一种基于有序充放电的储能电池优化调度方法与流程

本发明涉及储能电池优化调度方法，尤其涉及一种基于有序充放电的储能电池优化调度方法。

背景技术：

随着以风电、光伏发电为代表的分布式电源发电技术的迅猛发展，储能的需求量也越来越大。目前电池是应用最广泛的储能设备之一，但电池的成本较高，且其寿命很受运行情况的影响。因此，在考虑经济性的基础上对储能进行合理的调度尤为重要。

电池储能系统可能由多个电池设备组合而成，但现有研究中，大多关注于对单个电池设备控制方法的研究，对多个电池之间如何分配功率关注不多。而且对于储能调度中电池的功率分配，多采用平均分配的方式，没有考虑频繁充放电对电池寿命的影响，在储能系统运行时，所有充放电过程中各电池的使用状态都是一样的，会导致所有电池的总充放电次数较多，使储能系统的寿命降低。对于现有研究的不足，本发明针对多个电池组合应用的场合，提出了一种通过有序充放电和优化调度来延长电池使用寿命的方法。

技术实现要素：

为了解决电池储能系统利用效率低下的问题,本发明提供一种储能调度方法，该方法不仅能提高系统的效率，而且能使系统的经济性更优。

一种基于有序充放电的储能电池优化调度方法，所述方法包括以下步骤。

1)基于电池轮换使用，制定有序充放电调度规则：

先统计电池的使用次数，根据使用次数确定电池的优先级，使用次数少的电池优先级高，按照优先级对电池分配功率；再记录投入的电池，根据投入记录轮换使用电池，使各个电池的使用次数相等。

2)通过计算有序充放电下可充放电次数的最大值，计算分配功率电池的个数参考值：

电池经过n次充放电，第i次放电深度为di，则其剩余充放电次数ns为：

当=0时，n为电池在该充放电需求下的可充放电次数，则该批电池在有序充放电下，经过n次充放电后的剩余充放电次数nsod分别为：nsod=ns/(m1/m)；

结合以上各式，计算当nsod=0时所对应的可充放电次数nod，将nod最大时所对应的m1作为分配功率电池的个数参考值。

3)建立经济优化模型：将电池储能系统的运行成本作为优化调度的效果评价指标，运行成本c包括折损成本cl和维护成本cm：c=cl+cm；

电池储能系统的折损成本主要与充放电循环次数nsb和电池购买成本cp相关，假设电池经过nsb次循环后报废，则将电池购买成本cp均摊到nsb循环中，则折损成本cl为：

式中，m为电池的个数，l为充放电循环次数，为完成一次充放电的标志，nsbij为第i个电池完成第j次充放电后的电池循环寿命，当第i个电池完成第j次充放电时，，ce和cp分别为储能的容量成本系数和功率成本系数，e和p分别为电池的额定容量和额定功率；

维护成本cm主要与电池种类、充放工况和电池老化程度有关，具体表达式如下：

式中，km为电池的运行维护系数，pij第i个电池完成第j次充放电时的充放电有功功率绝对值，为老化系数，nij和nsbij分别为第i个电池完成第j次充放电后的已充放电次数和总充放电循环次数，t为调度周期。

本发明的有益效果是，可以优化得到经济性高的组合储能配置方式，优化策略简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是基于有序充放电的功率分配策略流程图。

图2是储能电池调度策略的优化结果。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

1)基于电池轮换使用，制定有序充放电调度规则：

先统计电池的使用次数，根据使用次数确定电池的优先级，使用次数少的电池优先级高，按照优先级对电池分配功率；再记录投入的电池，根据投入记录轮换使用电池，使各个电池的使用次数相等。

2)通过计算有序充放电下可充放电次数的最大值，计算分配功率电池的个数参考值：

电池经过n次充放电，第i次放电深度为di，则其剩余充放电次数ns为：

当=0时，n为电池在该充放电需求下的可充放电次数，则该批电池在有序充放电下，经过n次充放电后的剩余充放电次数nsod分别为：nsod=ns/(m1/m)；

结合以上各式，计算当nsod=0时所对应的可充放电次数nod，将nod最大时所对应的m1作为分配功率电池的个数参考值。

3)建立经济优化模型：将电池储能系统的运行成本作为优化调度的效果评价指标，运行成本c包括折损成本cl和维护成本cm：c=cl+cm；

电池储能系统的折损成本主要与充放电循环次数nsb和电池购买成本cp相关，假设电池经过nsb次循环后报废，则将电池购买成本cp均摊到nsb循环中，则折损成本cl为：

式中，m为电池的个数，l为充放电循环次数，为完成一次充放电的标志，nsbij为第i个电池完成第j次充放电后的电池循环寿命，当第i个电池完成第j次充放电时，，ce和cp分别为储能的容量成本系数和功率成本系数，e和p分别为电池的额定容量和额定功率；

维护成本cm主要与电池种类、充放工况和电池老化程度有关，具体表达式如下：

式中，km为电池的运行维护系数，pij第i个电池完成第j次充放电时的充放电有功功率绝对值，为老化系数，nij和nsbij分别为第i个电池完成第j次充放电后的已充放电次数和总充放电循环次数，t为调度周期。

以某地区的负荷数据为例，对上述模型和策略的正确性和有效性进行验证分析。以1h作为调度周期，以1d作为调度时段，则调度周期数为24。电池储能系统采用铅酸蓄电池，其额定总容量为10mw·h，额定功率为5mw，它是由20个额定容量为500kw·h且额定功率为250kw·h组成。模型中其他的参数选取如表1所示。

采用前述方法对模型进行求解。优化结果如图2所示，图中分别为系统的负荷、调度功率、调度周期内的分配功电池数和平均放电深度。

表2为最佳充放电深度为0.4时，有序充放电和功率均分下的优化结果。可以看出，有序充放电下的储能系统运行成本比功率均分下的小，因为即使功率均分的平均充放电深度要小一些，但是其电池的平均使用次数明显比有序充放电的大很多。这验证了有序充放电在储能运行中的优势，也体现了保持最佳充放电区域的效果。