[发明专利]考虑电池寿命损耗的综合能源电/热混合储能配置方法

说明书

本发明公开了一种考虑电池寿命损耗的综合能源电/热混合储能配置方法，包括：对电池寿命损耗进行建模；建立由能量生产单元、能量转换单元、能量存储单元、能量传输单元和用能单元组成的含储能的综合能源系统模型；以综合能源规划周期内的等年值成本最小作为外层规划模型的第一目标函数，以日运行成本最低作为内层优化模型的第二目标函数；对以上双层模型进行求解，得到相应的储能配置方案。本发明考虑容量规划问题与储能规划容量下系统的运行优化问题，并可对电池寿命损耗进行定量的评估与测算，以避免高估储能投资效益的风险，更好的适应综合能源多能互补的特性，提升综合能源系统规划‑运行经济性，延长电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及综合能源电/热混合储能领域，尤其涉及一种考虑电池寿命损耗的综合能源电/热混合储能配置方法。

背景技术

在全球气候恶化和能源危机加剧的背景下，我国加快了建设综合能源系统，升级能源体系的步伐。储能作为综合能源系统的重要组成部分，可同可再生能源进行协同优化，提升系统运行经济性，促进可再生能源消纳、支撑削峰填谷、改善电能质量等。在综合能源系统多能互补背景下，如何优化配置电/热混合储能容量已成为综合能源系统规划的重要问题。

目前电池装置价格昂贵，运行寿命较短，限制了其大规模的推广应用。而在工程应用中，储能的寿命损耗是必然存在的。相较于电池，储热设备价格低廉，使用寿命长，受运行条件影响小，在综合能源系统规划周期内可以稳定运行，因而在综合能源系统混合储能优化配置中，主要考虑电池寿命损耗的影响。在规划中忽视电池的寿命损耗会高估储能的投资效益，此时的配置容量往往也并非最优，进而导致综合能源系统前期规划及运行方案与实际情况存在较大偏差，经济性与预期不符。然而目前有关综合能源系统电/热混合储能配置的研究对电池寿命损耗所造成的影响考虑相对不足，也未考虑电/热储能之间的协同效应对电池寿命损耗的影响。

另外，部分研究限定电池的循环次数和使用时长，将寿命损耗简化为充电行为、时间等因素所引起的一个固定数值，模型精度不足；基于实验数据的损耗密度函数法、雨流计数法、循环老化、日历老化模型则过于复杂，在规划中计算量则过大。

发明内容

本发明提供了一种考虑电池寿命损耗的综合能源电/热混合储能配置方法，本发明为综合能源系统多能源协同规划、运行优化提供一种有效的电/热混合储能双层优化配置模型，考虑容量规划问题与储能规划容量下系统的运行优化问题，并可对电池寿命损耗进行定量的评估与测算，以避免高估储能投资效益的风险，更好的适应综合能源多能互补的特性，提升综合能源系统储能配置的规划-运行经济性，延长电池使用寿命，详见下文描述：

一种考虑电池寿命损耗的综合能源电/热混合储能配置方法，所述方法包括：

对电池寿命损耗进行建模；

建立由能量生产单元、能量转换单元、能量存储单元、能量传输单元和用能单元组成的含储能的综合能源系统模型；

以综合能源规划周期内的等年值成本最小作为外层规划模型的第一目标函数，以日运行成本最低作为内层优化模型的第二目标函数；对以上双层模型进行求解，得出相应的储能配置方案。

其中，所述对电池寿命损耗进行建模具体为：

在时间段Y内电池共经过了n个放电过程，电池使用寿命Y^ES和剩余有效电量Γ_A分别表示为：

其中，Γ_R为总有效放电电量，为第i次非额定条件不规则放电过程经过等效后，等效至额定条件下的有效放电A·h数。

进一步地，所述第一目标函数包括：

电池和储热设备的初始投资成本、电池置换成本，以及全系统包括：年设备运行维护成本、年购电成本和年燃料成本在内的年运行成本；