一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法，包括的运营主体有PV电站、EV充电站和配电网，通过对三种不同运营主体配置电池储能系统后的年均收益、年均成本、年均净收益和电池储能系统投资回收期进行分析，分析过程中考虑到了不同典型日中PV出力情况、不同典型日中PV电站侧电池储能系统出力情况，不同季节中EV充电站负荷需求和不同季节中EV充电站侧电池储能系统出力情况；不同典型日中配电网侧电池储能系统出力情况；该方法可以准确计算新能源配电网电池储能系统现金流，其计算结果更符合实际情况，为决策者明确电池储能系统的收益水平和投资回收期，对推动电池储能系统的发展具有重要意义。储能系统的发展具有重要意义。储能系统的发展具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法


[0001]本专利技术涉及新能源配电网电池储能系统现金流计算方法，尤其涉及一种考虑到新能源配电网中PV电站、EV充电站和配电网三种典型的运营主体的电池储能系统的现金流计算方法。

技术介绍

[0002]随着国家能源政策实施及地方产业结构的调整，以光伏(Photovoltaic,PV)和风机等分布式新能源为能源供给主体，电动汽车(Electric Vehicle,EV)等新型负荷广泛接入的新能源配电网将逐步替代传统的被动式配电网。但分布式电源(Distributed Generation,DG)与EV充电负荷所具有的时
‑
空不确定性、波动性等特点，为配电网稳定可靠运行带来挑战，造成配电网实际运行成本、网络损耗、弃光弃风率的增加。随着储能技术的发展，在配电网中配置电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)是未来新能源配电网发展的必然趋势之一，将其应用在新能源发电侧、电网侧以及用户侧，可有效平抑新能源出力波动、提高DG适应性、缓解不确定性、改善负荷特性以及优化网络运行，但是储能系统成本高，储能收益衡量困难是其大规模应用与发展的主要障碍。此外，BESS在实际配电系统中运营主体多样且运行环境复杂，所涉及的运营主体包括配电网运营商、新能源电站运营商、EV充电站运营商等。在满足多运营主体多样化需求的同时，准确计算电池储能系统的现金流，对未来储能发展及工程推广具有积极作用。
[0003]现有文献对于储能的优化运行与配置规划问题开展了大量研究，针对运营主体成本
‑
效益最优目标下的电池储能系统配置相关研究已经较为成熟。此外也有部分文献对储能的经济性方面进行了研究，大部分是关于电池储能系统配置在单一运营主体下的经济效益的测算且涉及的储能价值不够全面。但实际配电系统中运营主体多样且运行环境复杂，需要考虑不同运营主体电池储能系统充放电差异化特征，因此计算新能源配电网中不同运营主体的电池储能系统的现金流对提升配电网及独立运营商的经济效益具有积极意义。
[0004]目前较少文献涉及新能源配电网电池储能系统的现金流计算方法。

