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申请/专利权人：北京交通大学

摘要：本发明涉及电池梯次利用技术领域，具体涉及了一种为退役动力电池梯次利用甄选适用场景的方法，该方法建立了评价指标的评价值设定规则，并计算典型应用场景的评价值，对退役电池在不同的应用场景下进行梯次利用的适用性进行量化计算，进而甄选出适用性最高的场景。

主权项：1.一种退役动力电池梯次利用适用场景的甄选方法，其特征在于，具体实现步骤包括：步骤S1：从技术性能、经济性能和安全性能三个方面分析退役动力电池梯次利用的性能，其中，技术性能部分分析梯次电池全生命周期的衰退性能、不确定性和不一致性；经济性能中考虑各组成部分的原值和折算的时间价值；安全性能部分通过分析造成储能发生安全事故的原因出发对退役电池梯次利用的安全风险进行分析；步骤S2：选取退役动力电池梯次利用场景适用性的评价指标，在对梯次电池性能分析的基础上，选取能够描述退役动力电池梯次利用性能的梯次电池场景适用性评价指标，建立评价指标的评价值设定规则，其中，技术性能选取容量保持率、容量偏差和容量衰退速率指标；经济性能选取净现值、内部收益率和投资回收期指标；安全性能选取电池安全等级、电池老化程度、应用场景工况条件和衰退“拐点”指标；步骤S3：提出基于改进VIKOR算法的退役动力电池梯次利用适用场景的甄选方法，在改进VIKOR算法中将熵权法和CRITIC法综合起来，形成组合赋权法对评价指标进行权重设置，计算得到的权重结果既能显示出各因素间的相关关系，确定各指标权重后，选取退役动力电池梯次利用的典型场景，计算各场景中退役动力电池的评价指标对应的评价值，根据评价值由高到低排序为给定退役电池甄选出适用度最高的应用场景，场景适用度越接近1，在场景中的适用度越高，当场景适用度小于0时，在该应用场景中不适用；所述技术性能的选取及设定规则包括：1容量保持率：将电池容量的衰退过程按照5％额定容量划分为若干个衰退阶段，每个阶段内的容量衰退视为线性变化的，每个衰退阶段选取该阶段中间状态的容量保持率来进行表征；对于电池容量衰退的整个过程，计算各阶段的容量保持率的算术平均值作为该电池在给定场景中全生命周期的容量保持率，如式3所示： 式中，H为电池衰退的阶段数目；QB,h为第h阶段的容量保持率；2容量偏差：用容量偏差分布的2σ来表示容量的偏差，选取各衰退阶段的初始容量偏差来表征该衰退阶段电池组的容量偏差，对于电池容量衰退的整个过程，计算各阶段的电池容量偏差的算术平均值作为该电池在给定场景中全生命周期的电池容量偏差，如式4所示： 式中，QD,h为第h阶段的电池容量偏差；3容量衰退速率：将一个阶段内的电池看作线性衰退的，计算各阶段电池容量衰退曲线的斜率，作为该阶段的容量衰退速率，计算公式如式5所示： 式中，QS,h为第h阶段的容量衰退速率；ΔQB,h为第h阶段的容量保持率变化量；ΔNc,h为第h阶段的循环次数变化量；对于电池容量衰退的整个过程，计算各阶段的电池容量衰退速率的算术平均值作为该电池在给定场景中全生命周期的电池容量衰退速率，如式6所示： 所述经济性能的选取及设定规则包括：1峰谷套利：储能系统在峰谷套利应用场景成本包含电池购置成本、相关设备成本、筛选重组成本、PCS成本、BMS成本、运行维护成本和电池置换成本，收益为峰谷价差收益与基本电价收益，建立梯次利用储能系统峰谷套利场景净现值模型，如式7所示： 式中，k为第k次更换电池；K为项目周期内电池更新置换的总次数次；L为电池循环次数折算的电池寿命年；2平抑可再生能源出力波动：储能系统在平抑可再生能源出力波动应用场景成本包含电池购置成本、相关设备成本、筛选重组成本、PCS成本、BMS成本、运行维护成本和电池置换成本，收益为向上级电网售电收益和政府补贴收益，建立梯次利用储能系统平抑可再生能源出力波动场景净现值模型，如式8所示： 