[發明專利]基于用戶側負荷的電池儲能最優容量配置的動態優化方法

有效

• 申請號: 201911144044.0
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN111092448B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 朱國榮;徐振超;蔡張花;王洪良;董丹煌;劉軍;胡嘉驊;陳佳;成飛;華燕;翁羽玲
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司經濟技術研究院;浙江華云信息科技有限公司
• 主分類號: G06Q50/06
• 分類號: G06Q50/06;H02J3/32
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王學強

1.基于用戶側負荷的電池儲能最優容量配置的動態優化方法，其特征在于，包括步驟：

1)建立用戶側電池儲能最優定容模型；

2)構建儲能系統最優運行策略模型；

3)建立用戶側電池儲能效益測算模型；

4)綜合優化算法動態擬合；

步驟1)中，所述的用戶側電池儲能最優定容模型基于用戶負荷數據統計的峰谷差，選取年度最大的日峰谷差作為初始值；結合放電深度和電池集裝箱配置計算集裝箱的個數，由電池集裝箱的功率得到儲能電池的最大功率P_max；用戶配置的儲能電池最優功率范圍為[250,P_max]，單位為千瓦，已知儲能電池的充電時長T_c，就能得到儲能電池的最優容量；根據用戶負荷數據，確定儲能電池最大容量C_max范圍；

步驟1)的用戶側電池儲能最優定容模型中，

模型輸入參數：用戶日負荷數據：L，單位為KW；放電深度：D_OD；電池充電時長：T_c，單位為h；

模型輸出參數：日負荷曲線的最大負荷值：L_max，單位為KW；日負荷曲線的最小負荷值：L_min，單位為KW；日峰谷差：L_m＝L_max-L_min，單位為KW；年度最大日峰谷差：L′_m＝max(L_m)，單位為KW；電池集裝箱個數：num＝L′_m/D_OD/250，若不為整數，向上取整；電池最大功率：P_max＝250*num；電池最大容量：C_max＝P_max×T_c；

目標函數：

由于用戶側電池儲能配置的電池集裝箱最小為250千瓦，令一年中的日最大負荷差的最大值為L′_m，故電池最大功率的最小值電池理論最大功率為

考慮到電池集裝箱只能以250的倍數增長，故先計算集裝箱的個數從而反推電池的實際最大功率，

故更新最大功率，得到儲能電池的實際最大功率為

儲能電池最優功率范圍為最優容量為其中，

步驟2)中，先考慮尖峰時段19：00-21：00的放電量，比較用戶負荷與電池最大功率的大小來計算電池的放電功率并對該時段的總放電量W_ojf求和，其中要滿足總放電量不得超過電池本身的最大放電量W_omax＝W_imax×effi＝C_max×hdxs×effi，其中effi為系統效率；hdxs為電池荷電系數；

由于時間的連續性，接著考慮鄰近尖峰時段的前后段高峰13：00-19：00和21：00-22：00的放電量：W_ogf1和W_ogf2；與尖峰時段相比，剩余的最大放電量轉變為電池本身的最大放電量W_omax與尖峰時段放電量W_ojf的差值即W_omax-W_ojf；放電功率求解與尖峰時段相同，若剩余最大放電容量為零，則放電結束；若剩余最大放電容量仍大于零，則考慮8：00-11：00的高峰時段放電量W_ogf3，最后對尖峰和3段高峰時段的放電量求和得到W_o＝W_ojf+W_ogf1+W_ogf2+W_ogf3；綜上即可得到尖峰和高峰時段的放電功率和放電時序；

對于充電時序和充電量，要先比較總放電量與電池本身最大放電量的大小，若W_oW_omax，則需要的充電量為W_o/effi；否則充電量即為最大充電量W_imax；

步驟3)中，用戶側電池儲能效益測算模型用于計算不同電池功率下的儲能效益，其中包含不同電池容量下的儲能成本測算、用電總收益測算、內部投資收益率和投資回收期的測算；

步驟3)中，年總收益包含一年的電度電費套利和容量電費套利，

1)電度電費套利

原來的年總電費：

式中，i代表天數，j代表負荷采集時間，每15分鐘一次，一天共96次；P_d、P_g、P_j分別表示低谷、高峰、尖峰分時電價，元/kWh；

某一天的套利：

式中，表示充電功率，kW；表示放電功率，kW；

一年的套利：

式中，u_i表示某天的套利，P_r表示一年的套利；

故加儲能后總電費：

df₂＝df₁-P_r；

2)容量電費套利

按月計算原來一年的容量電費：

a₁＝L(1:31,:)；a₂＝L(32:59,:)；…；a₁₂＝L(335:365,:),

pc₁＝(max(max(a₁))+max(max(a₂))+…+max(max(a₁₂)))×R_p，

式中，R_p表示最大需量，元/千瓦/月；

加儲能后負荷WG＝L+SC，SC表示儲能容量；

按月計算加儲能后，一年的容量電費：

b₁＝WG(1:31,:)；…；b₁₂＝WG(335:365,:)，

pc₂＝(max(max(b₁))+max(max(b₂))+…+max(max(b)))×R_p，

年總收益：R_t＝(P_r+pc₁-pc₂)/10000；

步驟3)中，儲能總成本測算如下：

儲能系統總成本包括儲能電池成本、輔助組件成本、儲能電池的更換成本、儲能電池運行維護成本，且除去儲能電池的回收價值；

步驟3)中，儲能項目初期投資C_t元，以后的N年中每年都有元的現金流，通過求解下式得到內部收益率IRR，

步驟3)中，儲能項目初期投資C_t元，以后每年都有元的現金流，求解下式得到最小的q，記為投資回收期，

所述的綜合優化算法通過比較不同功率下的內部投資收益率，選取最優內部投資收益率下的電池功率作為最優功率，從而得到對應的最優容量和最優的運行時序；

用戶側電池儲能最優容量配置-動態經濟效益綜合優化算法以最大化內部投資收益率為目標函數，通過內部投資收益率最大值從而得到最優容量以及相關的經濟測算指標，計算內部投資收益率涉及到現金流入、現金流出和應納所得稅，現金流入包含儲能套利R_t和電池回收殘值C_cz；現金流出包含固定資產投資C_sys和綜合成本C_w；應納所得稅為tax，利用公式

稅后凈現金流＝現金流入–現金流出–應納所得稅

得到稅后凈現金流N_cf，利用下式，基于不同的電池功率計算得到不同的內部投資收益率IRR，取內部投資收益率最大值max(IRR₁,IRR₂,…,IRR_num)，從而得到最優功率，