هزینه تجزیه و تحلیل مالکیت باتری ها در خودروهای هیبریدی تمام الکتریکی و پلاگین

A cost of ownership analysis of batteries in all-electric and plug-in hybrid vehicles

چکیده

1 مقدمه

2 زمینه

3 مدل هزینه

4 نتایج

5 نتیجه گیری

منابع

چکیده

     تحول سریعتر خودروهای جاده ای از موتورهای سوخت سنتی به موتورهای برقی منجر به انجام تحقیقات گسترده و فزاینده درباره خودروهای برقی و زیرساخت های مرتبط با آنها (و توسعه آنها) گشته است. در همین زمینه در مقاله حاضر جنبه هزینه باتری ها را از دیدگاه مالک بررسی می کنیم. ما خصوصاً یک تحلیل از هزینه استفاده بهینه باتری ها را ارائه می دهیم تا نسبت هزینه-منفعت و فواصل زمانی تعویض باتری به حداکثر رسانده شود. به منظور تجزیه و تحلیل فرسایش باتری، آزمایشات مختلفی را برای خودروی برقی با باتری کامل (BEV) و خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) انجام دادیم. نتایج نشان داد که زمانی که خودرو در حالت پایداری شارژ قرار دارد باتری خودروی برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) دچار فرسایش بیشتری می شود؛ حالت پایداری شارژ به زمانی گفته می شود که از موتور احتراق استفاده می شود و توقف و حرکت مجدد زیادی در رانندگی رخ می دهد. از طرف دیگر، هزینه های فرسایش باتری خودروی برقی با باتری کامل (BEV) در هر سناریویی که پارامتر اصلی تأثیرگذار بر فرسایش باتری میانگین مسافت طی شده روزانه (بر حسب مایل) است، عموماً نزدیک به بهینه است.

زمینه
     اغلب خودروهای برقی (EV) را می توانیم در دو گروه بزرگ طبقه بندی کنیم: خودروهای برقی (باتری دار) و خودروهای برقی هیبریدی، که در گروه دوم هنوز هم موتور احتراق داخلی سنتی به عنوان منبع قدرت اصلی حفظ شده است. این گروه ها نیز به نوبه خود به زیرگروه هایی تقسیم می شوند. گروه اول زیرگروه های خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) و خودروهای برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx یا REEV) را شامل می گردد. گروه دوم نیز زیرگروه های خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV یا HEV)، خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) را شامل می گردد (به ترتیب رنگ های سبز و آبی در شکل 1).

     همان طور که در پژوهش شرکت LMC Automotive با مسئولیت محدود (2021) گزارش شده است، تقاضای جهانی برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV)، خودروهای برقی تمام هیبریدی (FHEV) و خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) عموماً به صورت یکنواخت تقسیم شده است اما تقاضا برای خودروهای برقی هیبریدی پلاگین (PHEV) حدوداً نصف تقاضا برای خودروهای برقی با باتری کامل (BEV) یا خودروهای برقی نیمه هیبریدی (MHEV) است. با این حال این توزیع به علت رشد سالانه چشمگیر (نسبت به مدت مشابه در سال قبل) در تولید و فروش خودروهای برقی (EV) ممکن است به راحتی تغییر کند و بنابراین پیش بینی سهام بازار را دشوارتر سازد.

     در حقیقت یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) دارای یک واحد قدرت کمکی (APU) سوخت است تا ماکزیمم مسافت طی شده (بر حسب مایل) را گسترش دهد. با این حال یک خودروی برقی با محدوده گسترش یافته (BEVx) هنوز هم به عنوان یک خودروی برقی با باتری کامل شناخته می شود چون استفاده کردن از یک واحد کمکی یا گزینه ذخیره سازی برای شارژ کردن باتری در مواقع تخلبه بخش عمده باتری است، و یک شرایط کارکرد نرمال به حساب نمی آید

