一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法技术

本发明专利技术公开了一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，考虑梯次电池的放电深度与循环寿命之间的关系，建立梯次电池容量退化模型；接着结合梯次电池储能的特点，确定梯次电池储能经济性评价的效益与成本因素，对梯次电池储能进行经济性评估；其次考虑电池容量保持率对电池储能系统经济性及循环寿命的影响，建立以全寿命周期内经济性最优为目标的梯次电池储能容量配置模型，并设定容量配置模型的约束条件方程组；最后利用萤火虫算法对所述容量配置模型进行优化求解，并得到梯次电池储能的最优容量配置方案。本发明专利技术能有效提高容量配置结果的经济性与准确性，为梯次电池储能系统规划提供支撑，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法
本专利技术属于电力系统规划
，特别涉及一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法。
技术介绍
随着电动汽车销量快速增长，伴随而来的是电动汽车动力电池退役后的处理问题。这是由于当动力电池的实际容量衰减到70％～80％时就需要从电动汽车上退役，如果对动力电池直接报废处理会造成严重的环境污染和资源浪费。梯次电池储能的应用，可以大大降低电池的回收期压力，同时减小电池储能系统的建设成本。由于梯次利用动力电池用作储能系统目前具有投资成本高、不具备规模经济性等问题，因此梯次电池储能的容量配置成为规划建设与应用的重要环节。传统的电池储能容量配置方法一般针对的是新电池储能系统，而目前针对梯次电池储能容量配置方法的研究较少。而且传统的容量配置方法在进行系统经济性评价过程中，会忽略储能电池在运行过程中容量保持率等运行参数变化对系统经济性的影响，造成规划阶段储能系统经济性计算不准确。
技术实现思路
为了解决目前规划阶段储能系统经济性计算不准确的技术问题，本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)根据梯次电池储能系统的运行情况，计算得到梯次电池容量退化数据，其中包括电池运行周期内的等效循环次数、电池容量保持率和电池寿命；/n2)结合梯次电池储能的特点，确定梯次电池储能经济性评价的效益与成本因素；/n3)考虑电池容量保持率对电池储能系统经济性及循环寿命的影响，建立全寿命周期内经济性最优为目标的梯次电池储能容量配置模型，并设定容量配置模型的约束条件方程组；/n4)用萤火虫算法对梯次电池储能容量配置模型进行优化求解，得到梯次电池储能的最优容量配置方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据梯次电池储能系统的运行情况，计算得到梯次电池容量退化数据，其中包括电池运行周期内的等效循环次数、电池容量保持率和电池寿命；
2)结合梯次电池储能的特点，确定梯次电池储能经济性评价的效益与成本因素；
3)考虑电池容量保持率对电池储能系统经济性及循环寿命的影响，建立全寿命周期内经济性最优为目标的梯次电池储能容量配置模型，并设定容量配置模型的约束条件方程组；
4)用萤火虫算法对梯次电池储能容量配置模型进行优化求解，得到梯次电池储能的最优容量配置方案。


2.根据权利要求1所述的一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，其特征在于，所述步骤1)包括以下步骤：
1-1)根据梯次电池储能系统的运行情况折算得到相对应的放电深度DOD时间序列；
1-2)将DOD时间序列中各项值代入放电深度与循环寿命的函数关系式，得到梯次电池储能充放电情况对应的最大循环次数序列，其中放电深度与循环寿命的函数关系如下式：



其中，DOD为电池的放电深度；Nctf(DOD)为电池在放电深度为DOD时所对应的最大循环次数；α1为放电深度与循环寿命关系式的指数项系数；δ1为关系式的指数系数；α2为关系式的常数项系数；
1-3)将电池在不同DOD下充放电所对应的最大循环次数统一折算成为电池在全充放状态即DOD＝1下的等效循环次数，并求和得到电池在运行周期内的等效循环次数；其中电池在运行周期内的等效循环次数N’如下式：



其中，n为电池在运行周期内的充放电循环周期数；Nctf(1)为电池在放电深度为100％时所对应的最大循环次数；
1-4)根据退役动力电池梯次利用的实际限制情况，设定梯次利用动力电池开始与终止时间节点时的电池容量保持率分别为β1、β2；
1-5)将梯次利用动力电池开始与终止时间节点时的电池容量保持率代入到梯次电池容量保持率与循环次数的关系式，得到β1、β2所对应的电池循环次数N1、N2，其中容量保持率与循环次数的关系式如下式：
β＝α3·N+α4
其中：β为电池容量保持率；N为梯次电池充放电循环次数；α3为容量保持率与循环次数关系式的一次项系数；α4为关系式的常数项系数；
1-6)根据步骤1-5)计算得到的退役动力电池梯次利用开始与终止时间的电池循环次数N1、N2，按下式计算得到梯次利用电池的寿命T，单位为年：



其中：N’为电池在运行周期即一天内的等效循环次数。


3.根据权利要求1所述的一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：
2-1)按下式计算梯次电池储能经济性评价的总效益：



其中：E1为梯次电池储能延缓配电网升级投资收益；E2i为梯次电池储能第i年的低储高放套利收益；E3i为梯次电池储能第i年的提升电网可靠性收益；E4i为梯次电池储能第i年的碳减排效益；TCL为储能系统的实际运行寿命；
2-2)按下式计算梯次电池储能经济性评价的总成本：



其中：C1为梯次电池储能的初始投资成本；C2i为梯次电池储能第i年的运行维护成本。


4.根据权利要求3所述的一种计及全寿命周期经济性的梯次电池储能容量配置方法，其特征在于，所述步骤2-1)中，梯次电池储能延缓配电网升级投资收益E1的计算公式如下：



其中：Cinv为电网升级改造所需的一次性投资成本；ir为通货膨胀率；dr为贴现率；Δn为梯次电池储能系统延缓配电网升级改造的年限；
梯次电池储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李培强，周宜行，赵伟，孟金岭，叶邯，谭作云，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43