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１６１２０２４年５月ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第４３卷第３期

ＤＯＩ：１０．１２１５８／ｊ．２０９６３２０３．２０２４．０３．０１７

极地条件下计及电池容量衰减的微电网容量优化配置

李婷婷，孟润泉，魏斌，马跃

（太原理工大学电气与动力工程学院，山西太原０３００２４）

摘要：

随着极地科考力度的加大，能源需求迅速增加，以燃油为主的极地用能所带来的环境污染和碳排放问题已

不容小觑，亟须构建以清洁可再生能源为主的微电网系统以保证极地科考绿色可持续发展。文中通过分析南极科

考站的资源特性，选择风光储微电网结构，建立系统容量优化配置模型。极地环境复杂多样，对储能系统影响较显

著，为保证微电网未来运行具有更好的适应能力，在配置阶段详细考虑了储能容量衰减对微电网系统经济效益的

影响，分析了温度、充放电倍率、循环次数对电池容量的影响，建立基于自适应灰色关联分析法的多因素耦合的电

池容量衰减模型，并将其纳入优化配置模型，使用改进粒子群算法对南极科考站进行算例求解与分析。算例仿真

结果表明，考虑储能容量衰减的微电网配置方案可降低电池过充、过放概率，延长电池的使用寿命，更适用于极地。

关键词：

南极科考站；自适应灰色关联分析法；微电网；电池容量衰减；优化配置；改进粒子群算法

中图分类号：ＴＭ６１４文献标志码：Ａ文章编号：

２０９６３２０３（２０２４）０３０１６１１１

环次数、充放电深度等因素，环境较为温和，未考虑

０引言

恶劣环境对系统优化配置的影响。而极地气候寒

［１３］

－－

近年来，全球气候变暖现象逐渐加深，南北冷，冬季平均气温为２０～１６℃，夏季平均气温为

［４６］

极作为地球的两大极区，其气象要素的波动对－－

１０～４℃，常年的低温将会影响储能电池寿命。

全球的气候变化有着举足轻重的影响，因此国内外文献［２２］通过测试商用软包锂离子电池在不同温

［７］

学者们纷纷着眼于极地要素的课题研究。目前，度下的容量衰减，验证了温度对储能电池寿命的影

［８９］

柴油发电机是极地的主要电力供应手段，但其响，建立了商用锂离子电池的容量衰减模型。文献

会造成环境污染，故需要合适的清洁能源发电代替［２３］分析了温度、充放电倍率和充放电深度对储能

柴油发电机给科考站供电。南极地区常年处于大容量衰减的影响机理，并建立考虑多因素聚合的储

风天气，拥有可观的风力资源，而年平均风速高于５能寿命模型，但各因素的权重较为主观，并不符合

ｍ／ｓ的任何地点都可以被认为是潜在的风力发电区实际应用的需求。

域［１０１１］。南极同样拥有丰富的光资源，极昼时光照

灰色关联分析法是一种客观的多因素分析法，

强度大，持续时间长。因此充分利用南极的风、光

通过数学方法建立因素与因变量的关系，进而确定

资源发电，既可保护环境，又能实现能源互补

各因素的权重，避免了人为主观因素对结果的影

供电［１２１３］。