[发明专利]公交电动汽车及其梯次利用电池集群的V2G可用容量评估方法

摘要

公交电动汽车及其梯次利用电池集群的V2G可用容量评估方法，包括如下步骤：确定目标微网区域中，公交EV电池集群运营和管理模式；设定公交EV电池集群的配置和参数；各时段V2G可用容量评估模型构建；确定梯次利用公交EV电池集群的管理模式；设定梯次利用公交EV电池集群配置和参数；梯次利用公交EV电池集群V2G可用容量评估模型构建；公交EV及其梯次利用电池集群实时V2G可用容量总和评估。

主权项

1.公交电动汽车及其梯次利用电池集群的V2G可用容量评估方法，包括如下步骤： 步骤1）确定目标微网区域中，公交EV电池集群运营和管理模式；建设充换电站；按照目标区域和线路的公共交通需求，规划具体班次、车辆数量、发车时刻、进站更换电池及停运时刻等运营安排；对应各批次公交EV的具体运营安排，将一天工作时间分为以下多个不同工作状态时段：依次递进安装电池发车、正常运营、中途按顺序进充换电站更换电池、依次递进停运卸载电池等； 每辆公交EV在运行中间时段需进充换电站更换一次电池，将其一天工作时间分为6个时段： 时段ΔT₁：早上各批次公交EV“依次递进”安装电池（脱离V2G服务）发车时段； 时段ΔT₂：早上各公交EV正常运营时段； 时段ΔT₃：中午各批次公交EV“依次递进”进充换电站更换电池时段； 时段ΔT₄：下午各公交EV正常运营时段； 时段ΔT₅：下午各批次公交EV“依次递进”停运卸载电池（接入V2G服务）时段； 时段ΔT₆+ΔT′₆：晚上所有公交EV停运时段； 步骤2）设定公交EV电池集群的配置和参数；所述的配置包括：公交EV总量、单车电池额定满容量、充换电站中电池总量、规划公交线路数量、每条线路班次、各班次EV进站更换电池需求；所述的参数包括：动力电池的允许放电深度、能效比、放电效率，公交EV日平均行驶里程等； 步骤3）各时段V2G可用容量评估模型构建；步骤1）中各时段内公交EV电池集群任意nΔt时刻的V2G可用容量C_B(nΔt)为 式中，N_B1、N_B2分别为系统中公交EV总量和充换电站中超配的电池总量；N₁、N₂、N₃、N₄、N₅分别为时段ΔT₁、ΔT₂、ΔT₃、ΔT₄和ΔT₅内包含的最小计算单位时间Δt的个数；C_bat为单辆公交EV电池的额定容量；SOC_max、SOC_min为集群中EV电池平均最大荷电状态和最小荷电状态；K_n为ΔT₁、ΔT₃、ΔT₅时段内nΔt时刻对应的安装电池发车、进站更换电池及停运卸载电池的公交EV班次；λ_n为每班次发车、进站或停车的EV数量；ΔC_BS(iΔt)为各时段内iΔt时刻系统中所有参与V2G服务的该公交EV电池集群容量变化总量；SOC_res为ΔT₃、ΔT₅时段内各公交EV进站电池卸载时的平均剩余荷电状态，其表达式为 式中，E_bat为另一形式表征的公交EV电池额定容量，kWh；D_OD为允许放电深度；L为公交EV平均日行驶里程，km；E_FF为公交EV的能效比，km/kWh；η_dis为放电效率； 步骤4）确定梯次利用公交EV电池集群的管理模式；按SOC特性测试进行分组，采用与微网中其他普通储能元件一样的运营和管理模式，实时接受系统V2G调控。当新一批淘汰电池加入系统梯次利用时，可考虑同时退出服务年限过长的电池组； 步骤5）设定梯次利用公交EV电池集群配置和参数；所述的配置主要包括：参与梯次利用EV动力电池集群的电池数量、类型、梯次利用服务年限、梯次利用期间的V2G充放电调度规律； 步骤6）梯次利用公交EV电池集群V2G可用容量评估模型构建；不同EV电池类型、参与梯次利用服务年数不一的EV电池集群中，nΔt时刻的V2G可用容量总和为 式中：N_T为该集群中参与梯次利用的EV电池总量；C_bat(k)为任意EV电池 k的额定容量；ΔC_TS(iΔt)为iΔt内系统中所有参与V2G服务的梯次利用EV电池集群的V2G调度总容量；α_k为任意EV电池k被淘汰后参加梯次利用一定时间的当前最大容量保持率，其表达式为 式中：α_dk为其刚被淘汰时的最大容量保持率；T为其参加梯次利用的实际天数；为其参加梯次利用时期的平均每天V2G调度容量，ΔC_bat(k)为其作为EV动力电池时期正常一次完全充放电循环的容量变化量；α₀、a、b为未知参数，根据相关文献估计可分别取107.4，0.8745和0.6066；步骤7）公交EV及其梯次利用电池集群实时V2G可用容量总和评估；由公交EV和淘汰后梯次利用共同组成的V2G参与微网储能的电动汽车电池集群，任意nΔt时刻的V2G可用容量总和为 C_∑(nΔt)=C_B(nΔt)+C_T(nΔt)      (10) 。