用于效率与退化分析的 MWh 级电网电池系统数字孪生
系统与控制
2023-04-24 v1 系统与控制
摘要
大规模并网锂离子电池正日益部署以支持电网上的可再生能源推广。这些电池系统由数千个单体电芯以及用于监测和控制的各种辅助系统组成。尽管许多研究聚焦于单个锂离子电池电芯的行为，但包含数千个电芯的系统中，系统设计选择与辅助系统控制对长期退化和系统效率的影响却很少被详细考虑。在此，我们模拟了一个由 18900 个单体电芯组成的 1 MWh 电网电池系统，每个电芯由独立的电化学模型表示，同时还包括热管理系统和电力电子变换器。针对电芯间差异性、热效应和退化效应的仿真运行多达 10000 次循环和 10 年。结果表明，电接触电阻以及初始容量和电阻的电芯间差异对性能的影响比先前认为的要小。相反，单体电芯退化率的差异在系统整个寿命周期内主导了系统行为。研究证明了精细热管理系统控制的重要性：比例控制相比开关控制将整体效率提高了 5 个百分点，并在 10 年后将电池总可用能量也提高了 5 个百分点。
引用
@article{arxiv.2206.10245,
title = {Digital twin of a MWh-scale grid battery system for efficiency and degradation analysis},
author = {Jorn M. Reniers and David A. Howey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.10245},
year = {2023}
}