一种电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法技术

本发明专利技术涉及电池储能调峰调频优化技术，具体涉及一种电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，该方法用于协调调峰和调频两类应用场景，同时考虑电池老化、运行约束以及负荷和频率调节信号的不确定性，针对调峰和调频辅助服务的不同时间尺度，将联合优化问题分为两个阶段，第一阶段为调峰阈值和调频容量优化，第二阶段为电池储能充放电实时控制优化。这种联合优化方法较现有的单一辅助服务，不会导致激进的充电/放电响应和严重的次优结果，综合收益大于执行单个辅助服务的总收益。综合收益大于执行单个辅助服务的总收益。综合收益大于执行单个辅助服务的总收益。

【技术实现步骤摘要】
一种电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法


[0001]本专利技术属于电池储能调峰调频优化
，特别涉及一种电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法。

技术介绍

[0002]电化学储能技术经过两百多年的发展和革新，以锂电池、铅炭电池、全钒液流电池等新兴电池储能技术在安全性能和成本上的优势，使得其在新型电力系统中得到了广泛应用。电池储能电站建设不受地理条件的限制，可以直接对电能进行存储和释放，从发电侧平滑新能源发电出力到电网侧削峰填谷，再到用户侧参与需求响应，电池储能的应用价值和前景十分光明。
[0003]尽管电池储能具有极大的潜力为电网提供辅助服务，但对储能业主或者运营商来说，电池储能参与电网辅助服务潜力主要取决于辅助服务的经济效益，例如，一般电池储能使用4
‑
5年左右更换一次，如果电池储能参与电力市场进行调峰调频，电池储能可能会更快老化并需要频繁的更换。
[0004]优化电池储能的运行以使其综合经济效益最大化问题一直备受关注，主要包括电池储能的能源套利、调峰、调频、需求侧响应等。由于电池储能的高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在于，包括：分别建立正常状态下的用户电费成本模型、调峰应用场景的用户电费成本模型、调频应用场景的收益模型以及电池储能老化成本模型；基于电池储能老化成本模型，构建使用电池储能进行调峰和调频的联合优化模型、调峰和调频单独辅助服务优化模型；建立电池储能用于调峰调频的在线控制模式；针对调峰和调频辅助服务的不同时间尺度，将联合优化问题分为两个阶段，第一阶段为调峰阈值和调频容量优化，第二阶段为电池储能充放电实时控制优化。2.根据权利要求1所述电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在于，所述建立正常状态下的用户电费成本模型包括：能源费用和高峰需求费用；能源费用计算方式如下：其中，J
elec
为能源费用，λ
elec
为能源价格，T为时间周期，s(t)为t时刻的消耗功率，t
s
为时间间隔；高峰需求费用计算方式如下：其中，J
peak
表示高峰需求费用，表示在t时段平均负荷需求，λ
peak
为尖峰能源价格。3.根据权利要求2所述电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在于，所述调峰应用场景的用户电费成本模型包括：用户在时间T内的总电费J为：用户在时间T内的总电费J为：其中，J
P
为调峰应用场景下用户电费成本，表示电池储能在t时段的平均注入功率，f(B)表征由充放电向量B所引发的电池的老化成本，b(t)表示在t时段电池储能充放电功率，b(t)>0表示放电，b(t)<0表示充电，s(t)
‑
b(t)表示t时段用户从电网吸取的实际功率，设B＝[b(1)
…
b(T)]是电池充放电功率的向量，λ
elec
表示为能源价，T表示时间周期，s(t)表示t时段的消耗功率，s(t)表示在t时段平均负荷需求。4.根据权利要求3所述电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在于，所述建立调频应用场景的收益模型包括：其中，R为调频应用场景的收益，C为调频容量，λ
c
为电网运营商支付的调频容量收益系数b(t)表示在t时段电池储能充放电功率，r(t)为在t时段归一化的频率信号，T为时间周期，λ
mis
为调节失配惩罚成本系数，f(*)表示电池储能老化成本函数。5.根据权利要求4所述电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在
于，所述建立电池储能老化成本模型包括：循环DoD是电池储能充电/放电量的线性函数：其中，T
i
表示一组时间步长属于同一个电池老化周期，f(b)＝λ
b
|b(t)|，f(b)表示由充放电向量b所引发的电池的老化成本，λ
b
表示线性化的电池老化成本系数，具体计算如下：其中，λ
cell
为电芯价格系数，N为电池在[SoC
min
,SoC
max
]内可运行的循环次数，SoC
max
为最大电池荷电状态百分数，SoC
min
为最小电池荷电状态百分数。6.根据权利要求5所述电池储能用于调峰调频的超线性增益联合优化方法，其特征在于，所述构建使用电池储能进行调峰和调频的联合优化模型包括：其中，J
joint
表示用户的总用电成本，包括能源成本、高峰需求费用、电池老化成本和调频服务收益；C为调频容量，b
ch
(t)表示在t时段电池充电功率，b
dc
(t)表示电池在t时段放电功率，y(t)表示在t时段基荷，λ
peak
为尖峰能源价格，λ
elec
为能源价格,s(t)表示t时刻的消耗功率，b(t)表示在t时段电池储能充放电功率，表示尖峰负荷需求，表示电池储能在t时段的平均注入功率，T表示时间周期，f(*)表征电池的老化成本函数，λ
mis
为调节失配惩罚成本系数，r(t)表示在t时段归一化的频率信号，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李强，胡迎迎，郑晓明，李雪，张琳娜，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：