电动汽车电池在车对楼服务中的附加老化评估及其对可再生能源微电网的影响

推荐：研究人员针对电动汽车(EV)电池在车对楼(V2B)服务中的附加老化问题，通过实验评估了50-kWh BEV和10-kWh PHEV电池在可再生能源微电网(MG)中的性能。研究采用动态模型和加速老化测试，量化了V2B导致的容量衰减（PHEV电池SoH降至84.8%，BEV降至92.9%），为V2X服务的实际应用提供了关键数据支撑。

　　

随着全球能源转型加速，电网惯性逐渐降低，而电动汽车(EV)的普及为分布式储能提供了新机遇。车对楼(V2B)服务被视为提升电网灵活性的重要手段，但电池在双向充放电过程中的附加老化问题尚未明确。目前，欧洲电网中储能系统渗透率不足，而电动汽车作为移动储能单元的潜力巨大，尤其是电池电动汽车(BEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)的锂离子电池(Li-ion)具有高能量密度和快速响应特性。然而，V2B服务可能导致电池加速退化，影响其使用寿命和经济性。

为量化这一影响，研究人员设计了一项创新性研究，通过动态建模和实验测试相结合的方式，评估了50-kWh BEV和10-kWh PHEV电池在V2B服务中的性能表现。研究基于一个连接光伏(PV)系统的住宅微电网(MG)，开发了包含随机实时功率管理策略(PMS)的动态模型，目标是最小化电网功率交换和PHEV功率波动。通过仿真获得电池荷电状态(SoC)演化数据，并据此设计加速老化实验，对4节18650型镍锰钴(NMC)锂离子电池进行了相当于9年运行的测试。

研究采用的关键技术包括：1）基于Simulink的微电网动态建模，集成光伏发电和用户负载数据；2）采用同时扰动随机近似(SPSA)算法优化功率分配；3）雨流循环计数(RFC)算法分析充放电循环深度(DoD)分布；4）以最大连续电流（充电6A/放电20A）进行加速老化测试，模拟长期运行效果。

4.1. 仿真结果

仿真显示，V2B服务使电网能量交换减少31.8%，光伏盈余回馈降低80.2%。PHEV因容量较小，在V2B中承受更高压力，每周循环次数显著多于BEV。BEV的50-kWh大容量缓冲了功率波动，其SoC变化较平缓。

4.2. 附加老化实验评估

加速测试表明：PHEV电池在V2B服务9年后，健康状态(SoH)降至84.8%，比未参与V2B的电池(95.8%)多衰减11个百分点；BEV电池SoH为92.9%，仅比基准组(95%)低2.1个百分点。这种差异源于PHEV更频繁的深循环（73% DoD循环达4次/周）和中午补电需求。

5. 结论与意义

该研究首次量化了V2B服务对不同容量EV电池的差异化影响：PHEV电池因容量限制更易退化，而BEV更适合长期V2B应用。尽管PHEV电池SoH仍高于制造商保证的80%阈值，但结果提示需优化功率管理策略以平衡服务效益与电池寿命。研究成果为V2X服务的商业化部署提供了关键数据，尤其对含高比例可再生能源的微电网具有指导意义。未来研究可扩展至其他电池化学体系（如LFP、钠离子电池）及电网辅助服务场景的经济性评估。

（注：全文数据均源自原文实验，专业术语如State of Health(SoH)、Depth of Discharge(DoD)等均按原文格式保留大小写和下标。）