延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法技术

一种考虑储能经济性的延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法，根据电池的放电深度来对电池等效寿命进行评估，进而确定电池的最佳运行状态。然后建立双电池组运行的数学模型，此模型可使电池更加贴近最佳运行状态。然后提出一种为保证储能电池自身寿命最大化的运行策略，该策略应当使电池长久贴合于最佳状态运行。通过动态规划法求解出该策略的运行状态。本发明专利技术以双电池模型为基础，确定出一种电池储能寿命最大化的运行策略，可以有效的节约电池储能的成本，进而增加储能系统的经济效益。因此储能设备在作为辅助服务设备通过低价购电高价售电获得盈利时，可以使购售电价格差更低，定价更加灵活。定价更加灵活。定价更加灵活。

【技术实现步骤摘要】
延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法


[0001]本专利技术属于电力工程领域，特别是一种考虑储能经济性的延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法。

技术介绍

[0002]可再生能源电力具有无污染、一次能源可永续使用等优点，为低碳电力可持续发展提供了有效的发展方向。但是可再生能源具有随机性、间歇性和不可预测性，其大规模使用必然给电力系统的运行、调试及控制带来诸多挑战。因此，从电网的安全经济运行角度出发，如何提高可再生能源电力的可控程度是新能源并网亟待解决的问题。
[0003]电池储能系统拥有将电能时空平移的能力，具有响应速度快、具备形成大规模的可能性等优点，而被认为是改善间歇式电源可控性、提高其并网能力的有效手段。储能设备通过参与合适的辅助服务类型可以降低系统运行成本并且有助于提高电力系统中可再生能源的渗透率。要实现输出功率的有效平抑，需配置具备循环寿命长，功率密度高，能量密度高等特点的电池储能系统。而通常发电系统以单一蓄电池等能量型储能作为主要的储能设备，其使用寿命短成为制约储能技术应用的一大短板。有效提升电池储能的使用寿命不仅能够增强系统的稳定性及灵活性，同时还能增加储能系统自身的经济效益。
[0004]根据电池的放电深度对应的充放电循环次数可以得到等效循环寿命。然后，根据等效循环寿命与放电深度之间的关系确定电池充放电的最佳运行状态。在此基础上，提出双电池组运行的储能系统模型，减少电池频繁的充放电状态切换，使电池能够更加贴近最佳运行状态。最后，基于一个每天的成本模型利用一个动态规划优化算法求解这个数学模型。根据双电池模型的运行结果，可以计算得到运行一天后储能系统的电能吞吐量，进而确定其充放电产生的收益与运行一天后电池的损耗情况。