3调频辅助服务：储能系统在调频辅助服务应用场景成本包含电池购置成本、筛选重组成本、相关设备成本、PCS成本、BMS成本、运行维护成本和电池置换成本，收益为调频收益和环境收益，建立梯次利用储能系统调频辅助服务场景净现值模型，如式9所示： 计算储能系统在各应用场景下的净现值，将该值作为对应场景下净现值这个经济性能评价指标的评价值，若该场景下的净现值为负，认为该场景中储能系统无法获利，则在进行应用场景适用性评价时排除该场景；4内部收益率：计算储能系统在各应用场景下的内部收益率，将该值作为对应场景下内部收益率这个经济性能评价指标的评价值；5投资回收期：计算储能系统在各应用场景下的投资回收期，将该值作为对应场景下投资回收期这个经济性能评价指标的评价值；所述安全性能的选取及设定规则包括：1电池安全等级：依据前述对于电池衰退阶段的划分，设定电池在各阶段内电池安全等级不变，则电池衰退各阶段的电池安全等级指标值如下：当电池衰退阶段在[95％,100％]、[90％,95％]、[85％,90％]、[80％,85％]时，指标值为1，当电池衰退阶段在[75％,80％]、[70％,75％]时，指标值为0.75，当电池衰退阶段在[65％,70％]、[60％,65％]时，指标值为0.5，当电池衰退阶段容量保持率60％时，指标值为0；根据电池衰退各阶段的电池安全性能指标值，电池全生命周期的电池安全性能指标值计算公式如式10所示： 式中，SG为电池全生命周期的电池安全性能指标值；Sg,h为电池在第h个衰退阶段的电池安全等级指标值；2电池老化程度：依据前述电池老化程度对安全性能影响的等级划分，分别设定三元锂电池和磷酸铁锂电池各衰退阶段的电池老化程度指标值，当电池衰退阶段为[95％,100％]、[90％,95％]时，三元锂电池指标值和磷酸铁锂电池指标值均为1，当电池衰退阶段为[85％,90％]、[80％,85％]时，三元锂电池指标值为0.75，磷酸铁锂电池指标值为0.83，当电池衰退阶段为[75％,80％]、[70％,75％]时，三元锂电池指标值为0.5，磷酸铁锂电池指标值为0.67，当电池衰退阶段为[65％,70％]、[60％,65％]时，三元锂电池指标值为0，磷酸铁锂电池指标值为0.5，当电池衰退阶段容量保持率60％时，三元锂电池指标值和磷酸铁锂电池指标值均为0；根据电池衰退各阶段的电池老化程度指标值，电池全生命周期的电池老化程度指标值计算公式如式11所示： 式中，SA为电池全生命周期的电池老化程度指标值；Sa,h为电池在第h个衰退阶段的电池老化程度指标值；3应用场景工况条件：依据储能系统应用场景及其工况条件，设定应用场景工况条件指标值，指标值的设定主要依据C-rate和循环次数这两个参数值，在此，选取C-rate＝1C，循环次数＝1次天的应用场景工况为标准应用工况条件，即该应用场景工况条件的评价值为1，峰谷套利在C-rate＝0.3C，循环频次＝1次天的应用场景工况下指标值为1.2，平抑新能源出力波动在C-rate＝1.5C，循环频次＝20次天的应用场景工况下指标值为0.8，调频辅助服务在C-rate＝2C，循环频次＝50次天的应用场景工况下指标值为0.6；4衰退“拐点”：设定电池出现衰退“拐点”前，评价指标衰退“拐点”的评价值为1，电池出现衰退“拐点”后，评价指标衰退“拐点”的评价值为0，则电池全生命周期的衰退“拐点”的评价值计算公式如式12所示： 式中，SQ为电池全生命周期的衰退“拐点”指标值；Sq,h为电池在第h个衰退阶段的衰退“拐点”指标值。

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