一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法及系统，包括：获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本；获取含储能的电网拓扑结构，基于线路网损简化模型构建储能降低电网网损的价值量化模型；根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，以电力系统运行成本最低为目标，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型；基于储能优化运行模型的优化运行结果，实现对储能综合价值的评估。该方法通过构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型，根据储能优化运行结果，实现对储能综合价值的评估，充分发掘储能作用，能够更加准确、全面地评估储能价值，疏解储能投资与运营成本压力。资与运营成本压力。资与运营成本压力。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法及系统


[0001]本专利技术涉及电力系统及自动化
，尤其是涉及一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法及系统。

技术介绍

[0002]储能是构建新型电力系统、支撑“双碳”目标的重要支撑技术。近年来，电化学储能规模增长迅猛。但现有储能应用模式单一，价值作用发挥不充分，储能产业高质量发展仍有待市场引导和激励。因而亟需充分发掘储能价值，从而创新疏解储能投资与运营成本压力。一方面，当储能参与调频辅助服务市场时，频繁地充/放电将导致显著的容量下降，因此有必要对电池容量衰减进行建模，以期通过科学运营，充分体现其寿命价值。另一方面，储能价值体现在多个维度，如何量化储能在降低系统发电成本、延缓输配电投资、减少网损、环保等方面的作用，综合评估储能价值是储能运营单位重点关心的问题。
[0003]然而，现有技术对于储能综合价值的评估，无法充分发掘储能的作用，对储能价值的评估片面，给储能投资与运营成本带来了不必要的压力。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在提供一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法及系统，以解决上述技术问题，其能充分考虑储能电池老化因素及电网网损因素，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型，从而根据储能优化运行结果，评估储能综合价值，充分发掘储能作用，能够更加准确、全面地评估储能价值，从而疏解储能投资与运营成本压力。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，包括以下步骤：
[0006]获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本；
[0007]获取含储能的电网拓扑结构，基于线路网损简化模型构建储能降低电网网损的价值量化模型；
[0008]根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，以电力系统运行成本最低为目标，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型；
[0009]基于储能优化运行模型的优化运行结果，实现对储能综合价值的评估。
[0010]上述方案能充分考虑储能电池老化因素及电网网损因素，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型，从而根据储能优化运行结果，评估储能综合价值，充分发掘储能作用，能够更加准确、全面地评估储能价值，从而疏解储能投资与运营成本压力。
[0011]进一步地，所述获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本，具体为：
[0012]获取待评估储能电池特性及环境参数，基于Arrhenius定律的电池老化成本模型，其中，电池老化成本模型具体表示为：
[0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019]其中，式(1)及式(2)表示衰减容量；Q(h)为Arrhenius定律函数，表示每个循环的衰减容量，与电池特性及工作环境有关；L表示全寿命周期储能损耗；I表示总循环次数；P
tdis
是t时段的放电功率；h
t
是指t时段的循环深度；η
dis
是放电效率；Δt是时间间隔；E
rate
是储能电池的电量容量；式(3)～式(6)表示边际循环老化成本，利用分段线性化方法对Q(h)进行线性化；N是分段总数，i是当前循环深度所对应的分段数；ω是分段线性近似函数，表示电池循环老化成本；R是电池置换成本；k
i
是当前分段中的中间值。
[0020]进一步地，在所述获取含储能的电网拓扑拓扑，基于线路网损简化模型构建储能降低电网网损的价值量化模型中，所述储能降低电网网损的价值量化模型具体为：