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid

چکیده

1. مقدمه

2. استراتژی کنترلی پیشنهادی

A. اهداف کنترلی

B. اقدامات کنترل و عملیات اصلی

C. تغییرات پاسخ در تولید توان PV

D. پاسخ به تغییرات SOC

3. صحت سنجی

A. عملیات اصلی

B. عملکرد شارژ شدن باتری

C. قطع تولید PV

4. نتیجه گیری

چکیده

در این مقاله، یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز برای چندین واحد PV، باتری و دروپ در یک ریز شبکه جزیره ای پیشنهاد می شود. استراتژی کنترل جهت مدیریت هر ترکیبی از این واحد ها بدون اصلاح سیستم های کنترل آنها ارائه می شود. این روش یک رویکرد جامع تر و کلی تر جهت هماهنگ سازی سه واحد در مقایسه با تکنیک های موجود در مراجع که تنها دو نوع یعنی سیستم های PV و باتری را در نظر می گیرند و یا تنها یک واحد از هر کدام را در نظر می گیرند، ارائه می کند. عملیات هر واحد به طور خودکار جهت حفظ تعادل بین تولید و مصرف هماهنگ سازی شده و از سویی شارژ دهی/تخلیه شارژ کنترل شده باتری ها در ریز شبکه را تضمین می کند. جهت تحقق این هماهنگ سازی، حلقه های کنترل ولتاژ و توان در هر واحد PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه توان/ فرکانس چند بخشی (P/f) طراحی شده پیکره بندی می شوند. این ویژگی ها جهت تطبیق  با شرایط عملیاتی ریزشبکه  به طور مستقل بدون توجه به سیستم های ارتباطی خارجی و مدیریت متمرکز طراحی می شوند. بر این اساس، سیستم کنترل برای هر واحد قادر به سوییچ خودکار و یکپارچه به طور واقعی میان تنظیم فرکانس و کنترل توان بر اساس توان PV موجود، SOC باتری ها و کل تقاضای بار در ریز شبکه است. این استراتژی با استفاده از کنترل گر های چند حلقه ای بر خلاف روش معمول استفاده از مود های عملیاتی گسسته و منطق سوییچ، طراحی و پیاده سازی می شود. استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک ریز شبکه شبیه سازی شده در PSCAD/EMTDC با مدل های سوییچینگ دقیق مبدل های توان الکترونیکی مورد صحت سنجی و ارزیابی قرار می گیرد. 

1. مقدمه 

ماهیت متناوب تولید توان فتوولتیک (PV) موجب ایجاد یک چالش بزرگ جهت به کارگیری قابل توجه سیستم های PV در ریز شبکه های جزیره ای می شود. این موضوع نیازمند استفاده از سیستم های باتری جهت تکمیل تولید متناوب واحد های PV به منظور حفظ تعادل توان در ریزشبکه های جزیره ای است. به عبارت دیگر، سیستم های باتری نشان دهنده نقش کارای شبکه در ریز شبکه های متصل شده به شبکه جهت تامین/جذب انرژی مازاد/ مورد نیاز است. با این حال، سیستم های باتری دارای میزان توانا محدود، ظرفیت محدود و شارژ دهی محدود بوده که وابسته به وضعیت شارژ دهی باتری (SOC) هستند. بنابراین، باید عملیات PV و واحد های باتری جهت در نظر گرفتن تولید PV متناوب و محدودیت های عملیاتی واحد های باتری سازمان دهی می شوند. علاوه براین، واحد های PV و باتری باید قادر به هماهنگ سازی با واحد های غیر قابل توزیع که به طور معمول جهت تضمین یکپارچگی تامین مورد استفاده قرار می گیرند، باشند. در ریزشبکه های جزیره ای، این واحد ها از استراتژی های کنترل دروپ جهت تحقق به اشتراک گذاری توان در میان واحد ها استفاده می کنند. 

4- نتیجه گیری

در این تحقیق یک استراتژی مدیریت توان غیر متمرکز جهت هماهنگ سازی PV، باتری و واحد های دروپ در ریزشبکه های جزیره ای ارائه شده است. در این استراتژی ولتاژ محلی و حلقه های کنترل توان در هر کدام از واحد های PV و باتری جهت تبعیت از منحنی های مشخصه P/f چند بخشی پیکربندی می شوند. این منحنی ها به طور همزمان در هر واحد و در هر واحد نسبت به شرایط عملیاتی ریزشبکه عمل می کنند. نشان داده شد که با استفاده از این منحنی های P/f، یک هماهنگ سازی کامل بدون توجه به هر گونه ارتباطات خارجی و روش های مدیریت مرکزی قابل حصول است. همچنین اجرای کنترل چند حلقه ای استراتژی منجر به تغییرات یکنواحت در میان اهداف کنترلی مختلف می شود. عملکرد استراتژی پیشنهادی با استفاده از یک مدل سوییچینگ اجرا شهد در محیط psca/ad/emtdc اجرا شد.

