【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储能经济效益评估，特别涉及一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法。
技术介绍
1、随着能源系统的不断发展，储能技术的研究和发展的意义越来越重要。储能技术对于推动经济效益的发展至关重要，并在电力市场和能源管理方面提供更多的灵活性和调节能力，现有对电力储能技术的经济分析多采用单一场景或较短时间跨度，缺乏对成本演变的长期系统性研究，导致预测结果不确定性高。随着可再生能源发电占比的不断增加，电力供应的不稳定性成为一个亟待解决的问题。传统的化石燃料发电由于具备灵活的调度性，因此历史上对大规模储能的需求相对较少。经过新型储能技术的不断革新，如锂离子电池、液流电池、铅酸电池和钠离子电池等电化学储能技术，以及压缩空气储能等机械储能技术，可以更好地实现新能源的高效利用与可持续发展。特别是在构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系方面，储能系统的建设与优化规划运行，需要对储能系统进行综合的效益分析与评估。在经济效益评估方面，新能源侧储能系统的成本经济效益评估是一个重要课题。同时，不同储能技术在不同电力应用中的成本未来竞争力也各不相同这表明储能系统的经济效益与电力市场的价格机制和储能技术场景适用性密切相关。
技术实现思路
1、储能技术的重要性日益提升，特别是在构建新型电力系统的背景下，发展高效、经济的储能技术已成为电力企业的重点方向。本专利技术旨在提出一种新型储能投资策略与面向未来电力系统形态的储能技术经济性评估方法，通过综合考虑技术进步、成本变化、性能衰减和电力市场价格波动等因素
2、本专利技术提供了一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，包括如下步骤，
3、步骤1：考虑储能技术各生命周期内的成本构成，以及储能技术的年衰退率参数，建立储能成本均衡分析的经济模型；
4、步骤2：构建表征储能放电能力的能量功率比矩阵，代入上述储能成本均衡分析的经济模型，结合地形适配性分别计算不同储能技术的多参数组合经济性指标，获得在不同地形条件下可配置的当前电力系统中最低、次低成本以及可替代性较强的储能技术的评估结果，即不同储能技术均衡化成本值；
5、步骤3：，根据储能系统的关键技术特征，包括系统大小、放电持续时间和响应时间，对发电、输电、配电及用户端的不同电力应用场景的储能技术适用性进行筛选，选出各电力应用场景所适用的三种储能技术，并基于各电力应用场景确定不同年份储能技术的特定变量及其标准差，利用包含市场增长预测的经验曲线模型推导出随时间改变的变量变化率；
6、步骤4：针对上述储能成本均衡分析经济模型中的特定变量，引用蒙特卡罗预测模型对特定变量的标准差范围进行多次模拟取值，预测在不同场景下合适的三种储能技术随时间变化的参数值，再利用储能成本均衡分析的经济模型依次计算出其未来成本出现的概率范围；最后，利用计算得到的均衡化成本值进行最低成本概率分析得到概率占比，量化比较不同储能技术在各电力应用场景下的竞争力；
7、步骤5：依次通过叠加地形热力图、堆叠柱状图的形式直观展示对比多参数适配下不同储能技术均衡化成本值及其预测未来可能出现的概率占比，以选出可能在不同地形与各电力应用场景中未来效益技术表现最佳的储能技术，实现对储能的成本预测分析，完善对不同储能的经济性分析。
8、进一步的，步骤1中，建立储能成本均衡分析模型，均衡化储能成本(levelizedcostof storage，lcos)如下式所示：
9、
10、其中，ccapex表示资本支出，n表示年限，n表示系统寿命，r表示贴现率，copex表示运营成本支出，ccharge表示收费成本，ceol表示寿命终止成本，edischarged表示能量的总释放量。
11、进一步的，能量的总释放量可以用来衡量储能系统在整个生命周期内可以提供的能量总量，进一步考虑储能的年衰退率，从而优化判断储能系统的效能和经济性的方法；能量的总释放量表达式如下：
12、
13、其中，ycycles表示年循环次数，dod表示放电深度，fcap表示能量容量，ηrt表示往返效率，ηself表示每个循环的自放电率，tc表示以年为单位的施工时间，dcyc表示周期性衰退率，dt表示年衰退率。
14、进一步的，所述(1)资本支出(ccapex)
15、资本支出是与储能系统的初始建设相关的成本，包括单位功率成本、单位容量成本和替换成本，并通过求和来确定，表达式如下：
16、
17、其中，cp表示每单位功率的成本，pcap表示额定功率，ce表示每单位容量的成本，ecap表示额定容量，m表示系统寿命中所需的更换次数，cp-r表示每单位功率的更换成本，m表示当前的更换，tr表示更换的时间间隔；
18、(2)运营成本(copex)
19、运营成本涉及到储能设施日常运行所需的开销，包括维护和运营成本，并考虑年衰退率，令所有年份运护成本的现值总和等于基于功率和容量的成本以及由于循环导致的性能退化的成本现值总和，表达式如下：
20、
21、其中，cp-om表示单位功率的运营成本，ce-om表示单位容量的运营成本，dcyc表示周期性衰退率，dt表示年衰退率；
22、(3)寿命终止成本(ceol)：
23、当一项储能技术到达其设计使用寿命的终点时，可能会产生拆除、清理或再利用的成本，这些成本可能因技术而被重新利用而增加，表达式如下：
24、
25、其中，eolp表示单位功率的寿命终止成本，eole表示单位容量的寿命终止相关成本；
26、(4)充电成本(ccharge)：充电成本涉及到储能系统在其使用寿命内，由于电价导致的充电成本的现值总和。首先计算每年的充电成本，这涉及到储能系统购买电力的成本，该成本乘以每年的循环次数，然后除以每年的现值因子；再将每年的充电成本累加起来，得到储能系统在其整个使用寿命内的总充电成本，表达式如下：
