役电池梯次利用的储能电站异构兼容模式。针对不同品牌、不同老化程度、不同结构的退役动力电池的兼容利用，提出一种动力蓄电池梯次利用储能电站的异构兼容新模式，可有效降低配电网用大规模储能电站的成本。每簇电池通过DC/DC形成组串接入储能变流器，利用DC/DC升压，扩展了电池电压输入范围，实现了不同电压等级电池簇的异构兼容；开发了智能双向DC/DC核心部件，DC/DC把电压源型电池转化为电流源，克服了电池直接并联时的环流问题，组串之间互不影响，极大地方便了电池系统扩容和检修维护；开发了基于退役动力电池包的通讯桥接管理器(桥接器)，解决了不同电池包通讯协议不兼容的难题。 (3)提出了电网对电动汽车可接纳能力的评估方法及电动汽车-电网协调运行方法。采用蒙特卡洛法预测了配电网电动汽车充电负荷的时空分布规律，通过理论分析、仿真和实测研究了电动汽车充电设施对电网谐波及稳定性的影响，提出了满足电压质量要求下配电网对电动汽车可接入能力的评估方法；充分发挥电动汽车源荷两重性的优势，以有效消纳可再生能源为目标，建立了基于混合整数规划技术、联盟理论或能源管理系统框架的电动汽车-可再生能源优化调度模型；通过优化调度平抑可再生能源入网的随机性和波动性，实现电动汽车-可再生能源协同发电。 项目已获授权发明专利3项和实用新型专利4项；发表相关学术论文17篇(SCI论文2篇/EI论文3篇)，制定企业标准1项。 利用该项目成果，主要完成单位联合研制了“动力蓄电池梯次利用异构兼容储能电站”，并在陕西、上海、安徽、江苏、广东、山西等11个储能电站推广应用，累计销售额达4394多万元，经济效益显著。 该项目在配电网接纳电动汽车能力评估、电动汽车-电网协调运行、退役电池梯次利用等关键技术取得的成果，不仅有助于促进电网与电动汽车的协调发展，更是实现了退役电池的循环利用与节能减排，社会效益巨大。