一种储能参与调频的储能系统效益评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，包括：构建储能系统中电池参与调频服务的约束条件；根据约束条件建立以储能效益最大化为优化目标的储能系统效益评估模型；根据历史市场价格和调频信号数据得到每年的典型日场景，根据典型日场景求解效益评估模型，得到对应年份的最优的储能容量分配策略；根据最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值。本发明专利技术建立的储能系统效益评估模型，既考虑了调频收益机制模型，又通过引入储能衰减惩罚项考虑了电池衰减对于储能效益的内部影响，效益评估模型更加全面和准确；通过聚类方法将大量的调频信号及市场价格数据进行典型日场景提取，减少了数据输入量，提升了评估模型的求解效率。

【技术实现步骤摘要】
一种储能参与调频的储能系统效益评估方法
本专利技术涉及储能系统
，尤其是涉及一种储能参与调频的储能系统效益评估方法。
技术介绍
随着具有随机性的可再生能源等以及储能技术迅速发展，储能在未来能源互联网中的应用十分广泛。然而，相对高的投资成本以及收益不确定性阻碍了大规模储能系统的发展。因此，对于更加全面、准确的评估能源市场中的储能的经济效益评估方法研究十分必要。但是，目前已有的研究仍具有不足：(1)对储能系统中的效益和损耗考虑不全面；目前的研究比较少有电池循环寿命衰减引入考虑辅助服务的储能效益模型的相关研究。为了更全面准确地评估储能系统的成本效益，调频市场的效益补偿除了考虑投入调频市场的容量，也应考虑调频的效果和实际调频里程；储能衰减除了考虑对于电池最大可调频容量的约束条件的影响，还应考虑因为寿命衰减乃至失效的潜在效益损耗。(2)对于长期规划的数据处理方式；在已有的研究中，有的仅通过典型一天的电池运行优化计算寿命，从而评估结果可能不够准确，有的直接用长达多年的海量数据作为效益评估模型输入，从而模型求解时间需要很长。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，以解决技术中对储能系统中的效益和损耗考虑不全、求解效率较低的技术问题。本专利技术的目的，可以通过如下技术方案实现：一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，包括：构建储能系统中电池参与调频服务的约束条件；根据所述约束条件建立以储能效益最大化为优化目标的储能系统效益评估模型；根据历史市场价格和调频信号数据得到每年的典型日场景，根据所述典型日场景求解所述效益评估模型，得到对应年份最优的储能容量分配策略；根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值。可选地，根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值包括：根据最优的储能容量分配策略计算得到下一年的电池最大容量；根据所述电池最大容量得到对应年份的预期储能效益和电池健康状态，当所述电池健康状态低于预设阈值时电池失效，将电池失效之前所有年份的预期储能效益之和作为储能系统的储能效益值。可选地，所述效益评估模型的优化目标为：其中，1T表示分量全为1的行向量，A′t为考虑调频收益的收益矩阵，t为小时，τ为估计的电池寿命，xt为决策向量，Costinves为储能系统投资成本，Meg为电池的衰减惩罚因子，Xt为电池的循环衰减量。可选地，储能系统投资成本Costinves包括：Costinvest＝CeEmax+CpPmax；其中，Ce、Cp为储能系统投资的成本系数，Emax、Pmax分别为电池的最大容量、最大功率。可选地，决策向量xt包括：其中，ct为电池的充电量，dt为电池的放电量，为投入向上调频服务的容量，为投入向下调频服务的容量，St为电池的状态变量。可选地，所述调频收益包括：调频容量收益Rcap和调频里程收益Rperf；其中，所述调频容量收益Rcap与投入的调频容量有关，所述调频里程收益Rperf与调频里程有关。可选地，调频容量收益Rcap为：Rcap＝pcaprtScore；其中，pcap为投入调频市场提供调频容量的收益单价，rt为t小时内投入的调频容量，Score为调频性能指标。可选地，调频里程收益Rperf为：Rperf＝pperfMScore；其中，pperf为实际调频效果的收益单价，M为调频里程。可选地，考虑调频收益的收益矩阵A′t包括：其中，LMPt为t时刻能源市场中交易1MWh能量的收入，和表示实时进行上下调频服务的量与投入调频市场的容量之比，和分别为上、下调频里程与投入的调频容量之比，cop为运维成本系数，和分别为上、下调频的调频容量收益。可选地，根据历史市场价格和调频信号数据得到典型日场景包括：获取每年的历史市场价格和调频信号数据，通过K均值聚类算法进行聚类得到多个典型日的价格曲线和调频信号。本专利技术提供了一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，包括：构建储能系统中电池参与调频服务的约束条件；根据所述约束条件建立以储能效益最大化为优化目标的储能系统效益评估模型；根据历史市场价格和调频信号数据得到每年的典型日场景，根据所述典型日场景求解所述效益评估模型，得到对应年份最优的储能容量分配策略；根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值。基于上述技术方案，本专利技术带来的有益效果是：本专利技术建立的储能系统效益评估模型，联合考虑储能系统中电池衰减和调频收益，既考虑了调频收益机制模型，又通过引入储能衰减惩罚项考虑了电池衰减对于储能效益的内部影响，使得储能系统效益评估模型更加全面和准确；通过聚类获取典型场景从而提升效率，通过k均值聚类方法将大量的调频信号以及市场价格数据进行典型日场景提取，从而很大程度上减少了数据输入量，大幅提升了评估模型的求解效率。附图说明图1为本专利技术一种储能参与调频的储能系统效益评估方法的流程示意图；图2为本专利技术一种储能参与调频的储能系统效益评估方法的实施例示意图；图3为本专利技术一种储能参与调频的储能系统效益评估方法的调频里程示意图；图4为本专利技术一种储能参与调频的储能系统效益评估方法的外部衰减求解流程图；图5为本专利技术一种储能参与调频的储能系统效益评估方法的内部衰减算法流程图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，以解决技术中对储能系统中的效益和损耗考虑不全、求解效率较低的技术问题。为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。目前我国正着力推进电力交易市场化改革，对于能源市场背景下，考虑储能作为调频备用等收益方式，以第三方储能投资者主体的主要利益为目标进行规划和储能建设的成本效益评估，十分具有现实的意义。而在模型中结合大量历史数据，将使得成本效益评估更加有参考性。过去的研究通常未考虑充放电行为对电池循环寿命衰减的影响导致的额外损耗。一些论文研究了电池寿命和运行循环参数的关系，进行了考虑寿命衰减的储能规划和运行优化,研究了能源市场和辅助服务市场中的储能规划，但是比较少有电池循环寿命引入考虑辅助服务的能源市场竞价模型的相关研究，衰减模型多应用于其他的优化场合而不适用于此。除了特定的循环寿命模型，雨流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，包括：/n构建储能系统中电池参与调频服务的约束条件；/n根据所述约束条件建立以储能效益最大化为优化目标的储能系统效益评估模型；/n根据历史市场价格和调频信号数据得到每年的典型日场景，根据所述典型日场景求解所述效益评估模型，得到对应年份的最优的储能容量分配策略；/n根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值。/n

