一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法

本发明涉及储能，尤其涉及一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法。

背景技术：

1、储能(energy storage,es)作为优质的灵活性电源，通过转移电网中的电能量，可以降低系统运行成本、提高网络运行能力和减少网络投资，现阶段也亟需设立合理的市场机制来引导储能参与电能量交易。

2、针对传统的储能充放电报价不能反映真实运行损耗的问题，国内外学者提出了循环寿命计算方法。通过引入辅助连续变量和整数变量，并对循环寿命做线性化处理，能够近似刻画储能在循环过程中的运行损耗。但是这个过程频繁地引入了双线性项，容易使得模型求解困难，因此，需要一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，包括以下步骤：

2、步骤a：引入功率交互成本，建立储能循环寿命线性化计算模型；

3、步骤b：考虑储能充放电状态的转换，建立第一储能循环寿命模型；根据放电深度断点拟定不同放电区间的单位电能量成本，建立第二储能循环寿命模型；

4、步骤c：提供第一储能循环寿命模型的单次储能循环成本、放电深度分段点、放电深度分段点的等效循环次数；按报量报价的方式运行，对第二储能循环寿命模型申报多段放电累计电量上限和单位电能量成本；

5、步骤d：以系统运行费用最小为目标建立优化模型，基于改进ieee-30节点系统验证第一储能循环寿命模型与第二储能循环寿命模型，在matlab2019b软件平台上使用gurobi+yalmip软件进行求解，确定不同模型下储能设备运行过程中的功率损耗、真实功率损耗以及计算误差。

6、步骤a中的储能循环寿命线性化计算模型为：

7、

8、

9、式中，neq为等效循环次数，ndod为储能在放电深度dod下的等效循环次数；n0为储能在100％放电深度下的等效循环次数；α为雨流计数法拟合指数；为线性化等效循环次数；wx为辅助端点变量；zx为辅助分段变量；dodx为放电深度分段点；m为函数的分段总数，共m+1个端点；下标x表示端点x。

10、步骤b中的第一储能循环寿命模型为：

11、

12、式中，gt为充放电转换布尔变量；ues,t为t时刻的储能充放电状态变量，1为充电状态，0为放电状态；dodt为储能的放电深度；et为储能的累计电量；ptch、ptdis为储能在t时刻的充放电功率；η为储能的充放电效率；srate为储能的额定容量。

13、步骤b中的第二储能循环寿命模型为：

14、

15、

16、

17、式中，为t时刻储能的充电、放电状态变量；为充电功率下限；pbat为储能额定功率；pt1,dis、pt2,dis为t时刻储能第一次和第二次循环的放电功率；为储能充放电约束对应对偶变量；为t时刻第o次循环状态记录变量，1表示储能处于第o次放电循环；分别为第o次循环m分段的放电累计电量；为m分段的放电累计电量上限；为循环寿命约束对应对偶变量；m为分段总数；t为储能循环充放电的总时间。

18、步骤d中的优化模型包括：

19、目标函数：

20、

21、式中，bg,k为火电机组g第k段发电报价；pg,k,t为火电机组g第k段在t时刻中标电量；blg、plg,t为光伏电站lg的发电报价和在t时刻的中标功率；bwg、pwg,t为风电机组wg的发电报价和在t时刻的中标功率；为储能循环寿命运行损耗成本；es为储能设备数量；g为火电机组数量；k为分段数量；wg为风电机组数量；lg为光伏机组数量；

22、约束条件：

23、系统功率平衡约束和网络安全约束

24、

25、

26、

27、式中，pg,t为t时刻火电机组g出力；pn,t为t时刻节点n负荷；ml,i为线路l对应主体i的功率转移分布因子ptdf，i＝{g,d,wg,lg,es}；pl,min、pl,max为线路传输功率下限和上限；λt、λl,t为t时刻功率平衡约束和线路容量约束的对偶变量；为t时刻储能es放电功率；为t时刻储能es充电功率；pwg,t、plg,t为风电场wg和光伏电站lg在t时刻的出力；pd,t为t时刻负荷出力；n为负荷总数；

28、机组分段出力约束

29、

30、式中，pg,t为t时刻火电机组g出力；pg,k,t为t时刻火电机组g在k段的出力；ug,t为火电机组g的状态变量；pg,k,max为机组分段出力上限；pg,min、pg,max分别为火电机组g最小、最大输出功率；为火电机组约束的对偶变量；

31、火电机组上下爬坡约束

32、

33、

34、式中，ug,t为火电机组g的状态变量；rg、分别为火电机组g运行状态爬坡率和启停状态爬坡率；为火电机组爬坡约束的对偶变量；pg,k,t为t时刻火电机组g在k段的出力；pg,min为火电机组g最小输出功率。

35、储能荷电状态约束

36、

37、

38、式中，ses,min、ses,max为储能es最小和最大容量；ses,0为储能初始荷电状态；为储能对应约束的对偶变量；η为储能充放电效率；为储能es在t`时刻的放电功率；为储能es在t`时刻的充电功率；t为储能循环充放电的总时间；

39、风电和光伏出力约束

40、

41、式中，pwg,t、plg,t为风电场wg和光伏电站lg在t时刻的出力；pwg,t,max、plg,t,max为风电场wg和光伏电站lg在t时刻的最大出力；为风电场和光伏电站对应约束的对偶变量。

42、本发明的有益效果在于：

43、本发明能够得到精度较高的循环寿命成本，可有效降低储能设备运行的功率损耗。

技术特征：

1.一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，其特征在于，所述步骤a中的储能循环寿命线性化计算模型为：

3.根据权利要求1所述考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，其特征在于，所述步骤b中的第一储能循环寿命模型为：

4.根据权利要求3所述考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，其特征在于，所述步骤b中的第二储能循环寿命模型为：

5.根据权利要求1所述考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法，其特征在于，所述步骤d中的优化模型包括：

技术总结
本发明公开了属于储能技术领域的一种考虑改进循环寿命的降低储能设备运行损耗的方法。具体为：引入功率交互成本，建立储能循环寿命线性化计算模型；建立第一储能循环寿命模型和第二储能循环寿命模型；提供第一储能循环寿命模型的单次储能循环成本、放电深度分段点、放电深度分段点的等效循环次数；按报量报价的方式运行，对第二储能循环寿命模型申报多段放电累计电量上限和单位电能量成本；以系统运行费用最小为目标建立优化模型，验证第一储能循环寿命模型与第二储能循环寿命模型并求解，确定不同模型下储能设备运行过程中的功率损耗、真实功率损耗以及计算误差。本发明能够得到精度较高的循环寿命成本，可有效降低储能设备运行的功率损耗。

技术研发人员：陈艳波,鲁继诚,陈泽宇,万靖,别芳玫,陈睿
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/19