鉛酸電池與鋰離子電池的建模與參數(shù)辨識方法研究.pdf

1、儲能技術(shù)可應(yīng)用于削峰填谷、支持新能源發(fā)電靈活入網(wǎng)、增強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定性和提高電能質(zhì)量等方面，為現(xiàn)代電力系統(tǒng)面臨的諸多挑戰(zhàn)提供了有效的解決途徑。鉛酸電池以價(jià)格低廉、技術(shù)成熟、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)最早應(yīng)用于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。鋰離子電池作為能量密度和循環(huán)效率最高的電池，是目前最具市場發(fā)展前景的大容量儲能電池，在電力系統(tǒng)領(lǐng)域展現(xiàn)了極高的應(yīng)用價(jià)值。合理精確的電池模型是確保仿真計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性和可信賴性的基本前提，為了建立適應(yīng)電力系統(tǒng)仿真研究的準(zhǔn)確模型，基于實(shí)測數(shù)據(jù)

2、參數(shù)辨識，從而驗(yàn)證模型結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性與有效性具有重要意義。本文針對鉛酸電池和鋰離子電池模型的參數(shù)辨識與準(zhǔn)確性驗(yàn)證，從算法的選擇、電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理、最優(yōu)模型的選擇以及參數(shù)辨識等方面展開了系統(tǒng)地研究工作。
　　首先，基于傳統(tǒng)算法的不足，將遺傳算法應(yīng)用于儲能電池模型參數(shù)辨識并提出了改進(jìn)策略。由于傳統(tǒng)優(yōu)化算法對參數(shù)初值敏感，往往使辨識進(jìn)入局部收斂而致參數(shù)呈現(xiàn)分散性特點(diǎn)，因此選擇具有全局搜索能力的遺傳算法作為辨識算法。相較于傳統(tǒng)算法，

3、該算法能以較大的概率找到優(yōu)化問題的全局最優(yōu)解。針對基本遺傳算法存在收斂速度慢和易早熟的缺陷，改進(jìn)遺傳算法在交叉、變異、選擇三種遺傳操作的改進(jìn)策略和控制參數(shù)的選擇上進(jìn)行了修正。利用改進(jìn)遺傳算法對模型辨識進(jìn)行優(yōu)化，參數(shù)穩(wěn)定性良好。
　　其次，以鉛酸電池為研究對象，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和電池特性。選擇對電池運(yùn)行特性描述最優(yōu)的等效模型，并進(jìn)行參數(shù)靈敏度分析，提取影響電池運(yùn)行特性的主導(dǎo)參數(shù)。設(shè)計(jì)了針對電化學(xué)電池辨識所需的相關(guān)實(shí)驗(yàn)方案，并

4、基于實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行成組電池與單體電池的辨識工作。分析實(shí)際辨識、理想成組、平均值三種不同參數(shù)的適用性與穩(wěn)定性，辨識結(jié)果表明模型能很好地描述電池的動(dòng)態(tài)I-V特性，參數(shù)穩(wěn)定性與適用性好，且從實(shí)際角度驗(yàn)證說明了電池的不一致性。
　　最后，針對鋰離子電池，先進(jìn)行恒流穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)脈沖靈敏度分析，再利用恒功率充放電和脈沖放電實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，對模型進(jìn)行辨識。結(jié)果表明，模型能很好地描述兩種條件下的I-V特性，且參數(shù)穩(wěn)定性良好，辨識誤差遠(yuǎn)低于研究應(yīng)用的誤差要