[发明专利]一种计及电池模块容量的储能系统容量配置优化方法

说明书

本发明涉及电池储能系统，具体涉及一种计及电池模块容量的储能系统容量配置优化方法。优化方法的主要包括以下步骤：首先，获取典型日负荷用电和新能源发电场景；然后，建立包含目标函数及约束条件的电池储能系统运行行为模型和全生命周期的经济性模型；接着，以电池储能系统容量配置经济性最优为外层、电池储能系统运行行为最优为内层的上层优化为架构，提出用于整数规划的混合蛙跳群智能算法迭代优化电池储能系统的配置方案；最后，形成电池储能系统的最终配置方案。本发明可以避免优化后的电池系统难以最小电池单元集成的弊端，在兼顾经济性和源‑网‑荷‑储需求的同时，为电池储能系统实际应用提供更为合理的规划。

技术领域：

本发明涉及电池储能系统，具体涉及一种计及电池模块容量的储能系统容量配置优化方法。

背景技术：

随着新能源在电网中高比例渗透过程，电网稳定安全、电力性能的有效保障问题日益突出。在新能源侧、电网中、用户端配置适当的储能系统，将有助于降低新能源对电网稳定的冲击、提升电网的电能品质以及用户接入使用的灵活性。因此，近年来电化学储能系统获得了长足的发展和进步。

从储能系统的建设和使用过程中看，系统需要进行顶层的规划和布局才能更为有效、合理、经济地服务新能源电源、电网以及负荷用户，避免电力资源的浪费。目前，针对电化学储能系统的规划大致围绕电池选型、电池系统选址以及电池系统的容量配置三个问题开展，其中电池选型侧重于电池性能是否能够满足应用需求的匹配问题、储能电池选址主要表现为取决于电网规模、相关参数的影响、服务需求以及实地可行性的工程建设问题，而储能容量配置主要是围绕储能电池的应用场景为前提、经济性为导向的优化问题，针对这三类问题已有不同方向的专家从多个角度提出了众多方法，取得了阶段性成果。其中在储能电池容量配置方面，目前已有的方法大都以“含储能系统的应用行为建模-经济行为建模-运行控制模拟-优化求解”为技术路线的理论计算过程开展，其中应用行为模型、经济性模型以及运行控制模拟过程的等效性决定了容量配置的合理性，大批专家学者对于此已开展了丰富的研究。但是在优化过程中，储能电池的容量和功率往往被定义为连续型的变量进行优化设计，而忽视了其集成过程中存在最小模块单元的限制，即储能系统的功率和容量表征为最小电池模块单元的正整数倍。这种忽视将造成规划出的容量难以实现和集成，只能取其近似值进行设计，其结果并不能保障储能系统为最佳的配置方案。

发明内容：

基于此本发明通过改变混合蛙跳群智能优化算法的迭代过程，实现对储能电池最小单元正整数倍的整数规划，进而形成有利于储能电池集成的储能系统容量配置方法，这对储能系统的实现与应用具有实际意义。具体技术方案如下：

一种计及电池模块容量的储能系统容量配置优化方法，包括：

步骤1：采集系统所涉及的本地新能源、负荷历史数据，获得多个典型场景下新能源日发电功率曲线和负荷日用电功率曲线；

步骤2：根据电池储能的运行过程和经济性参数，构建电池储能系统运行经济性模型和行为模型；具体包括如下步骤：

步骤2.1：电池储能系统的全寿命周期经济性模型包含：电池储能系统的建设成本、运维成本、回收价值以及运行服务收益，通过如下公式获得，

其中c₁、c₂、c₃、c₄分别表示电池储能系统单位功率建设成本、单位容量建设成本、单位功率维护成本、单位功率回收价值，P_e和E_e分别拟建设储能系统用的储能电池最小单元的额定功率和额定容量，R表示电池储能系统运行年限，β_r表示第r年的现金价值因子，x表示用于电池储能系统集成的最小单元数量为正整数，J₂(P_B(t))表示第t时刻储能电池出力为P_B(t)时的运行服务收益；

J₂(P_B(t))通过如下公式获得，