Abstract

In this paper, a decentralized power management strategy is proposed for multiple photovoltaic (PV), battery, and droop units in an islanded microgrid. The control strategy is developed to handle any combination of these units without modifying their control systems. This provides a more comprehensive and generalized approach to coordinate the three types of units, in comparison to the techniques in the literature that consider only two types, mainly PV and battery systems, or consider only a single unit of each type. The operation of each unit is autonomously coordinated to maintain the balance between generation and consumption, while ensuring controlled charging/discharging of the batteries in the microgrid. To achieve this coordination, the voltage and the power control loops, within each of the PV and battery units, are configured to follow the specifically designed multi-segment power/frequency (P/f) characteristic curves. These characteristics are designed to independently adapt to the microgrid operating conditions, without relying on any external communications and centralized management systems. Accordingly, the control system for each unit is able to autonomously and seamlessly switch in real-time between power control and frequency regulation based on the available PV power, the state-of-charge of the batteries, and the total load demand in the microgrid. The strategy is designed and implemented using multi-loop controllers, in contrast to the commonly adopted approach of using discrete operating modes and switching logics. The proposed strategy is validated using a microgrid simulated in PSCAD/EMTDC with detailed switching models of the power electronic converters.

I. INTRODUCTION

THE intermittent nature of photovoltaic (PV) power generation poses a great challenge to the widespread adoption of PV systems in islanded microgrids. This necessitates the deployment of battery systems to complement the intermittent generation of PV units in order to maintain power balance in islanded microgrids. In other words, battery systems mimic the role the utility grid plays in grid-connected microgrids, to supply/absorb needed/surplus energy. However, battery systems have limited power ratings, limited capacities, and restricted charging scenarios that depend on the battery state-of-charge (SOC). Therefore, the operation of the PV and battery units must be coordinated to consider both the intermittent PV generation and the operating constraints of the battery units. Moreover, PV and battery units must be able to coordinate with dispatchable units that are commonly deployed to ensure continuity of supply. In islanded microgrids, these units typically employ the droop control strategies to achieve appropriate power sharing among the units [1]–[6].

IV. CONCLUSION

A decentralized power management strategy is developed in this paper to coordinate PV, battery, and droop controlled units in islanded microgrids. In this strategy, the local voltage and power control loops, at each of the PV and battery units, are configured to follow multi-segment P/f characteristic curves. These characteristic curves can be adjusted autonomously at each unit according to the microgrid operating conditions. It is shown that by using these adaptive P/f characteristic curves, a fully autonomous coordination can be achieved, without relying on any external communications and central management schemes. Also, it is shown that the multi-loop control implementation of the strategy results in smooth transitions among different control objectives. The performance of the proposed strategy has been successfully validated using a detailed switching model implemented in the PSCAD/EMTDC environment.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدیریت توان غیر متمرکز چندین واحد فتوولتائیک، باتری و دروپ در یک میکرو شبکه جزیره ای

Decentralized Power Management of Multiple PV, Battery, and Droop Units in an Islanded Microgrid

شارژر باتری جدید جهت استفاده از وسیله نقلیه الکتریکی هیبریدی پلاگین با استفاده از مبدل پشت به پشت در یک میکرو شبکه متصل به شبکه

A New Battery Charger for Plug-in Hybrid Electric Vehicle Application using Back to Back Converter in a Utility Connected Micro-grid

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

 هشتمین کنفرانس برق قدرت، سیستم های درایو و فناوری ها 

8th Power Electronics, Drive Systems & Technologies Conference 

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

شارژر باتری جدید جهت استفاده از وسیله نقلیه الکتریکی هیبریدی پلاگین با استفاده از مبدل پشت به پشت در یک میکرو شبکه متصل به شبکه

A New Battery Charger for Plug-in Hybrid Electric Vehicle Application using Back to Back Converter in a Utility Connected Micro-grid

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

بازیافت کربنات لیتیوم از ضایعات کاتدی از باتری لیتیوم یونی مصرف شده – یک فرآیند حلقه بسته

Lithium Carbonate Recovery from Cathode Scrap of Spent Lithium-ion Battery – a Closed-loop Process

