[发明专利]一种考虑风险的退役电池储能系统及其优化调度方法

说明书

本发明公开了一种考虑风险的退役电池储能系统优化调度方法，包括以下步骤：分析退役电池不一致特性，利用威布尔分布计算退役电池模块失效率，建立退役电池可靠性模型；基于所述退役电池可靠性模型，综合考虑退役电池故障、新能源波动和负荷变化，以系统运行成本最小为目标函数，建立优化调度模型；利用条件风险价值为风险计量指标，建立考虑风险的退役电池储能系统优化调度模型，并对目标模型求解。本发明可有效缓解退役电池故障给电力系统带来的负面影响，推广退役电池的使用。

技术领域

本发明涉及电池领域，特别涉及一种考虑风险的退役电池储能系统及其优化调度方法。

技术背景

退役电池(second life battery，SLB)单位成本约为40美元/kWh、重装成本为14美元/kWh， 总单位成本相较全新电池下降了约75％，具有明显的价格优势。然而，退役电池本身性能衰 减程度不均衡，电池间电压、内阻存在明显差异，表现为电池整体一致性差。此外，随着电 池老化程度的增加，退役电池失效概率相较新电池更高。由若干退役电池模块成的储能系统， 当其中部分电池失效时，会影响整个储能系统的正常运行，引起系统功率缺额。因此，有必 要将退役电池可靠性分析纳入优化调度模型进行研究。

当前对电池储能系统的优化调度研究大多集中在新电池储能系统和电动汽车等方面。新 电池成本过高，实际应用推广受到限制；而电动汽车本身具有随机不确定特性，难以满足系 统运行需求。退役电池梯次利用容量可观、价格相对低廉，是未来储能系统的重要发展方向， 但当前对于退役电池优化调度研究却不多见。除了退役电池模块的不确定风险外，运行人员 还需要适当考虑新能源、负荷波动等其他因素，这些不确定因素都会给系统安全稳定运行带 来风险。在研究包含退役储能电池的优化调度模型时，就需要在最小化系统运行成本的同时 适当控制相应风险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低成本、应用灵活且易实现的考虑风险的退役电 池储能系统及其优化调度方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种考虑风险的退役电池储能系统，由退役电池储 能组和新电池储能组两部分构成；退役电池储能组由退役电池模块、DC/AC变换器、变压器、 电池管理系统、控制单元组合而成，其中退役电池模块结构为电芯串联成电池块，电池块并 联成电池串，电池串并联成电池组；一个电池组即为一个电池模块，每个电池模块都与一个 DC/AC变换器串联形成独立供电单元，供电单元以并联方式连接在储能组中。

上述考虑风险的退役电池储能系统，退役电池储能组中各并联支路相同且可独立工作、 主动通断，对于拥有n个退役电池模块并联运行的退役电池储能组，将具有n+1个功率输出 水平，即{0,1*p_slb,···,(n-1)*p_slb,n*p_slb}，p_slb表示单个退役电池模块额定输出功率；通过调 整退役电池模块投运数，获得多个不同功率输出等级，部分退役电池模块故障退出运行，不 会使整个储能组停运。

一种考虑风险的退役电池储能系统的优化调度方法，包括以下步骤：

步骤一：分析退役电池不一致特性，利用威布尔分布计算退役电池模块失效率，建立退 役电池可靠性模型；

步骤二：基于所述退役电池可靠性模型，综合考虑退役电池故障、新能源波动和负荷变 化，以系统运行成本最小为目标函数，建立优化调度模型；

步骤三：利用条件风险价值为风险计量指标，建立考虑风险的退役电池储能系统优化调 度模型，并对目标模型求解。

上述考虑风险的退役电池储能系统优化调度方法，所述步骤一中，退役电池可靠性模型 建立过程为：

1-1)评估由若干单体电池构成的退役电池模块的不一致性，包括退役电池模块最大可用 容量和不一致性系数，最大可用容量由公式(1)确定，其值等于本模块电池单体中最小可充 电容量与最小可放电容量之和，不一致性系数则由公式(2)计算：