[發(fā)明專利]考慮日歷壽命的海上風電配置儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011582726.2
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112736952A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 朱自偉;朱海龍;羅志將;易錦桂;郭毅成;陳樂飛
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 袁紅梅

1.考慮日歷壽命的海上風電配置儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化方法，其特征在于：主要包括以下步驟：

步驟1，基于風電接入技術準則和電網調度需求，對風電場的棄風功率值予以優(yōu)化，并通過電池儲能吸收實際風電出力與調度參考值差值間所產生的電量，從而減少棄風電量；從能量吞吐量角度出發(fā)，建立電池儲能實際使用日歷壽命評估模型；

步驟2，基于日歷壽命評估模型，以風儲聯(lián)合系統(tǒng)規(guī)劃年限凈現(xiàn)值最大為目標，建立模型約束條件，提出綜合考慮風電棄風優(yōu)化和日歷壽命特性的電池儲能容量優(yōu)化模型。

2.根據(jù)權利要求1所述的考慮日歷壽命的海上風電配置儲能系統(tǒng)容量優(yōu)化方法，其特征在于：所述步驟1具體包括：

通常風電場參與電網調度有功率上限，當風電場出力大于這個上限時，就會產生棄風電量；當風電場配置儲能之后，可以通過儲能的充電出力來彌補風電場出力和功率上限之間的差值，使風電場的上網功率Pw滿足調度部門對接入風電場發(fā)電出力上限要求，減少風電的棄風量；

在風電場場景下，儲能運行的日歷壽命應分別考慮待機壽命模型和循環(huán)壽命模型，表示為：

ΔE_all＝ΔE₁+ΔE₂ (1)

式中：ΔE_all表示儲能日歷壽命下電池每天的容量損耗，ΔE₁表示儲能循環(huán)充電下每天的電池容量損耗，ΔE₂表示儲能待機狀態(tài)下電池每天的容量損耗；

電池的循環(huán)壽命模型：

電池循環(huán)壽命主要與其放電深度和循環(huán)次數(shù)有關；以磷酸鐵鋰電池為儲能的研究對象，在室內溫度25℃，電池一倍放電倍率的情況下，對其在不同的放電深度下的鋰電池額定循環(huán)次數(shù)進行研究，擬合的曲線下圖所示；具體的擬合表達式如下：

δ＝1+B×n+C×n²+D×n³ (2)

式中：δ為不同條件下循環(huán)時的容量保持率，參數(shù)B、C、D為擬合參數(shù)；

通常認為在一次額定充放電循環(huán)過程中，電池的能量交換總量是固定的，在儲能的整個壽命周期內，其充放電狀態(tài)下放出的電量總和為：

E_r＝N_rD_rE_B (3)

式中：E_r為額定放電深度下電池儲能在其使用壽命內的放電電量；E_B為儲能電站的電量容量；D_r為放電深度；N_r為額定循環(huán)次數(shù)；

儲能在聯(lián)合風電場出力過程中，電池儲能會產生很多放電深度不一的放電過程，不同的放電深度對應不同的放電過程；放電深度不一的實際放電電量可折算為某一額定放電深度下的放電電量，折算系數(shù)表達式為：

式中：N_a為實際放電深度下的電池循環(huán)次數(shù)；D_a為實際放電深度；α1、α2為擬合系數(shù)；

儲能某一時期不同放電深度下的全部放電電量可以計算出某一額定放電深度下電池的循環(huán)次數(shù)，根據(jù)式(4)，可以得到儲能在循環(huán)充電下的容量，表達式如下：

式中：K_DOD為折算因子；P_bdn為電池放電功率；Δt_bdn為放電時間；

電池的待機壽命模型：

針對磷酸鐵鋰電池待機模式下壽命模型，建立鋰電池的加速老化實驗，待機模式下的循環(huán)壽命模型建立如式(6)所示：

在儲能電站聯(lián)合風電場的出力過程中，根據(jù)儲能待機時的SOC值以及待機時間，就可以得到儲能在待機時的電池容量衰減值，表達式如下：

式中：ΔE_c為待機狀態(tài)下電池容量衰減值。