چکیده

1- مقدمه

2- روش تجربی

1-2- مواد و واکنش دهنده ها

2-2- مشخصه یابی تجربی مواد

3-2- فروشویی انتخابی از ضایعات کاتدی

4-2- رسوب کربنات لیتیوم و رسوب Ni، Co، Mn

5-2- مشخصه یابی

3- نتایج و بحث

1-3- فروشویی انتخابی از ضایعات کاتدی

2-3- مکانیسم های ظاهری بازیافت فلز

3-3- بازیافت کربنات لیتیوم

4-3- توسعه یک فرآیند جدید تولید باتری یونی لیتیومی

چکیده

یک فرآیند حلقه بسته به منظور بازیافت کربنات لیتیوم از ضایعات کاتدی باتری یونی لیتیومی (LIB) توسعه داده شده است. لیتیوم را با استفاده از فرمیک اسید می توان به صورت انتخابی از محلول خارج کرد، در حالی که آلومینیوم به شکل فلزی باقی مانده و بسیاری از فلزات دیگر از ضایعات کاتدی را می توان رسوب داد. این پدیده به وضوح نشان می دهد که فرمیک اسید می تواند برای بازیافت لیتیوم از ضایعات کاتدی استفاده شود، هم به صورت فروشویی و هم به عنوان ماده واکنش دهنده جداساز. با بررسی اثرات پارامترهای مختلف از جمله دما، غلظت فرمیک اسید، میزان H2O2 (هیدروژن پراکسید) و نسبت جامد به مایع؛ نرخ فروشویی لیتیم با حداقل ورود آلومینیوم به داخل محلول، می تواند به میزان 99.93% برسد. متعاقبا، سینتیک فرآیند فروشویی ارزیابی شده و همچنین در مرحله کنترل انرژی فعال سازی ظاهری تعیین شد. پس از جداسازی بیشتر Ni، Co و Mn باقیمانده از شیرابه ، می توان Li2O3 با خلوص 99.9% بدست آورد. محلول نهایی را پس از استخراج کربنات لیتیوم به منظور تهیه فرمات سدیم می توان بیشتر فرآوری کرد و Ni، Co و Mn برای تهیه پیش ماده برای مواد کاتدی آماده می شوند. به عنوان یک نتیجه، نرخ بازیافت جهانی Al، Li، Ni، Co و Mn در این فرآیند به ترتیب 95.46%، 98.22%، 99.96%، 99.96% و 99.95%، با دستیابی به منابع موثر بازیافت از ضایعات کاتدی باتری یونی لیتیومی (LIB)، مشاهده شد.

مقدمه

تقاضا برای باتری های یونی لیتیومی (LIBs) به طور مستقیمی به کابرده گسترده این باتری ها در محصولات الکتریکی و الکترونیکی از جمله لپ تاپ ها، تلفن های همراه، وسایل نقلیه (EVs) و دوچرخه های برقی بستگی دارد. در سال 2014، تنها در چین تولید باتری های یونی لیتیومی به 5.287 میلیارد واحد رسیده است. این امر متعاقبا منجر به مصرف میزان زیادی از باتری های یونی لیتیومی و تولید ضایعات مورد نیاز به منظور بازیافت، شده است. از یک سو، این نوع ضایعات به دلیل دارا بودن میزان بالای فلزات سنگین و الکترولیت حاوی فلوراید خطرناک تلقی شده اند. از سوی دیگر، مقدار قابل توجهی از فلزات با ارزش از جمله Li ، Ni ، Co ، Al ، Cu آماده بازیافت از چنین ضایعاتی هستند که به همین دلیل توجه جهانی را به سمت توسعه فناوری های مختلف، با هدف به حداقل رساندن خطرات مدیریتی و به حداکثر رساندن نرخ بازیافت از فلزات با ارزش، جلب کرده است.

توسعه یک فرآیند جدید تولید باتری یونی لیتیومی

بر پایه ی نتایج تجربی و تئوری پیشین، یک فرآیند جدید تولید باتری یونی لیتیومی تحت فروشویی فرمیک اسید در شکل 7 به صورت شماتیکی رسم شده است.

نرخ بازیافت جهانی کل فلزات بیش از 90٪ بوده و محصولات اصلی در جدول 2 نشان داده شده اند. ضایعات کاتدی Ni، Co و Mn عمدتا به صورت رسوبات هیدروکسید (رسوبات Ni-Co-Mn (I, II)) همراه با اتلاف جزئی در محلول پسماند (جدول S9) بازیافت شدند. در این فرآیند برای جدا کردن رسوب Ni-Co-Mn (I) و فویل آلومینیوم، پی برده شد که در حدود 0.005 درصد وزنی Ni-Co-Mn به عنوان ناخالصی از فویل آلومینیومی (جدول S7) هدر می رود.

Abstract

A closed-loop process to recover lithium carbonate from cathode scrap of lithium-ion battery (LIB) is developed. Lithium could be selectively leached into solution using formic acid while aluminum remained as the metallic form, and most of the other metals from the cathode scrap could be precipitated out. This phenomenon clearly demonstrates that formic acid can be used for lithium recovery from cathode scrap, as both leaching and separation reagent. By investigating the effects of different parameters including temperature, formic acid concentration, H2O2 amount, and solid to liquid ratio, the leaching rate of Li can reach 99.93% with minor Al loss into the solution. Subsequently, the leaching kinetics was evaluated and the controlling step as well as the apparent activation energy could be determined. After further separation of the remaining Ni, Co, and Mn from the leachate, Li2CO3 with the purity of 99.90% could be obtained. The final solution after lithium carbonate extraction can be further processed for sodium formate preparation, and Ni, Co, and Mn precipitates are ready for precursor preparation for cathode materials. As a result, the global recovery rates of Al, Li, Ni, Co, and Mn in this process were found to be 95.46%, 98.22%, 99.96%, 99.96%, and 99.95% respectively, achieving effective resources recycling from cathode scrap of spent LIB.