[0021][0022][0023][0024][0025][0026]其中，式(7)表示线路网损；式(8)表示线路电导；式(9)为三角函数的泰勒展开式；P
loss,ij
表示线路网损；P
ij
、P
ji
表示支路潮流；U
i
、U
j
表示节点电压；g
ij
表示线路电导；r
ij
表示线路电阻；x
ij
表示线路电抗；θ
ij
表示相角差；式(10)～式(11)为表示储能降低电网网损的价值量化模型；式(10)为线路网损的简化形式；在高压输电网络中，节点电压基本稳定在标幺值1附近，U
i
和U
j
均取1；式(11)为储能降低电网网损的价值，表示t时段未配置储能的网损；P
loss,ij
表示配置储能后的网损；LMP
t
是t时段的节点边际电价。
[0027]进一步地，所述根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，以电力系统运行成本最低为目标，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型，具体为：
[0028]根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，构建以电力系统运行成本最低为目标的目标函数，包括：
[0029]min(R
cost
+R
loss
+R
b
‑
R
f
‑
R
e
)
ꢀꢀꢀ
(12)
[0030][0031][0032][0033][0034][0035]式(12)为目标函数；式(13)R
cost
是由成本函数计算的火电机组的启停和运行成本；分别表示火电机组起停成本；S
g,t
,D
g,t
分别表示火电机组起停状态的0
‑
1变量；式(14)R
loss
是网损成本；t指调度时段；式(15)R
b
是单个调度周期的老化成本；式(16)R
f
是调频收益，第一项是调频里程收益，第二项是调频容量收益；K是跟踪AGC信号的性能指标；D是调频里程；R
D
是调频里程的出清价格；R
E
是调频容量的出清价格；式(17)R
e
是峰谷套利收益；
[0036]其中，储能系统、火电机组和输电线路的约束条件如下：
[0037][0038]式(18)是功率平衡约束；是t时段母线k的发电机出力；是t时段母线s的负荷；是t时段线路l从母线i到j的潮流；和分别指t时段母线y储能充放电功率；
[0039][0040][0041]U
g,t
‑
U
g,t
‑1＝S
g,t
‑
D
g,t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0042]U
g,t
,S
g,t
,D
g,t
∈{0,1}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本；获取含储能的电网拓扑结构，基于线路网损简化模型构建储能降低电网网损的价值量化模型；根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，以电力系统运行成本最低为目标，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型；基于储能优化运行模型的优化运行结果，实现对储能综合价值的评估。2.根据权利要求1所述的一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，其特征在于，所述获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本，具体为：获取待评估储能电池特性及环境参数，基于Arrhenius定律的电池老化成本模型，其中，电池老化成本模型具体表示为：中，电池老化成本模型具体表示为：中，电池老化成本模型具体表示为：中，电池老化成本模型具体表示为：中，电池老化成本模型具体表示为：中，电池老化成本模型具体表示为：其中，式(1)及式(2)表示衰减容量；Q(h)为Arrhenius定律函数，表示每个循环的衰减容量，与电池特性及工作环境有关；L表示全寿命周期储能损耗；I表示总循环次数；P
tdis
是t时段的放电功率；h
t
是指t时段的循环深度；η
dis
是放电效率；Δt是时间间隔；E
rate
是储能电池的电量容量；式(3)～式(6)表示边际循环老化成本，利用分段线性化方法对Q(h)进行线性化；N是分段总数，i是当前循环深度所对应的分段数；ω是分段线性近似函数，表示电池循环老化成本；R是电池置换成本；k
i
是当前分段中的中间值。3.根据权利要求2所述的一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，其特征在于，在所述获取含储能的电网拓扑拓扑，基于线路网损简化模型构建储能降低电网网损的价值量化模型中，所述储能降低电网网损的价值量化模型具体为：化模型中，所述储能降低电网网损的价值量化模型具体为：
其中，式(7)表示线路网损；式(8)表示线路电导；式(9)为三角函数的泰勒展开式；P
loss,ij
表示线路网损；P
ij
、P
ji
表示支路潮流；U
i
、U
j
表示节点电压；g
ij
表示线路电导；r
ij
表示线路电阻；x
ij
表示线路电抗；θ
