一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法及装置，解决了现有技术中电池储能多市场投标优化方法1、并未考虑由于电池储能在响应调频信号的过程中的频繁充放电使得电池储能面临加速老化的风险，寿命可能会大大缩短，从而减小其全寿命的周期收入，会削弱其经济性，2、投标策略优化模型中的决策变量(各市场投标量)会影响运行策略，进而改变能量变化曲线和局部极值点，而能量局部极值点与各市场投标量之间的关系，导致的对应的解析形式非常复杂，使得嵌入了原始电池储能循环寿命计算方法的优化模型很难被商业求解器求解的技术问题。

A multi market bidding optimization method and device for battery energy storage considering cycle life

The invention discloses a method and device optimization bidding considering the battery cycle life of the battery, solve the existing technology in energy storage bidding optimization method 1, did not consider the frequent charging and discharging of battery energy storage in response to the FM signal in the process of making the battery energy storage is facing the risk of accelerated aging life may be shortened, thereby reducing the total life cycle income will weaken its economy, 2, bidding strategy optimization model of decision variables (the bidding amount) will affect the operation strategy, and then change the energy curves and the local extremum, and the relation between the amount of bid of local extrema and the energy market the analytical form of the corresponding result is very complex, so that the embedded original battery storage optimization model method to calculate the cycle life is very difficult to be commercial solver Technology The problem.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法及装置
本专利技术涉及电力市场领域，尤其涉及一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法及装置。
技术介绍
电池储能本身不能发电，因而在能量市场中的利用率十分有限，收益也很微薄，参与多市场联合投标，提供辅助服务尤其是快速调频服务，充分利用电池的容量，挖掘电池的快速响应能力，可以显著地提高电池地储能经济性，但现有的电池储能多市场投标优化方法1、并未考虑由于电池储能在响应调频信号的过程中的频繁充放电使得电池储能面临加速老化的风险，寿命可能会大大缩短，从而减小其全寿命的周期收入，会削弱其经济性，2、投标策略优化模型中的决策变量(各市场投标量)会影响运行策略，进而改变能量变化曲线和局部极值点，而能量局部极值点与各市场投标量之间的关系，导致了对应的解析形式非常复杂，使得嵌入了原始电池储能循环寿命计算方法的优化模型很难被商业求解器求解的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法及装置，用于解决现有技术中电池储能多市场投标优化方法1、并未考虑由于电池储能在响应调频信号的过程中的频繁充放电使得电池储能面临加速老化的风险，寿命可能会大大缩短，从而减小其全寿命的周期收入，会削弱其经济性，2、投标策略优化模型中的决策变量(各市场投标量)会影响运行策略，进而改变能量变化曲线和局部极值点，而能量局部极值点与各市场投标量之间的关系，导致的对应的解析形式非常复杂，使得嵌入了原始电池储能循环寿命计算方法的优化模型很难被商业求解器求解的技术问题。