Introduction

The demand of lithium-ion batteries (LIBs) is directly driven by their extensive applications on electrical and electronic products including laptops, mobile phones, electric bikes and vehicles (EVs) 1 . In 2014, the production of LIBs had reached 5.287 billion units only in China2 . It has subsequently resulted in a large amount of spent LIBs and production scrap required to be treated. On one hand, this type of waste is considered to be hazardous due to the high content of heavy metals 3 and fluoride-bearing electrolyte. On the other hand, significant amount of valuable metals 4 including Li, Ni, Co, Al, Cu, are ready to be recycled from such waste which has therefore attracted worldwide attentions to develop various technologies, aiming to either minimize the management risks or maximize the recovery rate of the valuable metals.

Development of a new lithium-ion battery production process

Based on previous theoretical and experimental results, a new lithium-ion battery production process under the leaching of formic acid was schematically plotted in Figure 7. The global recovery rates of all the metals are all over 90% and the main products are shown in Table 2. The Ni, Co and Mn of the cathode scrap were mainly recovered as hydroxide precipitates (Ni-Co-Mn precipitates I andⅡ)with minor loss in the residue solution (Table S9).In the process to separate Ni-Co-Mn precipitateⅠand Al foil, it was found that about 0.005 wt.% Ni-Co-Mn was lost as the impurity of Al foil (Table S7).

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بازیافت کربنات لیتیوم از ضایعات کاتدی از باتری لیتیوم یونی مصرف شده – یک فرآیند حلقه بسته

Lithium Carbonate Recovery from Cathode Scrap of Spent Lithium-ion Battery – a Closed-loop Process

مدل پیش بینی جدید باتری و خروجی خورشیدی – بادی در سیستم ترکیبی قدرت

A new prediction model of battery and wind-solar output in hybrid power system

چکیده
1 مقدمه
1.1 تاثیر مقاله
1.2 سازمان دهی
2 سیستم های قدرت نیروی خورشیدی – بادی ترکیبی و باتری
2.1 مدل سیستم توان بادی
2.2 مدل فوتو ولتائیک
2.3 مدل پیش بینی رفتار باتری
3 پیش بینی کوتاه مدت برای سیستم های قدرت بادی و خورشیدی
3.1 ساختار موتور پیش بینی
4 بهینه سازی بوی کوسه به صورت بهبود یافته
4.1 بهینه سازی بویایی کوسه
4.2 بهینه سازی بویایی کوسه به صورت بهبود یافته.
5 نتایج عددی
6 جمع بندی
منابع

چکیده

در این مقاله، پیش بینی های کوتاه مدت قدرت در نیروگاه های خورشیدی و بادی ارائه شده است که می توان از این پیش بینی ها استفاده کرد تا خروجی در دسترس هر بخش تولیدی را ارزیابی کرد. در این مدل، باتری های سرب اسیدی در سیستم های قدرت ترکیبی پیشنهاد شده مبتنی بر سیستم های قدرت باد – خورشیدی مورد استفاده قرار گرفته است. در نتیجه قبل از پیش بینی کردن خروجی توان، یک روش ریاضی ساده برای شبیه سازی رفتار باتری های سربی- اسیدی در سیستم های تولید توان مستقل ترکیبی بادی- خورشیدی را به شما ارائه می کنیم. سپس مسئله پیش بینی مطرح شده ارزیابی می شود که به صورت یک حالت محدودیت در وضعیت بار (SOC) از باتری ها در نظر گرفته می شود. مدل پیش بینی ارائه شده شامل فیلتر انتخاب ویژگی ها و موتور پیش بینی ترکیبی مبتنی بر شبکه های عصبی (NN) و یک الگوریتم ارزیابی هوشمند می باشد. این روش نه تنها می تواند SOC باتری ها را در یک بازه مناسب نگاه دارد، بلکه همچنین باعث می شود که شمار سوییچ های خاموش یا روشن در توربین های بادی و ماژول های PV نیز کاهش پیدا کند. کارایی روش پیشنهاد شده در این مطالعه، بر روی داده های کاربرد های واقعی مورد ارزیابی قرار گرفته است. تحلیل های عددی به دست آمده نشان دهنده اعتبار روش پیشنهاد شده می باشد.

