[發明專利]一種考慮電池壽命的電池儲能系統削峰填谷方法

有效

• 申請號: 201110313674.3
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102361327A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 鮑冠南;袁志昌;陸超;韓英鐸
• 申請（專利權）人: 張家港智電可再生能源與儲能技術研究所有限公司;清華大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種考慮電池壽命的電池儲能系統削峰填谷方法，屬于電力系統最優化計 算技術領域。

背景技術

大規模電池儲能系統(Battery?Energy?Storage?System，以下簡稱BESS)通過在負荷高 峰時放電，在負荷低谷時充電，可以實現對負荷的削峰填谷功能。對電網來說，削峰填谷 能夠推遲設備容量升級，提高設備利用率，節省設備更新的費用；對用戶來說，可以利用 峰谷電價差獲得經濟效益。在國外已有許多大規模BESS在運行；在國內，南方電網開展 了MW級電池儲能系統示范項目。

削峰填谷日前優化是在新的一天開始前，根據預測出的日負荷曲線，優化出24小時 的BESS最優充放電策略，即每個時刻電池是否充放電，充放電的功率大小為多少。在實 時控制時，根據日前優化給出的充放電策略，以及當前時刻的負荷值、電池狀態等數據， 計算出充放電功率指令并下發給每組電力電子變流器。

目前廣泛采用的電池儲能系統削峰填谷日前優化模型中，基于分時電價理論，以獲得 最大的經濟效益為目標，一個小時對應一個負荷點，一天一共24個點。這樣的模型優化 出的結果過于粗糙，電池充放電起止時刻不精確，無法平抑分鐘級時間尺度上的負荷功率 波動。另外，電池的非線性物理約束使得優化模型難以求解。

目前求解電池儲能系統削峰填谷日前優化模型的方法包括梯度類算法、智能算法和動 態規劃算法。隨著時間步長的減小，梯度類算法的迭代時間大大增加，并且梯度類算法無 法處理非連續的約束條件。智能算法包括遺傳算法、粒子群算法、模擬退火算法等。在智 能算法中，選取合適的參數非常困難且智能算法無法保證每次都能求得全局最優解。動態 規劃算法可以處理非連續、非線性的約束。

對電池的充放電次數和放電深度加以限制，可以起到延長電池壽命的作用，也可以用 來研究電池壽命和充放電次數、放電深度的關系。以往求解電池充放電策略的算法中，沒 有考慮電池充放電次數約束和放電深度約束。這兩個約束是非連續約束，無法用基于連續 約束的優化方法來求解。

發明內容

本發明的目的是提出一種考慮電池壽命的電池儲能系統削峰填谷方法，求解出電池儲 能系統在一天中的最優充放電策略，使負荷曲線變得平坦，充放電策略滿足電池的充放電 次數限制和放電深度限制，延長電池的使用壽命，并且優化時間滿足削峰填谷應用需求。

本發明提出的考慮電池壽命的電池儲能系統削峰填谷方法，包括以下步驟：

(1)將一天劃分為N個階段，相鄰兩個階段的預測負荷數據的時間間隔為Δt，設定 電池儲能系統的工作參數，包括：電池儲能系統一天內的N個預測負荷數據D(i)，i＝1，2，…， n，…，N，電池儲能系統的電池組總容量S，電池的電量的上限S_high和下限S_low，電池電 量的初值S_initial和終值S_final，電池的最大充放電功率限制值P_max，電池的充放電次數限制 值k，電池在第j次放電時的放電深度限制值DOD(j)，j＝1，2，……，k；

(2)根據上述電池儲能系統的工作參數，建立電池儲能系統削峰填谷日前優化模型， 建立過程如下：

(2-1)設電池的充電功率為正，放電功率為負，將電池儲能系統在N個時刻的輸出 功率b(i)作為控制變量，i＝1，2，……，N，將電池儲能系統在N個時刻電池的電量s(i)， 作為狀態變量，i＝0，1，2，……，N，得到電池儲能系統日前優化模型的目標函數為：