[发明专利]一种计及运行和惩罚成本的储能容量优化配置方法

权利要求书

1.一种计及运行和惩罚成本的储能容量优化配置方法，其特征是:在配置储能容量时将运行成本和惩罚成本因素计算在内；它包括以下步骤：

1)不同充放电深度下锂电池寿命的衰减系数计算

锂电池充放电深度定义为锂电池在一定时间间隔内充放电电量与锂电池的实际容量的比值,以锂电池为研究对象，在实验条件下对锂电池进行了不同充放电深度的充放电实验，得出了不同充放电深度与最大充放电次数的关系，在此基础上，锂电池存储和释放电能总量的式(1)为：

E_b(x)＝N_B|ΔSOC＝xE_Nx (1)

其中，x为锂电池充放电深度大小；N_B|ΔSOC＝x为充放电深度为Δsoc＝x时锂电池最大充放电次数；E_N为锂电池的额定容量；

将锂电池存储和释放电能总量的最大值定义为锂电池存储和释放电能总量的标准电量E_b，即E_b为E_b(x)的最大值，则锂电池存储和释放电能总量的标准电量对应的充放电深度为标准充放电深度ΔSOCb，为了描述锂电池运行在不同充放电深度下对其寿命衰减程度的影响，引入了锂电池寿命衰减系数μ的概念，锂电池寿命衰减系数μ即为锂电池寿命周期内在不同充放电深度下所能存储和释放电能总量E_b(x)与锂电池寿命周期内池存储和释放电能总量的标准电量E_b的比值，式(2)为：

锂电池充放电深度ΔSOC在0～0.05区间，充放电转换频繁加大锂电池寿命衰减程度与锂电池过度放电加大锂电池寿命的衰减程度的交互作用给锂电池寿命衰减带来的影响最大；锂电池的充放电深度ΔSOC在0.05～0.95区间，随着锂电池充放电深度增加，充放电转换和锂电池过度放电给锂电池寿命衰减带来的不利影响减小；μ综合反映了充放电转换对锂电池寿命衰减的影响程度；

2)应用于风力发电的锂电池寿命衰减程度计算

针对锂电池处于风力发电接入的场景时，会存在充放电频繁转换的状态，对其运行性能评价较困难，采用ΔSOC对锂电池分区统计充放电次数方法对锂电池完成存储和释放电能任务过程处于某个充放电深度区域的充放电次数进行概率统计，并通过锂电池运行优化指标进行评价，为了定量分析ΔSOC每个区域的充放电电量对锂电池寿命衰减程度的影响，引入了等效充放电深度ΔSOC_eq和等效寿命衰减系数μ_eq的概念，根据ΔSOC分区统计锂电池充放电次数及电量的方法得到ΔSOC任意区域k的电量(E_c(k)-E_d(k))与充放电次数(N_c(k)+N_d(k))，将其比值作为ΔSOC任意区域k的每次充放电电量的均值，则ΔSOC任意区域k的等效充放电深度ΔSOC_eq(k)定义为该区域每次充放电电量的均值与储能锂电池的额定容量比值，将ΔSOC任意区域k的等效充放电深度ΔSOC_eq(k)代入锂电池寿命衰减系数的计算公式得到这个区域锂电池等效寿命衰减系数μ_eq(k)，其表达式(3)为：

根据统计的ΔSOC任意区域k的电量(E_c(k)-E_d(k))与该区域的等效寿命衰减系数μ_eq(k)乘积与锂电池存储和释放电能总量的标准电量E_b比值得到该区域锂电池寿命的衰减程度L_LS(k)，并将每个区域的锂电池寿命的衰减程度进行累加得到锂电池的寿命衰减程度L_LS，d为锂电池放电深度，其计算式(4)为：

3)运行成本计算

由于锂电池配置不同储能容量时，投资成本不同且锂电池寿命衰减程度不同，会造成系统运行过程的成本也不同，运行成本YLS(c)就是锂电池配置不同储能容量时的投资成本YB(c)与锂电池寿命衰减程度LLS(c)的乘积，计算式(5)为：

Y_LS(c)＝Y_B(c)×L_LS(c) (5)

4)惩罚成本计算

由于锂电池本身最大功率和最大容量的约束，造成锂电池实际运行功率与参考功率的缺额功率也会不同，从而使得不同容量的锂电池对应着不同的缺额电量与浪费电量，

缺额电量主要分为两部分：一是储能系统放电最大功率限制其只能以该最大功率放电；另一部分是指储能系统储能容量值限制其释放电量的最大值只能为其储能容量值，缺额电量的计算式(6)为：

其中，

浪费电量主要包括两部分，一是储能系统最大充电功率限制其只能以这个最大充电功率充电；另一部分是指储能系统储能容量值限制其储能容量达到最大值无法继续充电，浪费电量的计算式(7)为：

其中，

用市电的价格来制定缺额电量的惩罚电量单位成本m，浪费电量的惩罚电量单位成本为y，按照式(8)对配置不同容量的锂电池缺额电量Q和浪费电量L进行计算得到惩罚成本Y_z(c)，

Y_z(c)＝m×Q(c)+y×L(c) (8)

则风储联合系统的总成本计算式(9)为：

Y_T(c)＝aY_LS(c)+bY_z(c) (9)

当总成本Y_T(c)最小时所对应的锂电池的储能容量就是锂电池储能容量配置的最优量。