1 مقدمه

با افزایش ظرفیت انرژی های سبز نصب شده، دقت خطای پیش بینی خروجی قدرت نیروگاه های بادی- خورشیدی به یکی از جدی ترین چالش ها برای محققان تبدیل شده است تا آن ها بتوانند یک عملیات پایدار را داشته باشند و ارسال توان به شبکه را به خوبی انجام دهند و در عین حال، ایمنی و تضمین کیفیت را در سیستم فراهم کنند (Manla et al. 2010). در طرف دیگر، برای کاهش تاثیرات مضر بر روی شبکه های قدرت، سیستم های تولید توان ترکیبی بادی- خورشیدی متشکل از باتری های ذخیره سازی می باشند که این روش به صورت گسترده در چندین کشور مورد استفاده قرار گرفته است. این موضوع کاملا مشخص است که وقتی ظرفیت ذخیره سازی باتری ها بهبود پیدا کند، کیفیت توان خروجی نیز بهبود پیدا می کند.

6 جمع بندی

در این مقاله، یک استراتژی کنترل توان فعال با نام بلوک کنترل پیچیده ارائه شده است که با استفاده از الگوریتم های چند هدفه، اجرا شده است. در این مدل، توان بادی و خورشیدی به صورت کوتاه مدت با استفاده از روش هوشمند پیش بینی شده است. در این مدل، انتخاب ویژگی، موتور پیش بینی سه مرحله ای در نظر گرفته شده است. در این قسمت، مراحل موتورهای پیش بینی با استفاده از الگوریتم SSO بهینه سازی شده است. در این روش، وزن های موتور پیش بینی  با استفاده از این الگوریتم بهینه سازی شده است. علاوه بر این، تخصیص توان فعال نیز به عنوان یک مسئله بهینه سازی در نظر گرفته شده است که برای به دست آوردن راه حل بهینه مورد استفاده قرار می گیرد. نتایج به دست آمده نشان دهنده اعتبار روش پیشنهاد شده از طریق بهبود عملکرد خروجی توان فعال و کاهش نرخ نوسان می باشد و در عین حال، باعث می شود که SOC در باتری ها به صورت مناسب باقی بماند. علاوه بر این، این کار باعث می شود که کاربرد دامنه تنظیم توربین های بادی به بیشترین مقدار رسیده و باعث می شود که مقدار سوییچ های خاموش و روشن در توربین های بادی و ماژول های PV نیز کاهش پیدا کند.

Abstract

In this paper short term power forecast of wind and solar power is proposed to evaluate the available output power of each production component. In this model, lead acid batteries used in proposed hybrid power system based on wind-solar power system. So, before the predicting of power output, a simple mathematical approach to simulate the lead–acid battery behaviors in stand-alone hybrid windsolar power generation systems will be introduced. Then, the proposed forecast problem will be evaluated which is taken as constraint status through state of charge (SOC) of the batteries. The proposed forecast model includes a feature selection filter and hybrid forecast engine based on neural network (NN) and an intelligent evolutionary algorithm. This method not only could maintain the SOC of batteries in suitable range, but also could decrease the on-or-off switching number of wind turbines and PV modules. Effectiveness of the proposed method has been applied over real world engineering data. Obtained numerical analysis, demonstrate the validity of proposed method.

1 Introduction

By increasing the green energy installed capacity, the wind/ solar power output prediction error precision provides serious challenge for researchers to the stable operation, dispatching as well as the safety and the quality insurance over power systems (Manla et al. 2010). On the other hand, to decrease such adverse effects on the power grid, wind-solar hybrid power generation system composed with storage batteries which have been used widely in several countries. It is clear that, once the battery’s storage have been improved, the quality of output power can improved well.

6 Conclusion

In this paper, an active power control strategy named complex control block has been presented through multi-objective algorithm. In this model, short-term wind and solar power have been forecasted through application of an intelligent method. In this model, feature selection, three stage forecast engine has been considered. Where, in this process all of the forecast engine stages have been optimized by SSO algorithm. Where, the weights of forecast engine optimized by this algorithm. Furthermore, the active power allocation has been considered as an optimization problem, and a decoration search algorithm has been considered to search the optimal explanation. Obtained results proof the validity of proposed method though improvement of active power output performance and decrease the fluctuation rate, and in a same time keep the maintain of SOC in batteries in an appropriate range. Furthermore, it could keep the maximization of utilization for regulation aptitude of wind turbines and decrease amount of on-or-off switching of wind turbines as well as PV modules.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مدل پیش بینی جدید باتری و خروجی خورشیدی – بادی در سیستم ترکیبی قدرت

A new prediction model of battery and wind-solar output in hybrid power system

استراتژی کنترل بهینه برای سیستم فتوولتائیک مستقل با سیستم ذخیره انرژی ترکیبی باتری-ابرخازن

An optimal control strategy for standalone PV system with BatterySupercapacitor Hybrid Energy Storage System

