[发明专利]退役电动汽车电池作为大规模储能的发输电系统运行可靠性评估方法

说明书

本发明公开了退役电动汽车电池作为大规模储能的发输电系统运行可靠性评估方法，主要步骤为：1)建立退役电池容量退化模型；2)获取若干退役电池，并利用退役电池容量退化模型评估所述退役电池的健康状态；3)建立电池模组容量概率模型和电池模组运行可靠性模型。4)基于电池模组容量概率模型和电池模组运行可靠性模型，设计电池模组，并将所述退役电池连接到发输电系统中；5)建立含退役电池的发输电系统运行可靠性评估模型；6)建立含退役电池的发输电系统回报/成本分析模型，并确定退役电池的二次退役时间表。本发明验证了在发输电系统中使用退役电池的可行性和有效性，确定了第二次退役电池的退役时间表。

技术领域

本发明涉及系统运行可靠性分析技术领域，具体是退役电动汽车电池作为大规模储能的发输电系统运行可靠性评估方法。

背景技术

电动汽车技术正在不断发展，从电动汽车淘汰的电池的回收和应用面临新的挑战。电动汽车电池一旦降至80％的健康状态(SOH)，通常被认为退役。

退役电池的容量退化率很大，其影响在电力系统分析中不可忽略。与全新电池相比，退役电池的故障概率更高且更不可预测。对退役电池的容量退化率和故障概率进行建模，并将其纳入发输电系统的运行

可靠性评估成为新的挑战。

锂电池容量衰减的现有研究基本上是基于加速老化实验的所得数据，按照模型可以分为两类：经验模型和电化学机理模型。经验模型对循环过程中导致容量衰减的本质过程涉及很少甚至没有，而使用电化学机理建立的模型通常是使用严格控制的实验条件下收集的数据开发的，在实际应用中不存在，因此容易出错。量化退化过程的另一种方法是使用可用的制造商数据，但是，这些数据无法用于确定在其他类型充放电循环或应用中的单个电池的容量损失。

通常，将电池寿命终止(EoL)定义为容量降至其初始容量的80％时的状态，低于此容量将认为电池寿命会急剧缩短。尽管有二次使用电池在三种固定应用(能源套利、自主使用和孤岛安装)中的寿命分析，该方法只是对现有模型的直接外推，因此实际上不适合退役电池的二次使用。电池制造商未公开在电池寿命终止之后的数据，目前还没有关于容量低于80％的健康状态退化模型的研究。也就是说，到目前为止，还没有关于退役电池容量退化模型的研究。

众所周知，电力系统中的能量存储有利于消除可再生能源整合带来的波动并改善供应连续性。电池储能系统(BESS)可以快速构建，并且容量可以逐渐增加，这适合于电力系统的规划与扩建。

目前已有关于带储能电力系统运行可靠性评估的若干研究。然而，当前研究中的存储系统模型是不针对退役电池的通用存储系统模型。而且，所有研究都只考虑了发电负荷系统，但忽略了电池储能系统的安装位置和输电系统的影响，这些影响可能会对评估结果产生重大影响。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，退役电动汽车电池作为大规模储能的发输电系统运行可靠性评估方法，主要包括以下步骤：

1)建立退役电池容量退化模型。

进一步，建立退役电池容量退化模型的主要步骤如下：

1.1)计算电池的健康状态SOH，即：

式中，Q_ini是未使用电池的初始容量。Q是当前退役电池的最大放电容量。

1.2)计算电池容量的日历退化因子α_cap和循环退化因子β_cap，即：

α_cap＝(7.543×V-23.75)×10⁶×e^-6976/T (2)