技术实现思路

[0005]新能源出力不确定性带来的误差，需要由系统预留备用来平衡。本专利技术的目的是提供一种考虑储能经济性的延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法，该方法双电池组的充放电来减少电池的充放电次数,以此来延长电池储能的使用寿命并且提升电池储能的经济收益，使电池储能作为辅助服务系统更加灵活。
[0006]本专利技术的技术解决方案如下：
[0007]一种延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法，其特点在于，包括以下步骤：
[0008]1)确定电池的最佳运行状态：
[0009]根据电池的放电深度对应的电池循环次数，采用式(1)所示的四阶函数法对放电深度与循环次数的关系进行拟合,
[0010][0011]放电深度可看做是电池的能量吞吐情况，在固定的放电深度下该电池进行完整的能量吞吐(完成1个SOC的变化)所对应的电池循环次数可以定义为等效循环寿命N
cl
，等效循
环寿命N
cl
为电池循环次数N
ct
与放电深度D
oD
的乘积，即
[0012]N
cl
＝D
oD
*N
ct
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0013]在N
cl
最大时对应的放电深度D
oD,z
状态下进行充放电，可以实现最大限度的延长电池使用寿命，因此该状态被称为最佳运行状态；
[0014]2)双电池组运行模型建模：
[0015]双蓄电池组A、B单元具有多种运行工作状态(见表1)，当双蓄电池A、B单元的工作状态发生改变时，相应的数学模型也将发生变化：
[0016]表1电池组A和B的运行状态
[0017][0018]电池组A、B单元运行的数学模型如下：
[0019][0020]其中，soc
A,c/B,d/A,d/B,c
(i+1)表示电池组A和B单元在i+1时刻的充放电状态，P
battery
(i)是电池组在i时刻的功率；E
battery
是电池组的储能容量；η
c
,η
d
分别是电池组A和B单元的充放电效率；
[0021]3)构建储能系统的目标函数：
[0022]根据储能系统的经济指标，电池储能系统的目标函数F为：
[0023]F(P
battery
,E
battery
)＝B
battery-C
loss
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0024]其中，P
battery
和E
battery
是决策变量，B
battery
是电池储能系统的经济收益，C
loss
是储能系统的损耗成本；为了计算目标函数F，
[0025]先按下式计算电池储能系统的经济效益B
battery
：
[0026][0027]其中，n表示将系统运行一天分为n个部分；C
p/s
是购售电的价格，当soc(i+1)-soc(i)＞0时，C
p
是购电价格，当soc(i+1)-soc(i)＜0时，C
s
是售电价格；
[0028]再按下式计算电池储能系统的总成本C
loss
：
[0029]C
loss
＝r
l
×
P
battery
×
C
ub
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0030][0031][0032]其中，r
l
是电池的损耗比，C
ub
是电池的单位价格，k是电池储能系统的总充放电循环次数，N
ct
(i)是每次充放电深度所对应的电池循环次数，D
oD
(i)是每次充放电的深度；
[0033]4)以最为贴近最佳运行状态的形式运行，得到运行一天后的储能SOC的曲线，
[0034]5)计算储能系统的损耗和收益：所述的利润可以通过目标函数F求得，而损耗按公式(7)计算。
[0035]本专利技术主要技术效果为：
[0036]原有储能系统往往将储能设备视为一个整体，进行统一充放的管理。而这种充放电的方式会使电池储能的损耗加速，进而提高储能设备的成本。通过本专利技术，可以有效的降低充放电频率，延长电池储能的寿命，同时还能增加储能系统自身的经济效益。有助于提高可再生能源在电力系统中的渗透率，并且提升能源利用效率。
附图说明
[0037]图1为本专利技术双电池组运行策略生成的简要流程图
[0038]图2为等效循环寿命与放电深度的关系
[0039]图3为风光出力曲线
[0040]图4为储能以外出力曲线与负荷需求曲线
[0041]图5为双电池组的SOC曲线
具体实施方式
[0042]下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步具体的说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种延长电池储能寿命的双电池运行策略生成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)确定电池的最佳运行状态：根据电池的放电深度对应的电池循环次数，采用式(1)所示的四阶函数法对放电深度与循环次数的关系进行拟合,放电深度可看做是电池的能量吞吐情况，在固定的放电深度下该电池进行完整的能量吞吐(完成1个SOC的变化)所对应的电池循环次数可以定义为等效循环寿命N
cl
，等效循环寿命N
cl
为电池循环次数N
ct
与放电深度D
oD
的乘积，即N
cl
＝D
oD
*N
ct
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)在N
cl
最大时对应的放电深度D
oD,z
状态下进行充放电的策略，可以实现最大限度的延长电池使用寿命，因此该状态被称为最佳运行状态；2)双电池组运行模型建模：双蓄电池组A、B单元具有多种运行工作状态，当双蓄电池A、B单元的工作状态发生改变时，相应的数学模型也将发生变化，电池组A、B单元运行的数学模型如下：其中，soc
A,c/B,d/A,d/B,c
(i+1)表示电池组A和B单元在i+1时刻的充放电状态，P
battery
(i)是电池组在i时刻的功率；E
battery
是电池组的储能容量；η
c
,η
d
分别是电池组A和B单元的充放电效率；3)构建储能系统的目标函数：根据储能系统的经济指标，电池储能系统的目标函数F为：F(P
battery
,...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚庆武，王誉博，乔卉，刘栋，王波，马恒瑞，马富齐，王红霞，陈石，刘芮彤，罗鹏，周胤宇，朱成亮，
申请(专利权)人：国家电网有限公司中国电力科学研究院有限公司武汉大学青海大学，
类型：发明
国别省市：