ij
表示相角差；式(10)～式(11)为表示储能降低电网网损的价值量化模型；式(10)为线路网损的简化形式；在高压输电网络中，节点电压基本稳定在标幺值1附近，U
i
和U
j
均取1；式(11)为储能降低电网网损的价值，表示t时段未配置储能的网损；P
loss,ij
表示配置储能后的网损；LMP
t
是t时段的节点边际电价。4.根据权利要求3所述的一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，其特征在于，所述根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，以电力系统运行成本最低为目标，构建计及电池老化与网损的储能优化运行模型，具体为：根据电池老化成本模型和储能降低电网网损的价值量化模型，构建以电力系统运行成本最低为目标的目标函数，包括：min(R
cost
+R
loss
+R
b
‑
R
f
‑
R
e
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(12)(12)(12)(12)(12)式(12)为目标函数；式(13)R
cost
是由成本函数计算的火电机组的启停和运行成本；分别表示火电机组起停成本；S
g,t
,D
g,t
分别表示火电机组起停状态的0
‑
1变量；式(14)R
loss
是网损成本；t指调度时段；式(15)R
b
是单个调度周期的老化成本；式(16)R
f
是调频收益，第一项是调频里程收益，第二项是调频容量收益；K是跟踪AGC信号的性能指标；D是调频里程；R
D
是调频里程的出清价格；R
E
是调频容量的出清价格；式(17)R
e
是峰谷套利收益；其中，储能系统、火电机组和输电线路的约束条件如下：式(18)是功率平衡约束；是t时段母线k的发电机出力；是t时段母线s的负荷；是t时段线路l从母线i到j的潮流；和分别指t时段母线y储能充放电功率；
U
g,t
‑
U
g,t
‑1＝S
g,t
‑
D
g,t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)U
g,t
,S
g,t
,D
g,t
∈{0,1}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(22)(22)式(19)～(24)是火电机组约束；式(19)是发电机组出力上下限约束，U
g,t
是t时段发电机的开停机状态；P
g,t
是t时段发电机出力；和分别指发电机出力上下限；式(20)是机组增减出力速率约束；ρ
RU
，ρ
RD
分别是机组相邻时段增减出力上限；分别是机组相邻时段增减出力上限；分别是机组相邻时段增减出力上限；式(25)～(27)是输电线路约束；式(25)是直流潮流约束；式(26)是传输容量约束；式(27)是网损约束；(27)是网损约束；(27)是网损约束；P
te
＝P
te,ch
‑
P
te,dis
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(31)(31)(31)(31)(31)(31)
其中，式(28)～(38)是储能电池约束；式(28)和(29)是储能电池总放电功率和总充电功率；式(30)～(35)是储能电池充放电功率约束；式(36)是储能能量变化约束；式(37)是储能能量上下限约束；式(38)是始末时段储能能量相同约束；和分别指始末时段的储能能量。5.根据权利要求4所述的一种考虑电池老化的储能综合价值评估方法，其特征在于，基于储能优化运行模型的优化运行结果，实现对储能综合价值的评估，具体为：基于储能优化运行模型，计算储能在降低系统发电成本、延缓输配电投资、减少网损和环保方面的价值作为优化运行结果；其中，有：环保方面的价值作为优化运行结果；其中，有：环保方面的价值作为优化运行结果；其中，有：环保方面的价值作为优化运行结果；其中，有：式(39)是储能降低系统发电成本价值，和分别指未配置和已配置储能的系统发电成本；式(40)是储能延缓输配电投资的收益；C
inv
为新增输配电投资成本；P
max
为年最大负荷；P
es
为储能额定功率；α是负荷年增长率；dr为贴现率；ir为通货膨胀率；N
b
是储能的生命周期；式(41)是储能减少线损的收益；是t时段未配置储能的网损；是配置储能后的网损；LMP
t
是t时段的节点边际电价；式(40)是储能的环保收益，和分别为单位MWh的CO2、SO2、NO
x
排放惩罚成本；和分别为单位MWh的CO2、SO2、NO
x
排放因子；基于储能优化运行模型的优化运行结果，实现对储能综合价值的评估。6.一种考虑电池老化的储能综合价值评估系统，其特征在于，包括：循环老化成本评估模块，用于获取待评估储能电池特性及环境参数，构建电池老化成本模型以评估储能电池系统循环老化成本；电网网损降低模块，用于获取含储能的电网拓扑结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢平平，杨银国，陆秋瑜，吴国炳，王璇，朱誉，王晔囡，钟海旺，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力调度控制中心，
类型：发明
国别省市：