一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法，包括：1根据储能充放电状态判断储能荷电状态(SOC)曲线的极值点；2根据SOC曲线的极值点分布特征，生成储能充电和放电半循环识别矩阵，并计算各充放电半循环对应的半循环深度；3计算不同深度的充放电半循环等效至100％充放电深度下对应的储能充放电循环次数；4计算储能调度周期内总等效循环次数并评估储能循环寿命。本发明专利技术能够根据储能的运行状态实时判断储能循环寿命，进而为储能系统规划调度提供依据和参考。统规划调度提供依据和参考。统规划调度提供依据和参考。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法


[0001]本专利技术涉及储能系统调度运行领域，具体来说是一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法。

技术介绍

[0002]构建以新能源为主体的新型电力系统是实现“碳达峰、碳中和”目标的重要手段。随着新能源占比的不断提高，电力系统不仅需要保障电力电量平衡，还需要具备充裕的灵活调节性以应对新能源发电的强随机性与波动性。储能作为一种具有“时空转移”特性的灵活性资源，可以实现能量时移并有效改善风、光等新能源的间歇性，是未来电力系统必要的组成部分。然而，目前储能系统的循环寿命有限，频繁调度会严重降低其循环寿命。因此，需要在规划阶段合理评估储能循环寿命以提高其建设合理性。
[0003]储能系统寿命衰减机理复杂，与其物理状态和外部运行条件有关。在规划阶段，由于储能系统的具体运行工况不明确，难以通过内部物理状态来评估其循环寿命。因此，常用的方法是通过识别储能系统外部运行状态来进行寿命评估。然而现有识别算法(如雨流计数法)非线性程度高，且无法建立数学表达式，限制了其在优化决策中的应用。因此，研究适用于规划阶段的储能系统循环寿命评估方法是十分必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法，以期能根据储能的运行状态实时判断储能循环寿命，从而为储能系统规划调度提供依据和参考。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
[0006]本专利技术一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法的特点在于，包括以下步骤：
[0007]步骤一、根据调度周期T内储能在t
‑
1时刻和t时刻的充放电状态，判断t时刻储能SOC曲线是否为极值点；同时，结合储能SOC曲线极值点的分布特征，生成储能充电半循环和放电半循环的识别矩阵，以确定调度周期T内每个充电半循环和放电半循环的开始和结束时刻；
[0008]步骤二、离散化储能容量，并计算各时刻储能SOC值；根据储能充放电半循环的始末时刻以及对应SOC值，计算每个充放电半循环的半循环深度；
[0009]步骤三、根据步骤二中确定的充放电半循环及其半循环深度，利用式(1)计算各半循环在100％充放电深度下对应的等效半循环次数；
[0010][0011]式(1)中：和分别为第n个充电半循环和第n个放电半循环对应折算至100％循环深度下的等效循环次数，和分别表示第n个充电半循环和第n个放电半循环的循环深度，p为储能半循环深度与等效循环次数关系的拟合系数。
[0012]步骤四、将步骤三中得到的各半循环等效循环次数线性加和，计算调度周期内储能总等效循环次数用于评估储能循环寿命。
[0013]本专利技术所述的基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法的特点也在于，所述步骤一包括：
[0014]步骤1.1、利用式(2)表征储能在t时刻的充放电状态：
[0015][0016]式(2)中：P
dis,t
和P
ch,t
分别为储能在t时刻的放电和充电功率，a
t
为储能在t时刻的充放电状态变量，若a
t
＝1，表示储能在[t,t+1]时段内处于放电状态，若a
t
＝0，表示储能在[t,t+1]时段内处于充电状态，K为一个大于储能额定功率的正数；
[0017]步骤1.2、利用式(3)确定t时刻储能SOC曲线的极大值点和极小值点
[0018][0019]式(3)中：若表示储能SOC曲线上第t个点为极小值点，若表示储能SOC曲线上第t个点为极大值点；
[0020]步骤1.3、利用式(4)表示t时刻储能SOC曲线上的非极值点
[0021][0022]步骤1.4、利用式(5)所示的T
×
T维0,1变量矩阵来表征调度周期T内每个充电半循环的开始和结束时刻：
[0023][0024]式(5)中：若表示k时刻开始到t时刻结束的时段[k,t]为一个充电半循环；表示k时刻储能SOC曲线极小值点状态，若表示储能SOC曲线上第k个点为极小值点，表示i时刻储能SOC曲线极小值点状态，若表示储能SOC曲线上第i个点为极小值点；
[0025]步骤1.5、利用式(6)所示T
×
T维的0,1变量矩阵来表征调度周期T内每个放电半循环的开始和结束时刻：
