[發明專利]一種計及電池梯次利用的光儲充電站容量優化仿真建模方法

在審

• 申請號: 201810797266.1
• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN110752630A
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 韓曉娟;梁宇博;王鋒
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/35;H02J1/10;G06F30/20;G06Q30/02
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本發明涉及電動汽車光儲充電站容量配置技術領域，公開了一種計及電池梯次利用的光儲充電站容量配置仿真建模方法。該方法在計算梯次電池儲能系統使用壽命的基礎上，通過雙倍余額遞減法估算出梯次電池儲能系統的成本；以光儲充電站年凈收益最大為目標函數，以充電站實時功率平衡和儲能系統荷電狀態約束等為約束條件，建立了計及電池梯次利用的光儲充電站的光儲容量配置模型；采用教與學算法對模型進行求解，得到最優光伏容量與儲能容量。

技術領域

本發明涉及電池儲能技術領域，更具體地說，涉及一種計及電池梯次利用的光儲充電站容量優化仿真建模方法。

背景技術

隨著電動汽車在世界各國的廣泛發展，充電基礎設施的規劃與建設問題已得到我國政府的更多關注。由于太陽能具有綠色、清潔和永不衰竭的特點，建設電動汽車光伏充電站可有效地提高清潔能源利用率,降低對化石燃料的依賴,改善我國的一次能源結構,提高節能減排效率。但是光伏系統僅能滿足電動汽車白天的充電需求，夜晚還需電網為電動汽車充電。

若考慮在光伏充電站系統中配置儲能系統將白天多余光伏發電量進行存儲，在夜晚儲能系統放電為電動汽車充電，不僅可提高光伏利用率，而且可減少充電站對大電網的依賴。由于近幾年電動汽車銷量的突飛猛漲,車用動力電池的報廢漸成規模。中國汽車技術研究中心預測，到2020年前后，我國純電動(含插電式)乘用車和混合動力乘用車動力電池累計報廢量將達到12-17萬噸,如何處置退役動力電池將是影響新能源汽車發展的重大課題。因此，對退役的動力電池用于儲能領域的研究非常必要，具有十分重要的現實意義。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述技術背景中所提到的問題，提供了一種計及電池梯次利用的光儲充電站容量優化仿真建模方法。該方法將雙倍余額遞減法用于估算退役動力電池的容量單價，從而計算出梯次電池儲能系統的初始投資成本，以光儲充電站年凈收益最大化為目標函數，以實時功率平衡和儲能系統荷電狀態等為約束條件，構建光儲充電站容量優化配置模型，采用教與學算法(TLBO)對算例進行求解。雙倍余額遞減法實現了對梯次電池儲能系統初始投資成本的合理估算，教與學算法(TLBO)對模型進行了優化計算，得到了最優光伏容量與梯次儲能容量。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種計及電池梯次利用的光儲充電站容量優化仿真建模方法，所述方法包括步驟：

步驟1：收集退役動力電池、梯次儲能電池相關數據以及每日電動汽車充電負荷的峰荷次數；

步驟2：利用雙倍余額遞減法估算梯次電池儲能系統初始投資成本；

步驟3：以光儲充電站系統的年凈收益最大為目標函數，建立計及電池梯次利用的光儲充電站容量優化配置模型；

步驟4：采用教與學算法(TLBO)實現基于梯次電池利用的光儲充電站容量最優配置。

所述步驟2中，梯次電池儲能系統成本估算的具體過程為：

①估算梯次電池儲能系統的使用年限n₂；

式中：n₂為梯次電池儲能系統的使用年限；N為電動汽車充電負荷的每日峰荷次數；x₁、x₂分別為梯次利用起始時退役動力電池的容量保持率(75％)與梯次利用終止時的容量保持率(65％)所對應的循環次數；

y＝-2.6043×10^-5x+0.8340

式中：y為容量保持率；x為充放電循環次數。

②根據雙倍余額遞減法估算退役動力電池容量單價C'_E；

假設動力電池的使用年限為M年，動力電池前M-1年的各年折舊值C_n為：