[发明专利]电动汽车动力电池集群可用容量的预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种参与车网互联(Vehicle-to-grid,V2G)服务的电动汽车动力电池集群实时概率V2G可用容量的预测方法。 

背景技术

近年来，电动汽车(Electric Vehicle，EV)正快速进入汽车市场。根据《节能与新能源汽车发展规划(2011年至2020年)》，2015年EV将达到50万辆，2020年达到500万辆。由于EV上均装有较大容量的车载动力电池，当其数量足够多时，电池集群总容量相当巨大。而据统计，大多数汽车每天大约22小时处于停泊状态，即使在高峰期也有超过80%处于停泊状态，可以考虑让它们在停车时为电网提供能量缓冲。V2G模式正是基于解决上述问题而提出的：一方面，可视EV电池集群为可控负荷，通过控制其并网充电时间进行系统的错峰调控，提高电网的总体发电效率和经济效益；另一方面，通过V2G技术EV电池集群也可被当作储能装置参与电网的能量平衡。 

目前，对于V2G技术的研究主要包括几个方面：1)V2G对电网的影响,其一是分析V2G对电网配电设备、经济运行、电能质量等方面的影响，其二是从电源侧或电网侧的角度分析电网对电动汽车接入的承受能力；2)研究EV充放电控制与利用技术，包括单向V2G和双向V2G的充（放）电技术；3)EV充电负荷建模与仿真计算，包含如车主的用车行为、充电行为以及电池的充电特性等多种因素。申请号为201210291284.5、201210014240.8、201010197317.0、201010197305.8和201110048828.0的发明专利申请书从不同技术路线提出多种EV智能充（放）电控制装置（系统）及其控制方法。但上述成果均未针对大规模EV集群的V2G可用容量预测进行有效的研究。本发明专利针对目标电网区域内参与V2G服务的大规模EV集群在各种情境下的行为特性、荷电状态(State of charge,S.O.C)特性和充放电特性的随机概率性进行研究，从而对其可提供给电网进行能量平衡的能力进行有效评估，其结果为V2G系统的优化调控策略制定提供了有效依据。 

发明内容

本发明要克服现有技术不能针对大规模EV集群的V2G可用容量提供预测的缺点，提供一种考虑基于V2G技术将EV动力电池作为储能元件参与电网调控问题所提出的一种参与V2G服务的EV动力电池集群实时概率可用容量预测方法。 

本发明为实现上述目的，提出了EV动力电池集群参与V2G服务时可提供给电网进行充、放电功率平衡的能力评估方法，如附图1所示，其具体过程包括如下步骤： 

1）定义EV动力电池的“V2G可用容量”概念：是指EV动力电池参与V2G服务时，可向电网提供的允许充、放电容量；该概念用以表征EV动力电池作为储能元件进行电网动态功率平衡能力，因此，又可分为“V2G放电可用容量”和“V2G充电可用容量”两个指标； 

2）推导EV动力电池集群单位时段的电池容量变化量。根据电池充放电相关理论和文献，采用式(1)表征考虑电池自放电和充放电过程，得到前后两时间段S.O.C的关系： 

SOC(t+Δt)=SOC(t)(1-σ(t)Δt)+I_bat(t)·Δt·η(t)/C_bat   (1) 

式中：I_bat(t)表示t时刻充放电电流(大于零表示充电，小于零则为放电)；σ为自放电率，每小时自放电率取0.01%；Δt表示前后两时间间隔；C_bat为蓄电池的总容量，Ah；η(t)为充放电效率； 

3）为了简化容量预测模型，将行驶中的EV汽车视为额定功率输出，那么在EV电池有效充放电范围[SOC_min,SOC_max]内，可简化视作恒电流充、放电。选择最小的计时单位为Δt,由式(1)可得式(2)： 

SOC[(n+1)Δt]=SOC(nΔt)(1-σΔt)+I_batΔtη(nΔt)/C_bat n=1,2,…   (2) 

式(2)等式两边同左乘C_bat，可得式(3)所示电池剩余容量表示式: 

C[(n+1)Δt]=C_batSOC[(n+1)Δt]=C(nΔt)(1-σΔt)+I_batΔtη(nΔt)   (3)