[0026][0027]式(6)中：若表示k时刻开始到t时刻结束的时段[k,t]为一个放电半循环；表示k时刻储能SOC曲线极大值点状态，若表示储能SOC曲线上第k个点为极大值点，表示i时刻储能SOC曲线极大值点状态，若表示储能SOC曲线上第i个点为极大值点。
[0028]所述步骤二包括：
[0029]步骤2.1、根据储能充、放电功率，利用式(7)计算储能各时刻电量：
[0030][0031]式(7)中：E
t
为t时刻储能存储的电量，E0为储能的初始电量，δ为状态采样的时间间隔，η为储能充、放电效率；
[0032]步骤2.2、根据储能电站中储能的组成情况，利用式(8)确定储能电站的容量和储能数量的关系式：
[0033]E
rate
＝n
E
E
unit
ꢀꢀꢀ
(8)
[0034]式(8)中：E
rate
为储能电站的容量，n
E
为储能电站中储能的数量，E
unit
为储能的单体容量；
[0035]步骤2.3、利用式(9)将储能的容量进行离散化：
[0036]E
rate
＝(20u
0E
+21u
1E
+
…
+2
V
u
VE
)E
unit
ꢀꢀꢀ
(9)
[0037]式(9)中：u
0E
,u
1E
,
…
,u
VE
为储能数量n
E
对应的V个二进制编码；
[0038]步骤2.4、利用式(10)计算储能各时刻SOC值：
[0039][0040]式(10)中：SOC
t
为t时刻储能的SOC值，u
vE
为储能数量n
E
对应的第v个二进制编码；
[0041]步骤2.5、利用式(11)计算储能在各充放电半循环中的充放电深度：
[0042][0043]式(11)中：和分别表示以t1为起始时刻的第n个充电半循环和以t2为起始时刻的第n个放电半循环的循环深度，表示t1时刻开始到j1时刻结束的时段[t1,j1]为一个充电半循环，表示t2时刻开始到j2时刻结束的时段[t2,j2]为一个放电半循环，为t1时刻储能的SOC值，为j1时刻储能的SOC值，为t2时刻储能的SOC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据调度周期T内储能在t
‑
1时刻和t时刻的充放电状态，判断t时刻储能SOC曲线是否为极值点；同时，结合储能SOC曲线极值点的分布特征，生成储能充电半循环和放电半循环的识别矩阵，以确定调度周期T内每个充电半循环和放电半循环的开始和结束时刻；步骤二、离散化储能容量，并计算各时刻储能SOC值；根据储能充放电半循环的始末时刻以及对应SOC值，计算每个充放电半循环的半循环深度；步骤三、根据步骤二中确定的充放电半循环及其半循环深度，利用式(1)计算各半循环在100％充放电深度下对应的等效半循环次数；式(1)中：和分别为第n个充电半循环和第n个放电半循环对应折算至100％循环深度下的等效循环次数，和分别表示第n个充电半循环和第n个放电半循环的循环深度，p为储能半循环深度与等效循环次数关系的拟合系数。步骤四、将步骤三中得到的各半循环等效循环次数线性加和，计算调度周期内储能总等效循环次数用于评估储能循环寿命。2.根据权利要求1所述的基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法，其特征在于，所述步骤一包括：步骤1.1、利用式(2)表征储能在t时刻的充放电状态：式(2)中：P
dis,t
和P
ch,t
分别为储能在t时刻的放电和充电功率，a
t
为储能在t时刻的充放电状态变量，若a
t
＝1，表示储能在[t,t+1]时段内处于放电状态，若a
t
＝0，表示储能在[t,t+1]时段内处于充电状态，K为一个大于储能额定功率的正数；步骤1.2、利用式(3)确定t时刻储能SOC曲线的极大值点和极小值点和极小值点式(3)中：若表示储能SOC曲线上第t个点为极小值点，若表示储能SOC曲线上第t个点为极大值点；步骤1.3、利用式(4)表示t时刻储能SOC曲线上的非极值点步骤1.3、利用式(4)表示t时刻储能SOC曲线上的非极值点步骤1.4、利用式(5)所示的T
×
T维0,1变量矩阵来表征调度周期T内每个充电半循环的开始和结束时刻：
式(5)中：若表示k时刻开始到t时刻结束的时段[k,t]为一个充电半循环；K
kmin
表示k时刻储能SOC曲线极小值点状态，若表示储能SOC曲线上第k个点为极小值点，表示i时刻储能SOC曲线极小值点状态，若表示储能SOC曲线上第i个点为极小值点；步骤1.5、利用式(6)所示T
×
T维的0,1变量矩阵来表征调度周期T内每个放电半循环的开始和结束时刻：式(6)中：若表示k时刻开始到t时刻结束的时段[k,t]为一个放电半循环；表示k时刻储能SOC曲线极大值点状态，若表示储能SOC曲线上第k个点为极大值点，表示i时刻储能SOC曲线极大值点状态，若表示储能SOC曲线上第i个点为极大值点。3.根据权利要求2所述的基于等效半循环识别的储能循环寿命评估方法，其特征在于，所述步骤二包括：步骤2.1、根据储能充、放电功率，利用式(7)计算储能各时刻电量：式(7)中：E
t
为t时刻储能存储的电量，E0为储能的初始电量，δ为状态采样的时间间隔，η为储能充、放电效率；...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨贺钧，初宇翔，马英浩，张大波，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：