[发明专利]一种考虑储能电池多重分段服务全生命周期优化规划方法

说明书

本发明公开一种考虑储能电池多重分段服务全生命周期优化规划方法，步骤包括：S1.对电池生命周期进行建模，将其划分为两个生命阶段并依次用于辅助服务市场和实时能量市场，构建不同电力市场下储能电池的收益模型；S2.以所述储能电池系统总收益最大为目标，以不同生命阶段电池容量分配比例为优化变量，根据所构建电池生命周期模型以及约束条件，构建所述储能电池系统多重分段服务全生命周期优化规划模型，计算不同生命阶段电池的服务寿命和总成本/效益；S3.利用差分进化算法求解所述规划模型，获取所述储能电池系统的规划方案。本发明有助于投资商战略性地将储能电池能量分配到不同市场，以最大化投资商经济收益并保证电池有效使用寿命。

技术领域

本发明涉及电力系统规划技术领域，尤其涉及一种考虑储能电池多重分段服务全生命周期优化规划方法。

背景技术

电力体制改革的不断推进和电力零售市场的开放，为储能电池系统(BatteryEnergy Storage System，BESS)的发展和应用提供了全新的机遇。储能电池是一种时间尺度灵活的电源，具有响应速度快、控制精度高等优点，可有效满足系统优化运行需求。储能电池系统可提供多种服务来支持电网，但是不同服务之间的投资回报率、运行工况以及对储能电池系统服务寿命的影响存在很大差异。储能电池的使用寿命是分析其投资回报率的重要因素，与常规机组相对固定的使用寿命不同，具有有限循环次数的储能电池使用寿命与其工作环境、放电深度以及充放电次数等因素密切相关。

现今储能电池被广泛应用于调频辅助服务市场、实时能量市场等来获取经济收益。储能电池可以通过参与调频市场维持系统频率稳定，在短期内取得较大经济效益。然而，考虑到系统的动态运行特性和调频需求，高频率循环充放电将加速电池老化，缩短电池正常寿命；当储能电池系统应用于实时能量市场提供削峰填谷服务时，储能系统可以通过“高发低储”的策略获取利润，此时电池使用频率较低但充放电深度大，因而对电池容量需求大。考虑到现阶段储能电池系统的造价仍偏高，仅以峰谷差价套利作为唯一赢利点很难在电池生命周期内收回成本，因此该模式的经济效益仍有待提高。

此外，储能电池还可以通过参与能量和辅助服务联合市场获取多重收益。然而，高频率深度充放电行为将使电池性能迅速衰退，影响电池的精准响应能力，加速电池的老化进程，严重缩短电池正常寿命。由于储能电池提前失效，储能电池更换周期缩短，导致实际建设成本和回收成本偏高，将进一步造成经济损失和环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术和经济中存在的问题，本发明提供一种能够最大化储能电池系统总收益，同时保证储能电池具有一定的服务寿命，且实现方法简单、应用灵活的储能电池多重分段服务全生命周期优化规划方法。

为解决上述问题，本发明提出的技术方案为：

一种考虑储能电池多重分段服务全生命周期优化规划方法，其包括：

步骤S1：构建储能电池系统的收益模型；

对储能电池生命周期进行建模，将储能电池划分为两个生命阶段：第一生命阶段将储能电池系统运用于辅助服务市场参与系统频率调节；第二生命阶段将储能电池转入实时能量市场，辅助实现负荷转移服务。构建不同电力市场下储能电池系统的收益模型；

步骤S2：构建储能电池系统全生命周期多重分段服务优化规划模型；

以储能电池系统总收益最大作为目标，以不同生命阶段电池容量分配比例为优化变量，根据所构建储能电池生命周期模型以及约束条件，计算不同生命阶段储能电池的服务寿命和总成本/效益，构建所述储能电池系统全生命周期多重分段服务优化规划模型；

步骤S3：形成储能电池系统的规划方案；

利用差分进化算法求解所述储能电池系统全生命周期多重分段服务优化规划模型，获取所述储能电池系统的规划方案。