一种考虑风险的退役电池储能系统及其优化调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑风险的退役电池储能系统优化调度方法，包括以下步骤：分析退役电池不一致特性，利用威布尔分布计算退役电池模块失效率，建立退役电池可靠性模型；基于所述退役电池可靠性模型，综合考虑退役电池故障、新能源波动和负荷变化，以系统运行成本最小为目标函数，建立优化调度模型；利用条件风险价值为风险计量指标，建立考虑风险的退役电池储能系统优化调度模型，并对目标模型求解。本发明专利技术可有效缓解退役电池故障给电力系统带来的负面影响，推广退役电池的使用。推广退役电池的使用。推广退役电池的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑风险的退役电池储能系统及其优化调度方法


[0001]本专利技术涉及电池领域，特别涉及一种考虑风险的退役电池储能系统及其优化调度方法。
技术背景
[0002]退役电池(second life battery，SLB)单位成本约为40美元/kWh、重装成本为14美元/kWh， 总单位成本相较全新电池下降了约75％，具有明显的价格优势。然而，退役电池本身性能衰 减程度不均衡，电池间电压、内阻存在明显差异，表现为电池整体一致性差。此外，随着电 池老化程度的增加，退役电池失效概率相较新电池更高。由若干退役电池模块成的储能系统， 当其中部分电池失效时，会影响整个储能系统的正常运行，引起系统功率缺额。因此，有必 要将退役电池可靠性分析纳入优化调度模型进行研究。
[0003][0004]当前对电池储能系统的优化调度研究大多集中在新电池储能系统和电动汽车等方面。新 电池成本过高，实际应用推广受到限制；而电动汽车本身具有随机不确定特性，难以满足系 统运行需求。退役电池梯次利用容量可观、价格相对低廉，是未来储能系统的重要发展方向， 但当前对于退役电池本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑风险的退役电池储能系统，其特征在于，所述储能系统由退役电池储能组和新电池储能组两部分构成；退役电池储能组由退役电池模块、DC/AC变换器、变压器、电池管理系统、控制单元组合而成，其中退役电池模块结构为电芯串联成电池块，电池块并联成电池串，电池串并联成电池组；一个电池组即为一个电池模块，每个电池模块都与一个DC/AC变换器串联形成独立供电单元，供电单元以并联方式连接在储能组中。2.根据权利要求1所述的考虑风险的退役电池储能系统，其特征在于，退役电池储能组中各并联支路相同且可独立工作、主动通断，对于拥有n个退役电池模块并联运行的退役电池储能组，将具有n+1个功率输出水平，即{0,1*p
slb
,
···
,(n
‑
1)*p
slb
,n*p
slb
}，p
slb
表示单个退役电池模块额定输出功率；通过调整退役电池模块投运数，获得多个不同功率输出等级，部分退役电池模块故障退出运行，不会使整个储能组停运。3.一种根据权利要求2所述的考虑风险的退役电池储能系统的优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：分析退役电池不一致特性，利用威布尔分布计算退役电池模块失效率，建立退役电池可靠性模型；步骤二：基于所述退役电池可靠性模型，综合考虑退役电池故障、新能源波动和负荷变化，以系统运行成本最小为目标函数，建立优化调度模型；步骤三：利用条件风险价值为风险计量指标，建立考虑风险的退役电池储能系统优化调度模型，并对目标模型求解。4.根据权利要求3所述的考虑风险的退役电池储能系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤一中，退役电池可靠性模型建立过程为：1
‑
1)评估由若干单体电池构成的退役电池模块的不一致性，包括退役电池模块最大可用容量和不一致性系数，最大可用容量由公式(1)确定，其值等于本模块电池单体中最小可充电容量与最小可放电容量之和，不一致性系数则由公式(2)计算：充电容量与最小可放电容量之和，不一致性系数则由公式(2)计算：式中，C
slb
为退役电池模块最大可用容量，为该退役电池模块额定容量，SOC
q
、SOC
q1
、SOC
q2
分别为该退役电池模块第q、q1、q2个退役电池单体的荷电状态，为该退役电池模块平均荷电状态，ε为退役电池模块不一致性系数，q、q1、q2为退役电池单体索引，Q为退役电池模块中单体总个数；1
‑
2)计算退役电池模块的失效率，已知退役电池失效概率随工作时间增长而增大，采用威布尔分布对退役电池模块可靠性进行分析，则退役电池模块j的失效率表示为：式中，F
j
(h)、R
j
(h)分别为退役电池模块j的失效率和可靠率，η1、η2分别为威布尔分布函数的比例参数和形状参数，h为退役电池已循环次数；由上式可得，退役电池失效率是关于已循环次数h的函数；
1
‑
3)计算含退役电池模块的退役电池储能组运行可靠概率，当退役电池储能组中只有单个退役电池模块时，其正常运行可靠概率计算为：p
′
＝R
j
(h)
·
R
con
·
R
tran
·
R
else
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，p
′
为退役电池储能组正常运行可靠率，R
j
(h)为退役电池模块j的可靠率，R
con
为DC/AC变换器的可靠率，R
tran
为电池专用变压器可靠率，R
else
为其余设备正常运行可靠率；R
tran
、R
else
值取为1；对于有n个退役电池模块并联运行的退役电池储能组，其多个电池模块同时正常运行的可靠概率计算为：式中，p(m)为退役电池储能组中m个退役电池模块同时正常运行时的概率，n为退役电池储能组中退役电池模块总数，m为储能组中正常运行的退役电池模块个数，为组合数，代表n个数中取m个数进行组合。5.根据权利要求4所述的考虑风险的退役电池储能系统优化调度方法，其特征在于，所述步骤二中，退役电池储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永熙，朱家华，杨洪明，华中生，徐志强，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
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