[發(fā)明專利]退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化方法

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• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109066948A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉永忠;麻晨露;康麗霞
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;H02J9/06
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發(fā)明公開了一種退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化方法，以多個初始容量存在差異的退役電池組構(gòu)成的退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)中的儲能電池系統(tǒng)為研究對象，綜合考慮退役電池的容量衰退特性和退役電池組初始狀態(tài)差異對電池容量衰退特性的影響，構(gòu)建退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化模型。通過求解該模型，獲得儲能電池系統(tǒng)中各退役電池組的最優(yōu)操作方案，為退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計和操作提供了可行的方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的儲能領(lǐng)域，具體涉及一種退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著可再生能源發(fā)電規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性帶來電能質(zhì)量下降和電網(wǎng)沖擊等問題，導(dǎo)致“棄風(fēng)”和“棄光”問題突出。為了克服風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的間歇性和隨機(jī)性問題，在供電系統(tǒng)中需要設(shè)置儲能電池系統(tǒng)以提高供電的穩(wěn)定性和可靠性，并同時提高風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的利用率。然而，電池儲能將大大提高供電系統(tǒng)的投資和操作費(fèi)用，而在儲能電池系統(tǒng)中采用退役的動力電池(以下簡稱“退役電池”)進(jìn)行電力儲能可有效降低投資費(fèi)用。

實(shí)際中，退役電池的一致性較差，不僅初始容量保持率各不相同，而且容量衰退特性也存在顯著差異。退役電池的殘余容量和容量衰退特性不僅影響儲能電池系統(tǒng)的供電性能，還決定了儲能供電系統(tǒng)的投資費(fèi)用和操作費(fèi)用以及儲能電池系統(tǒng)的使用年限。采用退役電池構(gòu)建儲能電池系統(tǒng)時，需根據(jù)退役電池的殘余容量和容量衰退特性進(jìn)行分組，并將儲能電池系統(tǒng)劃分為不同的模塊，分別進(jìn)行儲能和出力操作。在給定的應(yīng)用場景下，即特定的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電以及用戶負(fù)荷特性條件下，通過操作優(yōu)化，在不同的退役電池組間合理分配電力儲能負(fù)荷和供電出力負(fù)荷，使得儲能電池系統(tǒng)整體的操作費(fèi)用最小化，并有效地延長儲能電池系統(tǒng)的使用壽命。

目前，針對退役電池儲能供電系統(tǒng)主要關(guān)注儲能系統(tǒng)的容量設(shè)計，以降低儲能系統(tǒng)的投資成本，所采用的主要方法包括圖示法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法和工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計法等。在現(xiàn)有的方法中一般未考慮退役電池殘余容量及其容量衰退特性的差異性，通常直接采用動力電池的容量衰退模型近似表征退役電池的容量衰退特性，也未關(guān)注退役電池初始狀態(tài)對其容量衰退和儲能供電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和使用壽命的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的在于，提供一種退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化方法，以解決現(xiàn)有退役電池儲能供電系統(tǒng)在設(shè)計上未考慮到退役電池殘余容量及其容量衰退特性的差異性的問題。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化方法，所述退役電池模塊化儲能供電系統(tǒng)包括儲能電池系統(tǒng)，所述儲能電池系統(tǒng)若干退役電池組，各退役電池組與直流母線連接，與同樣與所述直流母線連接的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)一起通過所述直流母線向用戶供電，同時，所述發(fā)電系統(tǒng)通過所述直流母線為所述儲能供電系統(tǒng)中的各退役電池組充電，當(dāng)所述可再生能源發(fā)電系統(tǒng)無法滿足用戶的用電需求時，所缺電量由外部電網(wǎng)供給用戶，所述外部電網(wǎng)；所述優(yōu)化方法包括：

提取所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電數(shù)據(jù)、用戶的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)及電價信息；

基于退役電池的容量衰退特性，構(gòu)建所述儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化模型；

求解所述儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化模型；

根據(jù)解出的操作優(yōu)化模型確定所述儲能供電系統(tǒng)的最優(yōu)操作方案。

進(jìn)一步地，所述發(fā)電數(shù)據(jù)和用電負(fù)荷數(shù)據(jù)為設(shè)定周期下所述發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電數(shù)據(jù)和用戶的用電負(fù)荷數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，基于退役電池的容量衰退特性，構(gòu)建所述儲能供電系統(tǒng)的操作優(yōu)化模型的方法包括：

確定優(yōu)化目標(biāo)；

確定約束條件；

計算所述儲能電池系統(tǒng)中各退役電池組的容量衰退總量；