چکیده
1- مقدمه
2- ساختار و مدل سازی سیستم
2-1- سیستم فتوولتائیک مستقل با سیستم ذخیره سازی انرژی ترکیبی باتری-ابرخازن
4- راهکار کنترل
3-1- کنترل کننده مبتنی بر قاعده (RBC)
3-2- کنترل کننده مبتنی بر فیلتراسیون (FBC)
3-3- استراتژی کنترل پیشنهادی
4- نتیجه و بحث
4-1- بهینه سازی اذحام ذرات
4-2- شبیه سازی
5- جمع بندی

چکیده

در این مقاله یک راهکار کنترل بهینه برای یک سیستم فتوولتائیک مستقل با سیستم ذخیره انرژی ترکیبی باتری-ابرخازن برای طولانی تر کردن طول عمر باتری با کاهش استرس پویا و اوج تقاضای جریان باتری، پیشنهاد می شود. بر خلاف روش های مرسوم که یا از کنترل مبتنی بر فیلتراسیون (FBC) و یا از کنترل کننده منطق فازی (FLC) بهره می گیرند، استراتژی کنترل پیشنهادی ما شامل یک فیلتر پایین گذر (LPF) و FLC می باشد. در مرحله اول، LPF اجزای دینامیکی بالا را از میزان تقاضای باتری حذف می کند. FLC اوج تقاضای جریان باتری را در حالی که دائماً میزان آنی شارژ ابرخازن را تحت نظر دارد، به حداقل می رساند. الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) توابع عضویت FLC را برای کاهش بهینه جریان اوج باتری، بهینه سازی می نماید. سیستم پیشنهادی به سیستم معمولی با ذخیره سازی تنها باتری و سیستم های با استراتژی های کنترل معمولی (قانون کنترل بر اساس و FBC) مقایسه شده است. سیستم پیشنهادی با سیستم مرسوم ذخیره سازی صرفاً با باتری و سیستم های با استراتژی های کنترل معمولی (کنترل کننده مبتنی بر قاعده و FBC) مورد مقایسه قرار می گیرد. سیستم پیشنهادی باعث کاهش اوج جریان باتری، اوج بار خارجی باتری، قدر مطلق نرخ تغییر قدرت و متوسط قدر مطلق نرخ تغییر قدرت به ترتیب به مقدار 05/16٪، 19/15٪، 01/77٪ و 59/95% در مقایسه با سیستم های معمولی با ذخیره سازی صرفاً با باتری می شود. علاوه بر این در مقایسه با استراتژی های کنترل معمولی، سیستم پیشنهادی باعث افزایش نرخ بهره برداری از ابرخازن تا 122/687٪ می شود.

1- مقدمه

از باتری ها معمولاً در سیستم های قدرت فتوولتائیک مستقل برای جبران عدم تطابق قدرت بین تولید برق فتوولتائیک و تقاضای بار بهره گرفته می شود. به طور کلی، یک باتری بخاطر خروجی متفاوت فتوولتائیک و تقاضای بار بالای تناوبی، دچار سیکل های عمیق مکرر و الگوی شارژ نامنظم می شود. این عملکردها طول عمر باتری را کوتاه نموده و هزینه جایگزینی باتری را بالا می برد [3-1]. بر این اساس سیستم ذخیره انرژی ترکیبی باتری-ابرخازن (HESS) یک راه حل عملی برای به حداقل رساندن استرس باتری، اندازه باتری و هزینه سرمایه کل سیستم است [4]. ویژگی های فنی باتری و ابرخازن (SC)، از جمله توان ویژه، انرژی ویژه، زمان پاسخ و دوام، مکمل همدیگر هستند.

5- جمع بندی

در این تحقیق، مدل سیمولینک سیستم فتوولتائیک مستقل پیشنهادی با HESS باتری ابرخازن و یک استراتژی کنترل بهینه ارائه شده است. اهداف سیستم پیشنهادی عبارتست از کاهش استرس پویا و اوج تقاضای توان باتری با به کارگیری LPF و FLC. به منظور بهینه سازی کاهش اوج جریان باتری نیز از الگوریتم PSO برای تنظیم توابع عضویت FLC بهره گرفته شده است. سیستم پیشنهادی مورد ارزیابی قرار گرفته و با سیستم های مرسوم دارای صرفاً باتری و سیستم های با استراتژی های کنترل معمولی (RBC و FBC) مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که استرس پویا و اوج تقاضای جریان باتری در سیستم پیشنهادی تا حد زیادی بهبود یافته است، شرایطی که در نهایت باعث افزایش طول عمر باتری خواهد شد. سیستم پیشنهادی قادر به راه اندازی ابرخازن در محدوده وضعیت شارژ توصیه شده بوده و از ظرفیت انرژی محدود ابرخازن برای رسیدن به عملکرد مناسب تر از سیستمهای مرسوم استفاده مؤثری دارد.

