[发明专利]考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法

说明书

本发明提供了考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法，包括以下步骤：步骤1，基于风电接入技术准则和电网调度需求，对风电场的弃风功率值予以优化，并通过电池储能吸收实际风电出力与调度参考值差值间所产生的电量，从而减少弃风电量；从能量吞吐量角度出发，建立电池储能实际使用日历寿命评估模型；步骤2，基于该模型，以风储联合系统规划年限净现值最大为目标，建立模型约束条件，提出综合考虑风电弃风优化和日历寿命特性的电池储能容量优化模型。与固定寿命模型以及循环寿命模型相比较，本发明储能电站寿命预测方法能更准确的评估电源侧风电场的储能电站容量，以及更准确的评估其投资回报效益。

技术领域

本发明涉及海上风电场储能配置领域，具体为考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法。

背景技术

随着工业的不断发展，现有的化石能源发电日益满足不了现代电力的需求，类似于风能的可再生能源发展取得了长足的进步。但是，风力发电作为一种具有随机波动性强特点的可再生能源，实现风能安全稳定地并入电网成为了制约风电发展的关键。而电池储能系统具有储存和释放电能的特点，成为了解决风电发展瓶颈的重要手段。

在对储能电站技术的研究中，少有考虑了储能电站的日历寿命损耗进行研究。但在储能电站实际运行过程中，电池的充放电过程和待机过程都会对电池寿命造成一定的容量损失，所以储能电站的容量配置应该充分考虑这些因素对电站寿命的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法，本发明以磷酸铁锂电池储能电站为研究载体，将磷酸铁锂电池的充放电容量损耗和待机容量损耗折合为经济成本，同时考虑售电收益、运维成本，以风储联合发电系统的收益最大化为目标，以功率限制、充放电为约束，对磷酸铁锂储能电站进行容量优化，该方法可以合理配置风电场的储能电站容量。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：考虑日历寿命的海上风电配置储能系统容量优化方法，主要包括以下步骤：

步骤1，基于风电接入技术准则和电网调度需求，对风电场的弃风功率值予以优化，并通过电池储能吸收实际风电出力与调度参考值差值间所产生的电量，从而减少弃风电量；从能量吞吐量角度出发，建立电池储能实际使用日历寿命评估模型；

步骤2，基于日历寿命评估模型，以风储联合系统规划年限净现值最大为目标，建立模型约束条件，提出综合考虑风电弃风优化和日历寿命特性的电池储能容量优化模型。

进一步地，所述步骤1具体包括：

通常风电场参与电网调度有功率上限，当风电场出力大于这个上限时，就会产生弃风电量；当风电场配置储能之后，可以通过储能的充电出力来弥补风电场出力和功率上限之间的差值，使风电场的上网功率Pw满足调度部门对接入风电场发电出力上限要求，减少风电的弃风量；

在风电场场景下，储能运行的日历寿命应分别考虑待机寿命模型和循环寿命模型，表示为：

ΔE_all＝ΔE_l+ΔE₂ (1)

式中：ΔE_all表示储能日历寿命下电池每天的容量损耗，ΔE₁表示储能循环充电下每天的电池容量损耗，ΔE₂表示储能待机状态下电池每天的容量损耗；

电池的循环寿命模型：

电池循环寿命主要与其放电深度和循环次数有关；以磷酸铁锂电池为储能的研究对象，在室内温度25℃，电池一倍放电倍率的情况下，对其在不同的放电深度下的锂电池额定循环次数进行研究；具体的拟合表达式如下：

δ＝l+B×n+C×n²+D×n³ (2)