本专利技术提供的一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，包括：S1：获取到电池储能一天内的日能量变化曲线，所述电池储能参与了能量市场、旋转备用调用市场和调频市场，根据所述日能量变化曲线得到至少一个能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线，根据所述日能量变化曲线和RegD调频信号得到调频市场的小时内能量变化曲线；S2：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化大于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则计算与第t个小时级能量变化曲线中的向上调频半循环充放电深度和向下调频半循环充放电深度；S3：根据第一预设公式计算得到日等效满循环次数，所述第一预设公式为：其中，C为调频半循环的集合，为第k个向上调频半循环的充放电深度,为第k个向下调频半循环的充放电深度，kp为预设的电池拟合参数；S4：根据第二预设公式计算得到电池循环寿命，所述第二预设公式为：其中，Q为储能电站一年的运行天数，为使新电池失效的充放电深度为100的循环次数；S5：分别构建包含能量市场中的投标容量变量旋转备用调用市场中的投标容量变量和市场调频中的投标容量变量的与各场景对应的能量市场收入函数旋转备用调用市场收入函数的调频市场收入函数电池运行成本函数和电池维护成本函数coStm；S6：根据第三预设公式计算得到日收入期望值incomeday，所述第三预设公式为：其中，S为各场景的集合，H为至少一个小时的时间集合，γres为旋转备用调用市场被调用的概率；S7：获取到电池的浮充寿命Tfloat，并建立以电池储能寿命周期内总收益incometotal最大化为目标的目标函数，所述目标函数为：maxincometotal＝min(Tcycle，Tfloat)·W·incomedaY；其中，W为电池一年运行的天数；S8：构建所述电池储能的约束公式，所述约束公式包括：售电功率约束公式、购电功率约束公式、预留容量约束公式、能量水平约束公式、旋转调用备用约束公式、调频备用约束公式、能量水平变化约束公式和周期内最初能量水平约束公式，并根据所述目标函数和所述约束公式计算电池储能的最优投标策略。优选地，所述步骤S2具体包括：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化大于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则根据第t个小时级能量变化曲线得到与所述第t个小时级能量变化曲线对应的小时级能量变化ΔEt；获取到与第t个小时级能量变化曲线对应的第t个小时内能量变化曲线中的n个局部极小值点和m个局部极大值点，以及与所述局部极小值点和所述局部极大值点对应的时间，其中，第k个局部极小值点和第k个局部极大值点构成了第k个向上调频半循环，第k个局部极大值点和第k+1个局部极小值点构成了第k个向下调频半循环，并根据第四预设公式得到所述与第k个向上调频半循环对应的充放电深度，根据第五预设公式得到与所述第k个向下调频半循环对应的充放电深度，所述第四预设公式为：其中，为第k个向上调频半循环的充放电深度，为与第k个局部极大值点对应的时间，为与第k个局部极小值点对应的时间，h为第t个小时内能量变化曲线对应的时间间隔，为第t个小时内能量变化曲线对应的调频市场投标量，Emax为电池储能的额定能量容量，所述第五预设公式为：其中，为第k个向下调频半循环的充放电深度。优选地，所述步骤S3之后步骤S4之前还包括：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化小于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则获取到与第t个小时级能量变化曲线对应的第t个小时内能量变化曲线中的p个局部极值点；根据第六预设公式计算得到各半循环的充放电深度所述第六预设公式为：其中，为第k个局部极值点；根据第七预设公式得到日等效满循环次数所述第七预设公式为：其中，P为局部极值点的集合。优选地，所述步骤S5包括：构建第t个小时内旋转备用调用市场中的功率函数所述旋转备用调用市场中的功率函数为：构建与所述各场景对应的能量市场收入函数所述能量市场收入函数为：其中，为各场景下第t个小时内的能量市场价格；构建与所述各场景对应的旋转备用调用市场收入函数所述旋转备用调用市场收入函数为：其中，为各场景下第t个小时内的旋转备用调用市场价格；构建与所述各场景对应的调频市场容量收入函数所述调频市场容量收入函数为：其中，为场景对应的第t个小时内调频市场的调频容量价格，Sperf为调频效果分数；构建与所述各场景对应的调频市场效果收入函数所述调频市场效果收入函数为：其中，为第t个小时内调频市场的调频效果价格，Rs,t为所述RegD调频信号的里程比；构建与所述各场景对应的调频市场收入函数所述调频市场收入函数为：获取到储能电站单位电量的运行成本Cop、第t个小时内能量市场对应的售电功率值和第t个小时内能量市场对应的购电功率值构建与所述各场景对应的电池运行成本函数所述电池运行成本函数为：在各场景下根据第八预设公式计算得到时刻能量市场投标容量所述第八预设公式为：获取到电池的额定容量Pmax和储能电站的单位容量维护成本Cm，并构建与所述各场景对应的电池维护成本函数costm，所述电池维护成本函数为：costm＝CmPmax。