[發(fā)明專利]一種考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811416266.9
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN109245143B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯慶春;王毅;張寧;康重慶;羅卓偉;李明軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇云上電力科技有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J3/32
• 分類號(hào): H02J3/32
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明涉及一種考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法，涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及儲(chǔ)能領(lǐng)域。該方法首先根據(jù)鋰離子電池壽命終點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲取鋰離子電池壽命原始數(shù)據(jù)；利用該數(shù)據(jù)，確立鋰離子電池循環(huán)壽命模型；然后構(gòu)建由目標(biāo)函數(shù)和約束條件組成的考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行模型，對(duì)該模型求解得到儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方案。本發(fā)明計(jì)及鋰離子電池的壽命及老化過程，提出了適用于儲(chǔ)能調(diào)峰電站的優(yōu)化運(yùn)行方法，以使儲(chǔ)能生命周期內(nèi)總調(diào)峰能力最大化，促進(jìn)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻及可再生能源消納方面的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行及儲(chǔ)能領(lǐng)域，特別涉及一種考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

隨著風(fēng)電、光伏等具有強(qiáng)隨機(jī)性、波動(dòng)性的可再生能源大規(guī)模接入，電網(wǎng)凈負(fù)荷的峰谷差增大，波動(dòng)性增強(qiáng)，難以精確預(yù)測(cè)，調(diào)峰調(diào)頻及可再生能源消納面臨巨大壓力。儲(chǔ)能電站作為清潔、可控、快速響應(yīng)的靈活性資源，能夠通過電能的時(shí)空優(yōu)化配置，實(shí)現(xiàn)平抑可再生能源波動(dòng)、促進(jìn)可再生能源消納、降低峰谷差、輔助電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、緩解電網(wǎng)輸配壓力等多重功能。成本相對(duì)較低、安全性好、能量密度高、自放電率低、循環(huán)壽命長的鋰離子電池在移動(dòng)設(shè)備、汽車動(dòng)力電池、電網(wǎng)儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域迅速發(fā)展并成為主流的電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)。

大規(guī)模儲(chǔ)能調(diào)峰電站無法生產(chǎn)電能，一般通過負(fù)荷高峰快速充電、負(fù)荷低谷快速放電，以降低峰荷峰谷差使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。但區(qū)別于傳統(tǒng)抽水蓄能機(jī)組，鋰離子電池等電化學(xué)儲(chǔ)能充放電的同時(shí)會(huì)發(fā)生老化，具體表現(xiàn)為容量降低、內(nèi)阻上升、充放電效率降低、壽命較短，在實(shí)際運(yùn)行中難以確定儲(chǔ)能調(diào)峰電站生命周期內(nèi)的總調(diào)峰能力，因此需要建立考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法，以使儲(chǔ)能生命期內(nèi)總調(diào)峰能力最大化。

目前的儲(chǔ)能電站優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)往往以儲(chǔ)能電站收益最大化為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)定儲(chǔ)能生命周期為固定的常數(shù)或者用多項(xiàng)式函數(shù)擬合儲(chǔ)能的生命周期。這些儲(chǔ)能電站優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)主要有以下幾點(diǎn)不足：(1)沿用車用動(dòng)力電池的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算并網(wǎng)儲(chǔ)能電站壽命終點(diǎn)，現(xiàn)有鋰離子動(dòng)力電池報(bào)廢的標(biāo)準(zhǔn)為電池容量下降到額定容量的70％-80％，此時(shí)的功率密度、安全性已經(jīng)不滿足電動(dòng)汽車應(yīng)對(duì)多樣性路況的要求，但仍然適用于對(duì)功率密度要求不高、運(yùn)行環(huán)境相對(duì)友好的并網(wǎng)儲(chǔ)能電站。因此，原有的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)并不適用，需要探索適用于儲(chǔ)能調(diào)峰電站的電池報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)；(2)使用的鋰離子電池壽命模型難以嵌入優(yōu)化運(yùn)行決策模型。因此，需要發(fā)明一種新的考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法。本發(fā)明計(jì)及鋰離子電池的壽命及老化過程，提出了適用于儲(chǔ)能調(diào)峰電站的優(yōu)化運(yùn)行方法，以使儲(chǔ)能生命周期內(nèi)總調(diào)峰能力最大化，促進(jìn)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻及可再生能源消納方面的應(yīng)用。

本發(fā)明提出一種考慮鋰離子電池壽命的儲(chǔ)能調(diào)峰電站優(yōu)化運(yùn)行方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據(jù)鋰離子電池壽命終點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)獲取鋰離子電池壽命原始數(shù)據(jù)；具體步驟如下

1-1)根據(jù)儲(chǔ)能調(diào)峰電站的鋰離子電池型號(hào)，選取相同型號(hào)的鋰離子電池；在環(huán)境溫度、充放電速率、充放電時(shí)間間隔相同的情況下，利用N組電池同步進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

對(duì)每組電池選取不同的放電深度d，每組電池以恒定的放電深度d進(jìn)行電池循環(huán)實(shí)驗(yàn)，記錄每組電池放電深度d及每次循環(huán)的充電效率和放電效率通過下式計(jì)算電池及連接逆變器的總充電效率和總放電效率η^cha、η^dis：

其中，為逆變器充電效率，為逆變器放電效率；

1-2)對(duì)步驟1-1)的結(jié)果進(jìn)行判定：若總充電效率和總放電效率滿足式(2)，則判斷該組電池到達(dá)壽命終點(diǎn)，并記錄下此時(shí)電池的循環(huán)次數(shù)即為該組電池壽命期內(nèi)最大循環(huán)次數(shù)否則繼續(xù)該組電池的循環(huán)實(shí)驗(yàn)，直到得到每組電池的放電深度與對(duì)應(yīng)的壽命期內(nèi)最大循環(huán)次數(shù)，獲取鋰離子電池壽命原始數(shù)據(jù)完畢；