综合能源系统中电动汽车与SSB蓄电池混合储能性能的对比研究

2026-06-19 11:29:29

近年来，电动汽车（EV）的发展为归纳动力体系（IES）的电力存储供给了新思路。探究EV与电池储能（BS）在电力存储功用方面的差异，关于IES的高效运转具有重要意义。因而，本文进行了全面的比照剖析。针对一个包含四个功用区域的动力归纳社区展开了案例研讨。提出了一种双层优化模型来优化体系的规划与运转。数学模型和优化模型依据MATLAB中的顺序二次规划法和CPLEX求解器进行求解。成果标明，两种体系均能完成削峰填谷并平滑IES负荷。相比之下，装备EV的IES更具灵活性，其中EV承担了21–65%的电力负荷，而BS仅承担3–6%。因为出资和运营本钱较低，装备EV的IES年本钱比装备BS的低12–24%。在环境效益方面，住所区内装备EV的IES年CO₂排放量削减了19%。但因为光伏（PVs）装机容量较低，工作区、商业区和医疗区的排放量添加了21–39%。特别是，住所区内装备EV的IES经济和环境效益最佳，年本钱下降24%，CO₂排放量削减19%；但在医疗区其经济表现最差，而在工作区其环境效益最差。得出的定论...

导言

为了应对全球变暖问题，许多国家提出了碳达峰和碳中和方针[1]。到2023年9月，已有超过150个国家做出了碳中和承诺，覆盖了全球80%以上的CO 2排放量、GDP和人口[2]。各国已拟定具体的战略，以削减修建、动力、交通、工业及其他领域的排放[3]。其中，因为巨大的制冷、供温暖电力供应需求，依据International Energy Agency（IEA）的统计，修建运转产生的CO 2排放量已占全球排放量的28%[4]。因而，进步修建运转的动力功率并使用可再生动力已成为完成双碳方针的要害[5]。
鉴于上述情况，耦合多种可再生动力的Integrated Energy System（IES）引起了广泛关注[6]。经过整合光伏（PV）、太阳能热使用、热泵（HP）和储能等清洁动力技术，可以保障社区高效安稳的动力供应[7]。规划合理且调控得当的IES有助于削减对一次动力的依靠，并下降修建运转中的动力消耗[8]。作为IES的重要组成部分，储能体系可以为负荷供给需求呼应，然后进步动力使用功率[9]。同时，经过存储冷、热和电能，IES可以平衡可再生动力的波动性，进步动力供应体系的可靠性，这对动力转型和可持续发展具有积极影响[10]。
在电力存储的背景下，battery storage (BS) 是调节电网 (PG) 与分布式设备之间发电量的一种常用手法 [11]。与传统动力不同，来自分布式太阳能和风能体系的电力在时刻和空间维度上更难预测且具有高度波动性 [12]。开发集成 BS 的体系可以应对分布式体系的不确定性并维持体系安稳性 [13]。但是，在相关的储能技术研讨中，下降储电设备的高昂本钱一直是一项应战 [14]。近年来，electric vehicle (EV) 的发展为处理这一问题供给了新思路 [15]。EV 不只可以储存和释放电力，还有助于防止 IES 初期出资添加 [16]。作为两种类型的电力存储设备，EV 和 BS 具有不同的特性。探究 EV 和 BS 的电力存储功用关于进步 IES 的经济和环境效益具有重要意义。
作为一种传统的储能设备，BS可以向PG供给需求呼应并进步可再生动力的消纳率，在IES的安全安稳运转中发挥着重要效果[17]。以色列的一项研讨标明，采用BS战略进行能量办理可在夏季和冬天均使盈余才能进步30%[18]。Lin等人[19]探讨了IES中六种储能计划的有效性，发现PV与BS的结合可以进步IES的自给自足才能并削减弃电现象。Oladimeji等人[20]提出了一种新型依据模糊逻辑的粒子群优化技术，用于优化IES中的设备和电池容量。该办法可以下降电池衰减并延伸电池使用寿命。但是，BS储能不可避免地会对IES的经济效益产生冲击。Lin等人对混合动力体系优化成果进行的敏感性剖析标明，总本钱随着电池容量的添加而上升[21]。
EVs还可以作为分布式储能单元参加动力调度和协调电力需求[22]。许多学者对IES与EV体系的协同规划与优化进行了研讨。Dik等人[23]采用EV和HP在归纳电网体系中进行能量办理。成果标明，在典型的英国住所修建中，EV-grid交互体系可削减87%的CO₂排放，并收回21.9 kWh/天的可再生动力。Wang等人[24]的研讨标明，在EV顺序充电战略下，IES的波动性下降了61.3%。Wang和Luo等人[25]还剖析并建模了EV的需求呼应机制。经过引入需求呼应机制，进步了体系灵活性并改善了可再生动力使用率。也有许多研讨专注于带有EV的IES优化。Liu等人[26]提出了一种三层优化模型来调节IES设备的容量。经过EV的有序充放电，IES可下降12.1%的运转本钱。Chen等人[27]采用双层软艺人-评论家算法来协谐和调度IES。与其他模型相比，该算法使运转本钱下降了8%。Li等人[28]开发了一个用于EV参加IES的协同优化模型。案例研讨成果标明，运转本钱、电网波动性和可再生动力消耗率可别离下降5.86%、
依据以往研讨，BS和EV均能呼应负荷需求并进步IES功用。但是，因为初始出资和运转特性的差异，这两种储能形式在时刻和空间上均呈现出截然不同的功率调度形式。鲜有研讨在多种场景下对二者进行全面的比照剖析。此外，这两种体系在不同功用区域的适用性与效益也尚不清晰。因而，为了优化IES功用并促进体系设备间的协同效果，本研讨对BS和EV储能形式进行了比照，并探讨了两种形式的特性。
本文的首要贡献如下：（1）考虑能量转化，建立了BS和EV体系的全工况动态数学模型；（2）使用双层优化模型获得了这两个体系的最优规划参数和运转参数；（3）以包含四种修建类型的典型归纳社区为例，探讨了不同功用区域内含BS的IES与含EV的IES的特性，并比照了供热、供冷和供电的典型日调度与年调度情况。（4）剖析了经济和环境效益，以评价这两种形式的功用。本研讨得出的定论为IES的优化和可持续发展供给了名贵的参阅。