优选地，所述构建所述电池储能的售电功率约束公式、购电功率约束公式、预留容量约束公式、能量水平约束公式、旋转调用备用约束公式、调频备用约束公式、能量水平变化约束公式和周期内最初能量水平约束公式包括：构建所述电池储能售电功率约束公式，所述售电功率约束公式为：构建所述电池储能购电功率约束公式，所述购电功率约束公式为：构建所述电池储能预留容量第一约束公式和预留容量第二约束公式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特点在于，包括：S1：获取到电池储能一天内的日能量变化曲线，所述电池储能参与了能量市场、旋转备用调用市场和调频市场，根据所述日能量变化曲线得到至少一个能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线，根据所述日能量变化曲线和RegD调频信号得到调频市场的小时内能量变化曲线；S2：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化大于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则计算与第t个小时级能量变化曲线中的向上调频半循环充放电深度和向下调频半循环充放电深度；S3：根据第一预设公式计算得到日等效满循环次数，所述第一预设公式为：

【技术特征摘要】
1.一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特点在于，包括：S1：获取到电池储能一天内的日能量变化曲线，所述电池储能参与了能量市场、旋转备用调用市场和调频市场，根据所述日能量变化曲线得到至少一个能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线，根据所述日能量变化曲线和RegD调频信号得到调频市场的小时内能量变化曲线；S2：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化大于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则计算与第t个小时级能量变化曲线中的向上调频半循环充放电深度和向下调频半循环充放电深度；S3：根据第一预设公式计算得到日等效满循环次数，所述第一预设公式为：其中，C为调频半循环的集合，为第k个向上调频半循环的充放电深度,为第k个向下调频半循环的充放电深度，kp为预设的电池拟合参数；S4：根据第二预设公式计算得到电池循环寿命，所述第二预设公式为：其中，Q为储能电站一年的运行天数，为使新电池失效的充放电深度为100的循环次数；S5：分别构建包含能量市场中的投标容量变量旋转备用调用市场中的投标容量变量和市场调频中的投标容量变量的与各场景对应的能量市场收入函数旋转备用调用市场收入函数的调频市场收入函数电池运行成本函数和电池维护成本函数costm；S6：根据第三预设公式计算得到日收入期望值incomeday，所述第三预设公式为：其中，S为各场景的集合，H为至少一个小时的时间集合，γres为旋转备用调用市场被调用的概率；S7：获取到电池的浮充寿命Tfloat，并建立以电池储能寿命周期内总收益incometotal最大化为目标的目标函数，所述目标函数为：maxincometotal＝min(Tcycle,Tfloat)·W·incomeday；其中，W为电池一年运行的天数；S8：构建所述电池储能的约束公式，所述约束公式包括：售电功率约束公式、购电功率约束公式、预留容量约束公式、能量水平约束公式、旋转调用备用约束公式、调频备用约束公式、能量水平变化约束公式和周期内最初能量水平约束公式，并根据所述目标函数和所述约束公式计算电池储能的最优投标策略。2.根据权利要求1所述的考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化大于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则根据第t个小时级能量变化曲线得到与所述第t个小时级能量变化曲线对应的小时级能量变化ΔEt；获取到与第t个小时级能量变化曲线对应的第t个小时内能量变化曲线中的n个局部极小值点和m个局部极大值点，以及与所述局部极小值点和所述局部极大值点对应的时间，其中，第k个局部极小值点和第k个局部极大值点构成了第k个向上调频半循环，第k个局部极大值点和第k+1个局部极小值点构成了第k个向下调频半循环，并根据第四预设公式得到所述与第k个向上调频半循环对应的充放电深度，根据第五预设公式得到与所述第k个向下调频半循环对应的充放电深度，所述第四预设公式为：其中，为第k个向上调频半循环的充放电深度，为与第k个局部极大值点对应的时间，为与第k个局部极小值点对应的时间，h为第t个小时内能量变化曲线对应的时间间隔，为第t个小时内能量变化曲线对应的调频市场投标量，Emax为电池储能的额定能量容量，所述第五预设公式为：其中，为第k个向下调频半循环的充放电深度。