【技术特征摘要】
1.一种储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，包括：
构建储能系统中电池参与调频服务的约束条件；
根据所述约束条件建立以储能效益最大化为优化目标的储能系统效益评估模型；
根据历史市场价格和调频信号数据得到每年的典型日场景，根据所述典型日场景求解所述效益评估模型，得到对应年份的最优的储能容量分配策略；
根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值。


2.根据权利要求1所述的储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，根据所述最优的储能容量分配策略评估储能系统的储能效益值包括：
根据最优的储能容量分配策略计算得到下一年的电池最大容量；
根据所述电池最大容量得到对应年份的预期储能效益和电池健康状态，当所述电池健康状态低于预设阈值时电池失效，将电池失效之前所有年份的预期储能效益之和作为储能系统的储能效益值。


3.根据权利要求2所述的储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，所述效益评估模型的优化目标为：



其中，1T表示分量全为1的行向量，A′t为考虑调频收益的收益矩阵，t为小时，τ为估计的电池寿命，xt为决策向量，Costinves为储能系统投资成本，Meg为电池的衰减惩罚因子，Xt为电池的循环衰减量。


4.根据权利要求3所述的储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，储能系统投资成本Costinves包括：
Costinvest＝CeEmax+CpPmax；
其中，Ce、Cp为储能系统投资的成本系数，Emax、Pmax分别为电池的最大容量、最大功率。


5.根据权利要求4所述的储能参与调频的储能系统效益评估方法，其特征在于，决策向量xt包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁智勇，郭祚刚，雷金勇，徐敏，王琦，黎小林，唐学用，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44