Квазидинамическое моделирование старения емкости Li-Ion накопителей

Павел Юрьевич Губин, Ксения Владимировна Рындина, Артем Александрович Нестеров

Аннотация


На сегодняшний день Li-Ion накопители электроэнергии представляются все более интересными
с точки зрения применения их в электроэнергетике. Появляется новый спектр задач, которые могут быть решены с использованием данного типа устройств, а именно: сокращение затрат на электропотребление, снижение максимумов нагрузок в пиковые часы для выполнения требований к пропускной способности сети, применение в системах возобновляемой генерации. При этом пренебрежение сравнительно быстрым и необратимым старением таких систем приводит к чрезмерно оптимистичным экономическим и техническим оценкам их внедрения, что обуславливает необходимость учета старения систем накопления.

В данной статье предложена методика квазидинамического моделирования деградации Li-Ion накопителей, которая позволяет в отличие от прочих на стадии предварительного анализа оценивать степень старения систем с неравномерным графиком заряда и разряда, и приведены результаты ее апробации.


Ключевые слова


система накопления электроэнергии; деградация; старение; моделирование; Li-Ion накопитель электроэнергии; уровень заряда; глубина разряда; цикл работы накопителя

Полный текст:

PDF

Литература


Milano F., Manjavacas A.O. Converter-Interfaced Energy Storage Systems. 1st ed. Cambridge, Cam-bridge University Press, 2019.

Rufer A. Energy Storage Systems and Components. 1st ed. Boca Raton, CRC Press Taylor and Francis Group, 2018.

Kuznetsova N.D., Mitrofanov S.V. [Analysis of the effectiveness of application of different types of storage batteries in autonomous power systems]. Bulletin of Perm National Research Polytechnic University. Electrotechnics, Informational Technologies, Control Systems, 2018, no. 25, pp. 48–57. (in Russ.)

Alotto P., Guarnieri M., Moro F. [Redox flow batteries for the storage of renewable energy]. Renewa-ble and Sustainable Energy Reviews, 2014, vol. 29, pp. 325–335. DOI: 10.1016/j.rser.2013.08.001

Slepcov M.A., Nagajcev V.I., Komarov V.G., Banakin A.V. [Review of the status and perspectives of electric drive autonomous transport]. Bulletin of Moscow Power Engineering Institute, 2016, no. 4, pp. 21–28. (in Russ.)

Raubal' E.V., Rashevskaya M.A., Gamazin S.I., Loginova S.V. [Perspectivies of storage battaries to

be used in terms of power network 0.4 kV]. Bulletin of Moscow Power Engineering Institute, 2013, no. 3, pp. 55–57. (in Russ.)

Lykin A.V. [Assessment of the reduction of energy losses using network energy storage]. Sectors of

the economy: problems and development perspectives. Infrastrukturnye otrasli ekonomiki: problemy i per-spektivy razvitiya: sb. materialov 18 Vseros. nauch.-prakt. konf, 2018, pp. 218–224. (in Russ.)

Nikitin D.V., Kuznecov O.N. [Application of storage systems in the electrical power industry]. Elec-tricity, 2007, no. 9, pp. 52–60. (in Russ.)

Rybalko A.Ya., Dybrin S.V. [Optimal capacity of the energy storage to decrease peak load]. Mountain

Information and Analysis Bulletin, 2008, no. 8, pp. 356–361. (in Russ.)

Mercier P., Cherkaoui R., Oudalov A. Optimizing a Battery Energy Storage System for Frequency Control Application in an Isolated Power System. IEEE Transactions on Power Systems, 2009, vol. 24, iss. 3,

pp. 1469–1477. DOI: 10.1109/tpwrs.2009.2022997

Delacourt C., Safari M. Mathematical Modeling of Aging of Li-Ion Batteries. Physical Multiscale Modeling and Numerical Simulation of Electrochemical Devices for Energy Conversion and Storage, 2016. DOI: 10.1007/978-1-4471-5677-2_5

Troltzsch U., Kanoun O., Trankler H.-R. Characterizing aging effects of lithium ion batteries by im-pedance. Electrochimica Acta, 2005. Vol. 51, iss. 8–9, 20 January 2006, pp. 1664–1672 DOI: 10.1016/j.electacta.2005.02.148

Spotnitz R. Simulation of capacity fade in lithium-ion batteries. Journal of Power Sources, 2003, iss. 113, pp. 72–80. DOI: 10.1016/s0378-7753(02)00490-1

Stroe D.I., Swierczynski M., Stroe A.I., Teodorescu R., Laerke R., Carne Kjaer P. Degradation Behav-ior of Lithium-Ion Batteries based on Lifetime Models and Field Measured Frequency Regulation Mission Profile. IEEE Transactions on Industry Applications, 2016, vol. 52, iss. 6, pp. 5009–5018. DOI: 10.1109/tia.2016.2597120

Timmermans J.-M., Nikolian A., De Hoog J. et al. Battaries 2020 – Lithium-ion battery first and second life ageing, validated battery models, lifetime modelling and ageing assessment of thermal param-eters. 18th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'16 ECCE Europe), 2016. DOI: 10.1109/epe.2016.7695698

Stroe D.I., Swierczynski M., Stan A.-I., Teodorescu R., Andreasen S. J. Accelerated lifetime testing methodology for lifetime estimation of Lithium-ion batteries used in augmented wind power plants. IEEE Transactions on Industry Applications, 2014, vol. 50, iss. 6, pp. 4006–4017. DOI: 10.1109/tia.2014.2321028




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power200107

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.