3.根据权利要求2所述的考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特征在于，所述步骤S3之后步骤S4之前还包括：若调频市场的小时内能量变化曲线中的小时内能量变化小于能量市场和旋转备用调用市场的小时级能量变化曲线中的小时级能量变化，则获取到与第t个小时级能量变化曲线对应的第t个小时内能量变化曲线中的p个局部极值点；根据第六预设公式计算得到各半循环的充放电深度所述第六预设公式为：其中，为第k个局部极值点；根据第七预设公式得到日等效满循环次数所述第七预设公式为：其中，P为局部极值点的集合。4.根据权利要求3所述的考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特征在于，所述步骤S5包括：构建第t个小时内旋转备用调用市场中的功率函数所述旋转备用调用市场中的功率函数为：构建与所述各场景对应的能量市场收入函数所述能量市场收入函数为：其中，为各场景下第t个小时内的能量市场价格；构建与所述各场景对应的旋转备用调用市场收入函数所述旋转备用调用市场收入函数为：其中，为各场景下第t个小时内的旋转备用调用市场价格；构建与所述各场景对应的调频市场容量收入函数所述调频市场容量收入函数为：其中，为场景对应的第t个小时内调频市场的调频容量价格，Sperf为调频效果分数；构建与所述各场景对应的调频市场效果收入函数所述调频市场效果收入函数为：其中，为第t个小时内调频市场的调频效果价格，Rs,t为所述RegD调频信号的里程比；构建与所述各场景对应的调频市场收入函数所述调频市场收入函数为：获取到储能电站单位电量的运行成本Cop、第t个小时内能量市场对应的售电功率值和第t个小时内能量市场对应的购电功率值构建与所述各场景对应的电池运行成本函数所述电池运行成本函数为：在各场景下根据第八预设公式计算得到时刻能量市场投标容量所述第八预设公式为：获取到电池的额定容量Pmax和储能电站的单位容量维护成本Cm，并构建与所述各场景对应的电池维护成本函数costm，所述电池维护成本函数为：costm＝CmPmax。5.根据权利要求4所述的考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化方法，其特征在于，所述构建所述电池储能的售电功率约束公式、购电功率约束公式、预留容量约束公式、能量水平约束公式、旋转调用备用约束公式、调频备用约束公式、能量水平变化约束公式和周期内最初能量水平约束公式包括：构建所述电池储能售电功率约束公式，所述售电功率约束公式为：构建所述电池储能购电功率约束公式，所述购电功率约束公式为：构建所述电池储能预留容量第一约束公式和预留容量第二约束公式，所述预留容量第一约束公式为：其中，σ为中标单位调频容量对应预留的上调频和下调频容量；所述预留容量第二约束公式为：构建所述电池储能能量水平约束公式，所述能量水平约束公式为：0≤Et≤Emax；其中，Et为第t时刻的能量值；构建所述电池储能旋转调用备用第一约束公式和旋转调用备用第二约束公式，所述旋转调用备用第一约束公式为：其中，hreg1为与第一预设时间对应的中标旋转备用调用容量持续出力，η0为电池储能的充放电效率；所述旋转调用备用第二约束公式为：构建所述电池储能调频备用第一约束公式和调频备用第二约束公式，所述调频备用第一约束公式为：其中，hreg2为与第二预设时间对应的中标调频容量持续出力；所述调频备用第二约束公式为：根据第九预设公式计算得到t时刻电池储能调频能量损失所述第九预设公式为：其中，βt为单位容量电池参与调频时每小时的平均充放电量；根据第十预设公式计算得到t时刻的能量变化量ΔEt，所述第十预设公式为：构建所述电池储能能量水平变化约束公式，所述能量水平变化约束公式为：Et+1＝(1-α)Et+ΔEt；其中，α为自放电率，ΔEt为t时刻的能量变化量；构建所述电池储存周期内最初能量水平约束公式，所述周期内最初能量水平约束公式为：其中，E0为周期内最初时刻的能量水平，E0为周期内最末时刻的能量水平。6.一种考虑循环寿命的电池储能多市场投标优化装置，其特点在于，包括：第一获取模块，用于获取到电池储能一天内的日能量变化曲线，所述电池储能参与了能量市场、旋转备用调用市场和调频市场，根据所述日能量变化曲线得...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟国彬，何冠楠，苏伟，陈启鑫，赵伟，曾杰，王超，徐凯琪，张弛，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44