淘汰动力电池剩余容量充分利用的关键技术研究
2016-11-23王丰伟赵志刚
王丰伟，赵志刚
（沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136）
淘汰动力电池剩余容量充分利用的关键技术研究
王丰伟，赵志刚
（沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136）
随着电力需求的快速增长趋势，伴随着一次性能源的耗竭，新能源技术便受到人们越来越多的关注，但是新能源有其自身的限制，导致其不能直接接到电网进行电能供应，因此需要大型储能电站其能量池作为缓冲达到削峰填谷的目的。另一方面新能源汽车淘汰下来的动力电池由于其能量密度降低导致其不适合用于动力输出，但其完全可胜任于其他场合。然而车用等淘汰电池性能具有很大差异，在电能存储或输出时很难使其剩余容量得到充分利用。因此，本文介绍一种组合级联式储能系统，可以通过差异化充放电，实现电池SOC的自均衡。
动力电池；储能；梯次利用
1 国内外研究动态
（1）退役动力电池开发利用现状
在商业运用方面，日产汽车和住友集团合资从事电动汽车废弃电池的再利用，将在日本和美国销售或租赁的日产Leaf汽车的二手电池用于住宅和商用的储能设备。美国通用公司与瑞典ABB集团联合开展了车载锂电池再利用的调查与研究，包括智能电网方面，用来存储太阳电池系统和风力发电系统等所产生的电力。
（2）大容量储能系统电池管理技术的发展现状
目前有大量的动力电池从电动汽车淘汰下来，伴随着国家对储能市场的逐渐重视，因为淘汰动力电池的管理技术是大容量储能的关键因素，国内相应的厂家便敏锐的注意到这一点，从而各厂商都开始自主的研发相应的电池管理系统。
2 电池组级联式的基本工作原理
储能电池的组合级联式功率转换系统的原理图如图1所示，该系统是由若干块经过一定的筛选机理筛选出具有相似特性的退役动力电池构成的电池组，经过电力电子器件构成的大功率变化器进行级联。电池组可以通过双向变化器与电网侧进行能量的交换，可按照实际的需求通过后台智能控制系统单独的对每一个电池组进行充电或放电。
该级联方式具有独立受控、模块化、可更换的动力输出与储能一体化单元特点。这种级联方式可以避免锂离子电池不能大量串联的先天不足，从而得到高电平的输出，谐波特性较好。同时顾及到蓄电池的充放电特性，不同运行环境下电池端电压会有差异，借用DC/DC灵活的电压匹配特点，很好的协调蓄电池的离散特性。另一方面DC/DC具有调压的作用，也可以降低电池组端电压一致性的要求。因此其最大的优点便是对电池的要求降低，适应能力较强，对电池组有较宽的电压匹配能力，同时加上其可以独立受控便于集中调度，从而可快速的响应，适应大容量系统充放电。
2.1 SOC自均衡控制基本原理
如图一所示对称的三相中每一项内部均为串联结构，因此流过每个电池组的电流相等，从而每一组吸收或者发出的功率可通过控制其端电压的幅值来实现。三相为对称运行，所以这里以A相为例介绍。
A相串联的各锂电池组平均SOC为：
/n
A相内个电池组的纠正△SOC变化量为：
△
根据△SOC的值对同相内各组进行幅值的微调，从而达到差异化充放电的目的，最终使同相内各电池组达到平均值。其原理控制图如图2所示，经相应的调节各调制信号为：
图1 级联技术原理图
图2 SOC控制示意图
式中，为比例系数，充放电控制系数，其值可取为±1。
上式表明，如果第j组的小于平均值，系统充电时，相应组的微调幅值较大，则可多充电达到SOC平衡；系统放电时，相应组的微调幅值较小，则可少放电达到SOC平衡。因此总电压为：
3 结束语
采用独立电池组间的组合级联式不仅可以实现大功率的电能冲放，因为其链式结构电压等级可以有效的提高，从而并网传送时可以省去变压器，避免传统的公共直流母线的环流效应。针对淘汰电池性能的严重不一致性，提出一种差异化的控制策略。
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［3］韩路，贺狄龙，刘爱菊，等.动力电池梯次利用研究进展［J］.电源技术，2014，38（3）：548-550.
TM912
A
1671-3818（2016）10-0059-01
王丰伟（1990-），男，辽宁盖州人，研究生，研究方向：电力系统。
