電動汽車電池儲能特性與電網接入技術研究

《電動汽車電池儲能特性與電網接入技術研究》是依託中國科學院電工研究所，由許海平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：電動汽車電池儲能特性與電網接入技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：許海平
• 依託單位：中國科學院電工研究所

項目摘要

電動汽車接入電網構成G2V & V2G系統，充電站除了給電動汽車充電外；還可作為分散式儲能，提高電網運行效率、穩定性和電能品質，在智慧型電網中十分重要。針對電網接入系統兩大關鍵內容，（1）電動汽車電池儲能特性和充放電規律，（2）高效可靠電網接入功率調節系統，本項目以電動汽車充電儲能系統為主要套用目標，研究鋰離子電池儲能狀態估計方法、電池組循環壽命預測算法，提出非對稱最佳化脈衝動態均衡快速充電方法；解決鋰離子電池儲能特性與最佳化充放電方法問題；研究高效可靠的電網接入功率調節電路，提出寬電壓範圍的新型串聯型阻抗源雙向功率流變流器拓撲與控制方法；解決電動汽車與電網之間的雙向電能傳輸與控制問題；揭示串聯型阻抗源變流器在非線性負載、PCC電壓畸變條件下的併網機理與穩定性分析，研究電流控制併網與諧波抑制，解決無諧波污染併網可靠性問題。理論與實驗結合，探索電動汽車充電儲能一體化系統設計開發的分析理論和方法。

結題摘要

本項目以電動汽車接入電網充電儲能一體化系統為主要套用目標，研究電動汽車鋰離子電池組的儲能特性和充放電規律以及高效可靠的電網接入功率調節系統，實現電動汽車與電網的能量雙向傳輸與控制，為電動汽車充電儲能系統提供理論分析、設計方法與控制策略。主要研究內容包括五個方面：電動汽車與電網互動充電技術；電動汽車鋰離子電池儲能特性與循環壽命分析；電動汽車鋰離子電池充放電性能與快速充放電方法；新型寬電壓範圍串聯型阻抗源雙向功率流變流器拓撲與控制方法；電流控制串聯型阻抗源變流器無污染併網與電網諧波抑制方法。 項目解決的關鍵科學技術問題有：研究電動汽車與電網互動充電控制技術，緩解大規模電動汽車充電對電網的壓力；研究鋰離子電池充放電性能，實現電池儲能狀態的估計；分析電池循環壽命影響因素，提出最佳化脈衝快速充電方法，解決鋰離子電池組儲能特性與最佳化充放電問題。研究高效可靠的電動汽車電網接入功率調節電路，提出寬電壓範圍的新型串聯型阻抗源雙向功率流變流器拓撲與控制方法，解決電動汽車與電網之間的雙向電能傳輸與控制問題；揭示串聯型阻抗源PWM整流/逆變器在非線性負載、PCC電壓畸變條件下的併網機理與穩定性分析，研究電流控制併網與諧波抑制技術，解決無諧波污染併網可靠性問題。 項目取得的成果和創新點包括：（1）提出了電動汽車與電網互動充電控制策略，建立了基於GPRS/ZIGBEE無線網路的互動試驗平台，實時測量電網頻率，實現電動汽車需求側回響充電。（2）建立了鋰離子電池等效Thevenin模型及改進模型（狀態滯後的一階RC模型、二階RC模型），提出基於遞推最小二乘法的自適應觀測器方法，實現電池儲能狀態的線上自適應估計。（3）擬合電池循環壽命試驗的退化數據得到動力鋰離子電池的容量衰減率，得到充放電應力對電池容量衰減率的影響規律；分析鋰離子電池充放電特性，提出了電池最佳化脈衝充電方法，實現快速充電。（4）提出寬電壓範圍的新型串聯型阻抗源雙向功率流變流器拓撲結構與PWM調製方法，實現電動汽車與電網間高效可靠的雙向電能傳輸；（5）提出新型串聯型阻抗源雙向功率流變流器的解耦控制方法，實現了調製係數M和直通占空比D的動態解耦控制；（6）研究串聯型阻抗源PWM整流器/逆變器在非線性負載、PCC電壓畸變條件下的併網控制策略與控制系統設計，提出並實現了串聯型阻抗源逆變器併網系統有功、無功、諧波補償、V2G運行的多功能協調控制策略。