[發(fā)明專利]延長電池儲能壽命的雙電池運行策略生成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011231016.5
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112290637A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 龔慶武;王譽博;喬卉;劉棟;王波;馬恒瑞;馬富齊;王紅霞;陳石;劉芮彤;羅鵬;周胤宇;朱成亮
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司;中國電力科學(xué)研究院有限公司;武漢大學(xué);青海大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44;H02J3/32;G06Q30/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種考慮儲能經(jīng)濟(jì)性的延長電池儲能壽命的雙電池運行策略生成方法，根據(jù)電池的放電深度來對電池等效壽命進(jìn)行評估，進(jìn)而確定電池的最佳運行狀態(tài)。然后建立雙電池組運行的數(shù)學(xué)模型，此模型可使電池更加貼近最佳運行狀態(tài)。然后提出一種為保證儲能電池自身壽命最大化的運行策略，該策略應(yīng)當(dāng)使電池長久貼合于最佳狀態(tài)運行。通過動態(tài)規(guī)劃法求解出該策略的運行狀態(tài)。本發(fā)明以雙電池模型為基礎(chǔ)，確定出一種電池儲能壽命最大化的運行策略，可以有效的節(jié)約電池儲能的成本，進(jìn)而增加儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。因此儲能設(shè)備在作為輔助服務(wù)設(shè)備通過低價購電高價售電獲得盈利時，可以使購售電價格差更低，定價更加靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力工程領(lǐng)域，特別是一種考慮儲能經(jīng)濟(jì)性的延長電池儲能壽命的雙電池運行策略生成方法。

背景技術(shù)

可再生能源電力具有無污染、一次能源可永續(xù)使用等優(yōu)點，為低碳電力可持續(xù)發(fā)展提供了有效的發(fā)展方向。但是可再生能源具有隨機(jī)性、間歇性和不可預(yù)測性，其大規(guī)模使用必然給電力系統(tǒng)的運行、調(diào)試及控制帶來諸多挑戰(zhàn)。因此，從電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運行角度出發(fā)，如何提高可再生能源電力的可控程度是新能源并網(wǎng)亟待解決的問題。

電池儲能系統(tǒng)擁有將電能時空平移的能力，具有響應(yīng)速度快、具備形成大規(guī)模的可能性等優(yōu)點，而被認(rèn)為是改善間歇式電源可控性、提高其并網(wǎng)能力的有效手段。儲能設(shè)備通過參與合適的輔助服務(wù)類型可以降低系統(tǒng)運行成本并且有助于提高電力系統(tǒng)中可再生能源的滲透率。要實現(xiàn)輸出功率的有效平抑，需配置具備循環(huán)壽命長，功率密度高，能量密度高等特點的電池儲能系統(tǒng)。而通常發(fā)電系統(tǒng)以單一蓄電池等能量型儲能作為主要的儲能設(shè)備，其使用壽命短成為制約儲能技術(shù)應(yīng)用的一大短板。有效提升電池儲能的使用壽命不僅能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及靈活性，同時還能增加儲能系統(tǒng)自身的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)電池的放電深度對應(yīng)的充放電循環(huán)次數(shù)可以得到等效循環(huán)壽命。然后，根據(jù)等效循環(huán)壽命與放電深度之間的關(guān)系確定電池充放電的最佳運行狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上，提出雙電池組運行的儲能系統(tǒng)模型，減少電池頻繁的充放電狀態(tài)切換，使電池能夠更加貼近最佳運行狀態(tài)。最后，基于一個每天的成本模型利用一個動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化算法求解這個數(shù)學(xué)模型。根據(jù)雙電池模型的運行結(jié)果，可以計算得到運行一天后儲能系統(tǒng)的電能吞吐量，進(jìn)而確定其充放電產(chǎn)生的收益與運行一天后電池的損耗情況。

發(fā)明內(nèi)容

新能源出力不確定性帶來的誤差，需要由系統(tǒng)預(yù)留備用來平衡。本發(fā)明的目的是提供一種考慮儲能經(jīng)濟(jì)性的延長電池儲能壽命的雙電池運行策略生成方法，該方法雙電池組的充放電來減少電池的充放電次數(shù),以此來延長電池儲能的使用壽命并且提升電池儲能的經(jīng)濟(jì)收益，使電池儲能作為輔助服務(wù)系統(tǒng)更加靈活。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種延長電池儲能壽命的雙電池運行策略生成方法，其特點在于，包括以下步驟：

1)確定電池的最佳運行狀態(tài)：

根據(jù)電池的放電深度對應(yīng)的電池循環(huán)次數(shù)，采用式(1)所示的四階函數(shù)法對放電深度與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系進(jìn)行擬合,

放電深度可看做是電池的能量吞吐情況，在固定的放電深度下該電池進(jìn)行完整的能量吞吐(完成1個SOC的變化)所對應(yīng)的電池循環(huán)次數(shù)可以定義為等效循環(huán)壽命N_cl，等效循環(huán)壽命N_cl為電池循環(huán)次數(shù)N_ct與放電深度D_oD的乘積，即

N_cl＝D_oD*N_ct (2)

在N_cl最大時對應(yīng)的放電深度D_oD,z狀態(tài)下進(jìn)行充放電，可以實現(xiàn)最大限度的延長電池使用壽命，因此該狀態(tài)被稱為最佳運行狀態(tài)；

2)雙電池組運行模型建模：