27、
28、其中，ccharge_last表示最后一年的充电成本；pbuy表示购电电价；tidx表示储能系统的建设周期。
29、进一步的，所述步骤2中，提出表征储能放电能力的能量功率比(e/p)，根据定义的不同的地形场景，通过布尔数组筛选出适用于特定地形场景的储能技术，进一步结合不同地形条件的要求，储能成本均衡分析的经济模型计算在不同能量功率比和年循环次数条件下各种储能技术的经济性指标。
30、进一步的，所述的一种适用于多维场本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，建立储能成本均衡分析模型，均衡化储能成本(Levelized Cost of Storage，LCOS)如下式所示：
3.如权利要求2所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，能量的总释放量可以用来衡量储能系统在整个生命周期内可以提供的能量总量，进一步考虑储能的年衰退率，从而优化判断储能系统的效能和经济性的方法；能量的总释放量表达式如下：
4.如权利要求2所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于：所述步骤2中，提出表征储能放电能力的能量功率比(E/P)，根据定义的不同的地形场景，通过布尔数组筛选出适用于特定地形场景的储能技术，进一步结合不同地形条件的要求，储能成本均衡分析的经济模型计算在不同能量功率比和年循环次数条件下各种储
6.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，步骤3中，所述电力系统的应用场景包括分时电价、黑启动、缓解电网阻塞、能源套利、削峰填谷、电能质量、供电可靠性、一次响应、能量时移、二次响应、电网升级延缓及三次响应；在对上述各电力应用场景求解其对应储能技术的均衡化储能成本LCOS时，需对公式(1)中的随时间变化的特定参数CCAPEX通过包含市场增长预测的经验曲线模型推导其随时间改变的变化率，从而用于后续计算。
7.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，步骤4中，LCOS的求解需对公式(1)中的技术输入参数CCAPEX，Cp，Ce，CP-OM，Ce-OM等模拟其不确定性，对于随时间变化的特定参数CCAPEX通过结合权利要求6得出的变化率，推导其CCAPEX的未来取值；对于参数Cp，Ce，CP-OM，Ce-OM通过其基本标准差，由蒙特卡罗模拟预测未来时刻的取值；其中，中心估计值与标准差取决于初始年份的历史数据；最后，针对特定应用下的不同储能技术进行n次均衡化储能成本LCOS的模拟迭代计算；在蒙特卡罗模拟迭代中对各技术产生的LCOS值进行概率占比计算，通过n次计算得到最低LCOS的概率值；
8.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于,步骤5中，通过设计的图形可视化，综合直观评估不同储能技术的经济性能和市场竞争力；首先，通过结合能量功率比、地形可行性等多参数计算的储能技术均衡化成本值构建叠加式地形热力图，通过初始化参数、加载技术特性、逐点计算经济性指标，并使用最优筛选函数提取最低成本技术，动态调整热力图透明度以直观的观察不同成本值的细微变化；其次，研究采用概率堆叠柱状图展示特定年份下各技术的经济效益，将模拟数据转化为各技术成本占比，通过双Y轴显示最佳技术的平均LCOS变化趋势直观反映经济性能相对优势；综合图形建模形式提供了一个直观的可视化工具，支持储能技术的选择与优化分析，同时评估其成本效益和市场潜力。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，建立储能成本均衡分析模型，均衡化储能成本(levelized cost of storage，lcos)如下式所示：
3.如权利要求2所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，能量的总释放量可以用来衡量储能系统在整个生命周期内可以提供的能量总量，进一步考虑储能的年衰退率，从而优化判断储能系统的效能和经济性的方法；能量的总释放量表达式如下：
4.如权利要求2所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，
5.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于：所述步骤2中，提出表征储能放电能力的能量功率比(e/p)，根据定义的不同的地形场景，通过布尔数组筛选出适用于特定地形场景的储能技术，进一步结合不同地形条件的要求，储能成本均衡分析的经济模型计算在不同能量功率比和年循环次数条件下各种储能技术的经济性指标。
6.如权利要求1所述的一种适用于多维场景的储能技术全生命周期成本评估方法，其特征在于，步骤3中，所述电力系统的应用场景包括分时电价、黑启动、缓解电网阻塞、能源套利、削峰填谷、电能质量、供电可靠性、一次响应、能量时移、二次响应、电网升级延缓及三次响应；在对上述各电力应用场景求解其对应储能技术的均衡化储能成本lcos时，需对公式(1)中的随时间变化的特定参数ccapex通...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜雪，徐维懋，林俊儒，张鸥，张琦，宋坤，刘冰，于兴成，张如玉，王勇，刘靖波，杨博，李东霖，徐佳璨，王枭，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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