Abstract

This paper proposes an optimal control strategy for a standalone PV system with Battery-Supercapacitor Hybrid Energy Storage System to prolong battery lifespan by reducing the dynamic stress and peak current demand of the battery. Unlike the conventional methods which only use either filtration based controller (FBC) or fuzzy logic controller (FLC), the proposed control strategy comprises of a low-pass filter (LPF) and FLC. Firstly, LPF removes the high dynamic components from the battery demand. FLC minimizes the battery peak current demand while constantly considering the state-of-charge of the supercapacitor. Particle swarm optimization (PSO) algorithm optimizes the membership functions of the FLC to achieve optimal battery peak current reduction. The proposed system is compared to the conventional system with battery-only storage and the systems with conventional control strategies (Rule Based Controller and FBC). The proposed system reduces the battery peak current, battery peak power, maximum absolute value of the rate of change of power and average absolute value of the rate of change of power by 16.05%, 15.19%, 77.01%, and 95.59%, respectively as compared to the conventional system with battery-only storage. Moreover, he proposed system increases the level of supercapacitor utilization up to 687.122% in comparison to the conventional control strategies.

1- Introduction

Batteries are commonly implemented in standalone PV power systems to fulfill the power mismatch between the PV power generation and the load demand. Generally, a battery would encounter frequent deep cycles and irregular charging pattern due to the varying output of PV and the intermittent high power demand of the load. These operations would shorten the battery lifespan and increase the replacement cost of the battery [1e3]. Battery-Supercapacitor Hybrid Energy Storage System (HESS) is thus a practical solution to minimize the battery stress, battery size and the total capital cost of the system [4]. The technical characteristics of battery and supercapacitor (SC), such as specific power, specific energy, response time and durability, are complementary.

5- Conclusion

In this study, the Simulink model of the proposed standalone PV system with Battery-Supercapacitor HESS and an optimal control strategy are presented. The objectives of the proposed system are to reduce the dynamic stress and peak power demand of the battery by employing LPF and FLC. PSO algorithm is implemented to tune the MFs of the FLC in order to optimize the battery peak current reduction. The proposed system is evaluated and compared to the conventional system with battery-only systems and the systems with conventional control strategies (RBC and FBC). The simulation results show that the dynamic stress and peak current demand of the battery in the proposed system are greatly improved, which will eventually extend the battery lifespan. The proposed system is able to operate the SC within the recommended SOC range and utilize the limited energy of SC effectively to perform better than the conventional systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استراتژی کنترل بهینه برای سیستم فتوولتائیک مستقل با سیستم ذخیره انرژی ترکیبی باتری-ابرخازن

An optimal control strategy for standalone PV system with BatterySupercapacitor Hybrid Energy Storage System

بررسی پاور اضطراری بر اساس شارژ باتری خورشیدی

Study of Emergency Power Based on Solar Battery Charging

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی پاور اضطراری بر اساس شارژ باتری خورشیدی

Study of Emergency Power Based on Solar Battery Charging

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

میکروکره های گل مانند Co3O4 پر شده با نانوذرات مس به عنوان یک کاتالیزور کارآمد برای باتری های لیتیوم-هوا

Flowerlike Co3O4 microspheres loaded with copper nanoparticle as an efficient bifunctional catalyst for lithium–air batteries

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

میکروکره های گل مانند Co3O4 پر شده با نانوذرات مس به عنوان یک کاتالیزور کارآمد برای باتری های لیتیوم-هوا

Flowerlike Co3O4 microspheres loaded with copper nanoparticle as an efficient bifunctional catalyst for lithium–air batteries

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

کنترل برق مطلوب سیستم دیزلی-باتری- گرید گره خورده با PV تولید کننده برق با هیترهای گرمایشی پمپ آبی

Optimal power control of grid tied PV-battery-diesel system powering heat pump water heaters

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

 کنترل برق مطلوب سیستم دیزلی-باتری- شبکه با PVمولد برق با هیترهای گرمایشی پمپ آبی

Optimal power control of grid tied PV-battery-diesel system powering heat pump water heaters

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

انتخاب کاتالیزور برای کاهش اکسیژن در باتری های قابل شارژ فلزی یا اکسیدی لیتیوم – هوا

Selection of oxygen reduction catalysts for rechargeable lithium–air batteries—Metal or oxide?

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

 کاتالیزهای کاربردی B: محیطی

Applied Catalysis B: Environmental

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

انتخاب کاتالیزور برای کاهش اکسیژن در باتری قابل شارژ فلزی یا اکسیدی لیتیوم – هوا

Selection of oxygen reduction catalysts for rechargeable lithium–air batteries—Metal or oxide?

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.