考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法技术

本发明专利技术是一种考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法，其特点，包括运行工况对锂电池储能寿命减损的影响机理分析、锂电池储能系统参与电力系统调频的控制策略设计及考虑寿命减损的储能调频成本核算模型构建等内容。该方法针对锂电池储能在运行工况中性能劣化带来的调频成本难以核算的问题，综合考虑运行工况下锂电池静态损耗、动态损耗、初始投资、运行维护成本及储能参与调频的控制策略等多方面因素，为核算储能系统参与电网调频提供了准确的成本核算方法，对促进储能参与电力系统辅助服务市场的发展意义重大，具有科学合理，适用性强，效果佳等优点。

【技术实现步骤摘要】
考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法
本专利技术涉及新能源发电
，是一种考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法。
技术介绍
随着大规模风电集中接入电网，由于风电功率的强波动性及风电机组近乎零惯性，高风电渗透电力系统调频面临严峻的调频负担，而且风电功率波动性导致传统调频机组频繁动作，使机械器件磨损，减损了调频机组的运行寿命，所以高风电渗透电网急需新的调频手段。储能系统具有灵活、快速的功率调节响应特性，利用大规模储能参与电力系统调频受到广泛关注，但由于目前储能成本相对昂贵，并且我国尚未建立有效的储能调频补偿机制，储能参与电力系统调频的积极性尚未被激发，核算储能调频成本是制定储能调频补偿策略的重要依据，对促进储能参与电力系统辅助服务市场发展具有重要价值；储能调频成本既与储能系统自身的技术经济性有关，还与储能调频策略、系统频率波动特性等因素有关，储能系统制造厂商给出的标称使用寿命是在特定充放电模式下储能系统循环充放电次数来衡量，但是储能参与电网调频时，其充放电模式不可能与寿命测试充放电模式完全一致进而导致调频模式下储能寿命与厂家标称寿命相差很大，以往的成本核算均基于标称寿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法，其特征是，它包括以下步骤：1)锂电池寿命减损模型所述的锂电池寿命是指给定环境温度和充放电模式下储能容量保持率不低于规定容量时所允许的持续循环充放电次数，锂电池寿命损耗是锂电池材料功能特性劣化和锂电池工作状态变化引起的寿命损耗，与锂电池使用时间、充放电状态及温度因素密切相关，用寿命的百分比减少量表示，将锂电池寿命损耗分为静态损耗和动态损耗，为(1)式：X＝XS+XD   (1)静态损耗XS是由锂电池材料功能特性劣化引起的损耗，此部分损耗与运行工况无关，只与电池静置持续时间线性相关，年静态损耗XS计算为(2)式：

【技术特征摘要】
1.一种考虑寿命减损影响的锂电池储能调频成本核算方法，其特征是，它包括以下步骤：1)锂电池寿命减损模型所述的锂电池寿命是指给定环境温度和充放电模式下储能容量保持率不低于规定容量时所允许的持续循环充放电次数，锂电池寿命损耗是锂电池材料功能特性劣化和锂电池工作状态变化引起的寿命损耗，与锂电池使用时间、充放电状态及温度因素密切相关，用寿命的百分比减少量表示，将锂电池寿命损耗分为静态损耗和动态损耗，为(1)式：X＝XS+XD(1)静态损耗XS是由锂电池材料功能特性劣化引起的损耗，此部分损耗与运行工况无关，只与电池静置持续时间线性相关，年静态损耗XS计算为(2)式：式中：T为电池保质期/年，动态损耗XD对应锂电池的操作状态变化引起的损耗，操作状态包括充放电深度及速率，对应锂电池的充放电动态过程，由于实际工况是非周期性的充放电过程，所以引起的寿命损耗也是非线性的，必须结合实际工况计算其动态损耗，动态损耗XD计算为(3)式：式中：Ck(ij)为第k个充放电区间荷电状态SOC从i到j之间循环充放电到锂电池实际容量保持在60％～100％标称容量所允许的最大循环次数，i为充放电开始SOC值，j充放电结束SOC值，n为取样时间内充电或放电周期数；动态损耗1/Ck(ij)为(4)式：式中：Ci为SOC＝i到SOC＝100％之间循环充放电到锂电池实际容量保持在60％～100％标称容量所允许的最大循环次数，(4)式的动态损耗1/Ck(ij)理解为SOC从i到j之间的动态损耗等于SOC从i到100％的动态损耗减去SOC从j到100％的动态损耗；锂电池在运行过程中年寿命减损模型为(5)式：根据年寿命减损模型为(5)式，只需分析锂电池的循环次数与荷电状态SOC或放电深度DOD之间的关系，便能够细化计算锂电池在实际工况中，任意充放电区间锂电池的寿命损耗，进而核算出锂电池在实际工况中的预估运行寿命；2)放电深度对锂电池运行寿命的影响国际规定锂电池的循环寿命测试条件及要求，UN锂离子电池标准主要测试项目及指标，在20±5度室温条件下以恒流恒压方式1C的充电制度充放电，以放电深度DOD＝80％为每次充放电量指标，锂电池的循环寿命为实际容量保持在60％标称容量以上的循环次数，根据厂家给出的实测数据，在标准工况下，以不同充放电深度为每次充放电指标，当锂电池实际容量保持率降到额定容量60％以下时的循环次数，便是在给定放电深度情况下锂电池的循环寿命次数，放电深度DOD和循环寿命的函数关系近似为e指数关系，并对循环寿命和DOD的实测数据进行e指数拟合，拟合公式为(6)式：式中：Ci为放电深度DOD为DODi的情况下的循环寿命次数，由DODi＝1-SOCi，表示以DODi为放电深度指标，锂电池荷电状态SOC在100％与SOCi之间循环充放电，得到循环寿命和荷电状态SOC的函数关系为(7)式：综上，考虑放电深度影响的锂电池年寿命减损模型为(8)式：3)锂电池储能系统参与电网调频的控制策略储能功率输出约束为(9)式：Pmin(t)≤P(t)≤Pmax(t)(9)式中：P为锂电池储能系统的充放电功率，P(t)>0，锂电池储能系统工作在充电状态，P(t)<0，锂电池储能系统工作在放电状态；储能荷电状态约束为(10)式-(11)式：

【专利技术属性】
技术研发人员：严干贵，刘东源，李军徽，穆钢，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22