技术实现思路

[0005]针对现有技术，本专利技术提供一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法，通过对三种不同运营主体配置电池储能系统后的年均收益、年均成本、年均净收益和电池储能系统投资回收期进行分析，解决了新能源配电网电池储能系统现金流计算问题。通过对我国北方某地区配电网算例中三种不同运营主体电池储能系统的现金流进行计算分析，证明该方法可以准确计算新能源配电网电池储能系统现金流。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法，包括的运营主体有PV电站、EV充电站和配电网；该方法主要包括：
[0007]根据各运营主体的实际工作情况，确定用于计算各运营主体配置电池储能系统现金流的基础数据，包括：对于PV电站配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：不
同典型日中PV出力情况、PV电站侧电池储能系统相关参数及不同典型日中PV电站侧电池储能系统出力情况；对于EV充电站配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：不同季节中EV充电站负荷需求、EV充电站侧电池储能系统相关参数及不同季节中EV充电站侧电池储能系统出力情况；对于配电网配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：配电网侧电池储能系统相关参数及不同典型日中配电网侧电池储能系统出力情况；上述各运营主体配置电池储能系统的相关参数包括电池储能系统的额定容量、额定功率、比热容及质量；
[0008]计算上述各运营主体配置电池储能系统现金流包括：各运营主体配置电池储能系统的年均收益、年均成本、年均净收益和电池储能系统的投资回收期；所述各运营主体配置电池储能系统的年均收益包括年均发电收益和年均政府补贴；所述各运营主体配置电池储能系统的年均成本包括年化初始安装成本、年均运维成本、年均电池储能系统寿命损耗成本、年均还贷成本和年均空调成本；所述EV充电站配置电池储能系统的年均成本还包括年均购电成本。
[0009]进一步讲，本专利技术所述的新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法，其中：
[0010]1、计算所述PV电站配置电池储能系统现金流包括以下步骤：
[0011]步骤1
‑
1、确定基础数据，包括电池储能系统的额定容量、额定功率、比热容及质量、不同典型日中PV出力情况、不同典型日中PV侧电池储能系统出力情况；
[0012]步骤1
‑
2、计算PV电站配置电池储能系统后的年均收益，包括：年均发电收益和年均政府补贴；
[0013]R
pv,a
＝R
out,a
+R
sub,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0014][0015][0016]式(1)中，R
pv,a
为PV电站运行的年均收益，R
out,a
为PV电站的年均发电收益，R
sub,a
为PV电站得到年均政府补贴；式(2)中，ntd表示典型日个数，ε
id
为第id个典型日出现的概率，Tp为优化周期，Tp为24小时，π(t)表示t时的分时电价，P
pv
(t)为t时PV出力，P
ess
(t)为电池储能系统在t时的出力，放电为正，充电为负；式(3)中，ρ
sub
为政府对电池储能系统每kW
·
h出力的补贴价格；
[0017]步骤1
‑
3、计算PV电站配置电池储能系统后的年均成本，包括：年化初始安装成本、年均运维成本、年均电池储能系统寿命损耗成本、年均还贷成本和年均空调成本；
[0018]C
pv,a
＝C
capex,a
+C
opex,a
+C
decay,a
+C
loan,a
+C
air,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0019][0020]C
opex,a
＝C
f
P
rate
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0021][0022][0023][0024][0025]式(4)中，C
pv,a
为PV电站的年均成本，C
capex,a
为PV电站购买电池储能系统的年化初始安装成本，C
opex,a
为电池储能系统年均运维成本，C
decay,a
为电池储能系统年均寿命损耗成本，C
loan,a
为年均还贷成本，C
air,a
为年均空调电费；式(5)中，χ为初始投资电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源配电网多主体电池储能系统现金流计算方法，其特征在于，包括的运营主体有PV电站、EV充电站和配电网；首先，根据各运营主体的实际工作情况，确定用于计算各运营主体配置电池储能系统现金流的基础数据，包括：对于PV电站配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：不同典型日中PV出力情况、PV电站侧电池储能系统相关参数及不同典型日中PV电站侧电池储能系统出力情况；对于EV充电站配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：不同季节中EV充电站负荷需求、EV充电站侧电池储能系统相关参数及不同季节中EV充电站侧电池储能系统出力情况；对于配电网配置电池储能系统，计算其现金流的基础数据包括：配电网侧电池储能系统相关参数及不同典型日中配电网侧电池储能系统出力情况；上述各运营主体配置电池储能系统的相关参数包括电池储能系统的额定容量、额定功率、比热容及质量；计算上述各运营主体配置电池储能系统现金流包括：各运营主体配置电池储能系统的年均收益、年均成本、年均净收益和电池储能系统的投资回收期；所述各运营主体配置电池储能系统的年均收益包括年均发电收益和年均政府补贴；所述各运营主体配置电池储能系统的年均成本包括年化初始安装成本、年均运维成本、年均电池储能系统寿命损耗成本、年均还贷成本和年均空调成本；所述EV充电站配置电池储能系统的年均成本还包括年均购电成本。2.根据权利要求1所述新能源配电网电池储能系统现金流计算方法，其特征在于，计算所述PV电站配置电池储能系统现金流包括以下步骤：步骤1
‑
1、确定基础数据，包括电池储能系统的额定容量、额定功率、比热容及质量、不同典型日中PV出力情况、不同典型日中PV侧电池储能系统出力情况；步骤1
‑
2、计算PV电站配置电池储能系统后的年均收益，包括：年均发电收益和年均政府补贴；R
pv,a
＝R
out,a
+R
sub,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)(1)式(1)中，R
pv,a
为PV电站运行的年均收益，R
out,a
为PV电站的年均发电收益，R
sub,a
为PV电站得到年均政府补贴；式(2)中，ntd表示典型日个数，ε
id
为第id个典型日出现的概率，Tp为优化周期，Tp为24小时，π(t)表示t时的分时电价，P
pv
(t)为t时PV出力，P
ess
(t)为电池储能系统在t时的出力，放电为正，充电为负；式(3)中，ρ
sub
为政府对电池储能系统每kW
·
h出力的补贴价格；步骤1
‑
3、计算PV电站配置电池储能系统后的年均成本，包括：年化初始安装成本、年均运维成本、年均电池储能系统寿命损耗成本、年均还贷成本和年均空调成本；C
pv,a
＝C
capex,a
+C
opex,a
+C
decay,a
+C
loan,a
+C
air,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
C
opex,a
＝C
f
P
rate
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)(6)(6)(6)式(4)中，C
pv,a
为PV电站的年均成本，C
capex,a
为PV电站购买电池储能系统的年化初始安装成本，C
opex,a
为电池储能系统年均运维成本，C
decay,a
为电池储能系统年均寿命损耗成本，C
loan,a
为年均还贷成本，C
air,a
为年均空调电费；式(5)中，χ为初始投资电池储能系统占比，C
e
和C
p
分别为电池储能系统单位容量成本价格和单位功率成本价格，E
rate
为电池储能系统额定容量，P
rate
为电池储能系统额定功率，σ为贴现率；y为电池储能系统寿命，单位为年，所述的电池储能系统寿命y是从容量衰减的角度来量化得到的电池储能系统的使用寿命；式(6)中，C
f
为年均电池储能系统单位固定运维成本；式(7)中，ξ为电池运行一天的衰减，由雨流法计算得到；式(8)中，Y
loan
为还贷时间，单位为年，i
y
为贷款年利率；式(9)中，C
air,id
为第id个典型日的空调电费；式(10)中，c为电池比热容，m为电池的质量，ΔT(t)为时段t内升高或降低的温度；步骤1
‑
4、计算PV电站配置电池储能系统后的年均净收益；N
pv,a
＝R
pv,a
‑
C
pv,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)式(11)中，N
pv,a
为PV电站的年均净收益；步骤1
‑
5、计算PV电站侧电池储能系统的投资回收期；C
ini
＝χ(C
e
E
rate
+C
p
P
rate
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)R
pv,bess
＝R
sub,a
+R
arb,a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)式(12)中，y
r,pv
为PV电站侧电池储能系统项目投资回收期，C
ini
为电池储能系统初始投资成本，利用式(13)得到；R
pv,bess
为PV电站侧电池储能系统运行的年均收益，利用式(14)得到；
式(14)中，R
arb,a
为电池储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李科，皇甫霄文，许长清，孙建行，徐弢，于昊正，蒋小亮，李文峰，毛玉宾，孙义豪，郭新志，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：