[发明专利]一种基于电池寿命的共享式电池的容量计算方法

摘要

本发明涉及一种基于电池寿命的共享式电池的容量计算方法，属于电网设备投资技术领域。本发明在每次迭代中根据电价、用户负荷数据和本次迭代所设定的共享式电池寿命，通过线性规划方法确定在本次迭代中每个用户单独使用储能时的充电放电需求曲线，再通过线性规划方法确定共享式电池在本次迭代中的容量以及充电放电曲线，通过电池老化模型更新电池寿命。本发明充分考虑电池运行所导致的电池老化对于电池寿命的影响，在投资决策中考虑其对于等年值投资成本的影响，从而做出等年值投资运行综合成本最小化的投资决策。

主权项

1.一种基于电池寿命的共享式电池的容量计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)设定迭代次数n，初始化时设n＝1；(2)开始第n次迭代，计算共享式电池的寿命，具体过程如下：(2‑1)建立一个用户i使用本体电池时的成本目标函数如下：其中，为用户i本体电池的成本，r为折现率，Y⁽ⁿ⁾为第n次迭代计算得到的共享式电池的寿命，γ^P为用户本体电池的单位功率容量价格，γ^E为用户使用本体电池的单位能量容量价格，为用户i本体电池的功率容量，为用户i本体电池的能量容量，Δt为容量计算的时间间隔，Τ为一年中所有容量计算的时间间隔之间的时段t的集合，λ_t为时段t的电价，θ_t为时段t的电网收购反送电价格，为用户i在时段t的充电功率，为用户i在时段t的放电功率，d_i,t为用户i在时段t的负荷功率，模型中(·)⁺和(·)^‑分别定义为取括号中的正值和负值部分，即：上述目标函数的约束条件为：a、用户本体电池充电功率和放电功率约束：用户本体电池的充电功率不能超过用户本体电池的功率容量，且充电功率非负：用户本体电池的放电功率不能超过用户本体电池的功率容量，且放电功率非负：b、用户本体电池初始电量约束：用户本体电池的初始电量与初始荷电状态和本体电池能量容量之间满足以下关系：其中，ei,0为用户i的本体电池的初始电量，soci,0是用户i的本体电池的初始荷电状态，soci,0的取值区间为0‑1；c、用户本体电池最小电量约束：用户i的本体电池的最小电量与设定的用户i的本体电池最小荷电状态和用户i的本体电池能量容量满足如下关系：其中，为设定的用户i本体电池的最小电量，是设定的本体电池最小荷电状态，的取值区间为0‑1；d、用户i的本体电池实际电量约束：在运行过程中，用户本体电池的电量不能低于用户i的本体电池的最小电量，也不能高于用户i的本体电池的能量容量，即满足如下：其中，ei,t为用户i的本体电池在时段t末的电量；e、相邻两个时段间本体电池的电量约束：其中，为用户i的本体电池的充电效率，的取值范围在0.5‑1，为用户i的本体电池的放电效率，的取值范围在0.5‑1；(2‑2)用线性规划方法求解上述步骤(2‑1)的目标函数，得到用户i的放电功率曲线(2‑3)遍历用户集合S中的所有用户，重复上述步骤(2‑1)和步骤(2‑2)，得到所有用户本体电池的放电功率曲线(2‑4)利用下式，计算所有用户本体电池的放电需求曲线(2‑5)建立一个共享式电池的成本目标函数如下：其中，C为设定的共享式电池的成本，PCap为设定的共享式电池的功率容量，ECap为设定的共享式电池的能量容量，PtC为设定的共享式电池在t时段的充电功率，PtD为设定的共享式电池在t时段的放电功率；上述目标函数的约束条件为：f、共享式电池充电功率和放电功率约束：共享式电池的充电功率不能超过共享式电池的功率容量：0≤PtC≤PCap共享式电池的放电功率不能超过共享式电池的功率容量：0≤PtD≤PCapg、共享式电池初始电量约束：共享式电池的初始电量与初始荷电状态和共享式电池能量容量满足以下关系：E0＝SOC0·ECap其中，E0为共享式电池的初始电量，SOC0是共享式电池的初始荷电状态，SOC0的取值区间为0‑1；h、共享式电池最小电量约束：共享式电池最小电量与设定的最小荷电状态和共享式电池能量容量满足以下关系：EMin＝SOCMin·ECap其中，EMin为共享式电池的最小电量，SOCMin为设定的共享式电池的最小荷电状态，SOCMin的取值区间为0‑1；i、共享式电池实际电量约束：在运行过程中，共享式电池的电量不能低于共享式电池的最小电量，且不能高于共享式电池的能量容量，即满足以下关系：EMin≤Et≤ECap其中，Et为共享式电池在时段t末的电量；j、相邻两个时段t之间共享式电池电量约束：其中，ηC为共享式电池的充电效率，ηC的取值范围在0.5‑1，ηD为共享式电池的放电效率，ηD的取值范围在0.5‑1；(2‑6)用线性规划方法求解上述步骤(2‑5)的目标函数，得到共享式电池的放电功率曲线PtD、共享式电池的功率容量PCap和共享式电池的能量容量ECap；(2‑7)根据普克特生命周期能量吞吐量模型，利用下式计算本次迭代的共享式电池的寿命：其中，PLETlife为共享式电池的普克特生命周期能量吞吐量，KP为共享式电池的普克特寿命周期常数，KP的取值范围是1.1‑1.3；(2‑8)设定计算过程中的收敛判定系数ε，ε的取值范围为0.01‑0.05，根据相邻两次迭代的共享式电池寿命，对下式进行判断，若则进行步骤(3)，若则使n＝n+1，返回步骤(2‑1)；(3)以本次迭代得到的功率容量PCap和能量容量ECap为最终确定的共享式电池容量。