[发明专利]一种考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行方法

摘要

本发明涉及一种考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行方法，涉及电力系统优化运行及储能领域。该方法首先根据锂离子电池寿命终点，进行实验获取锂离子电池寿命原始数据；利用该数据，确立锂离子电池循环寿命模型；然后构建由目标函数和约束条件组成的考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行模型，对该模型求解得到储能调峰电站优化运行方案。本发明计及锂离子电池的寿命及老化过程，提出了适用于储能调峰电站的优化运行方法，以使储能生命周期内总调峰能力最大化，促进储能在电力系统调峰调频及可再生能源消纳方面的应用。

主权项

1.一种考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据锂离子电池寿命终点，进行实验获取锂离子电池寿命原始数据；具体步骤如下1‑1)根据储能调峰电站的锂离子电池型号，选取相同型号的锂离子电池；在环境温度、充放电速率、充放电时间间隔相同的情况下，利用N组电池同步进行以下实验：对每组电池选取不同的放电深度d，每组电池以恒定的放电深度d进行电池循环实验，记录每组电池放电深度d及每次循环的充电效率和放电效率通过下式计算电池及连接逆变器的总充电效率和总放电效率η^cha、η^dis：其中，为逆变器充电效率，为逆变器放电效率；1‑2)对步骤1‑1)的结果进行判定：若总充电效率和总放电效率满足式(2)，则判断该组电池到达寿命终点，并记录下此时电池的循环次数即为该组电池寿命期内最大循环次数否则继续该组电池的循环实验，直到得到每组电池的放电深度与对应的寿命期内最大循环次数，获取锂离子电池寿命原始数据完毕；其中，P为谷时刻充入电池中的电量，πp、πv分别为电网峰时电价和谷时电价，CST为储能调峰电站固定运行成本；2)确立锂离子电池循环寿命模型；具体步骤如下2‑1)根据步骤1)得到的锂离子电池寿命原始数据，利用最小二乘法对式(3)的幂函数进行拟合，得到锂离子电池循环寿命模型参数N0、k，其中N0代表放电深度为1时电池的最大循环次数，k决定放电深度对最大充放电次数的影响程度；其中，表示储能调峰电站以放电深度d充放电的最大次数；2‑2)根据式(3)，进行nd次放电深度为d的循环后，锂离子电池寿命损耗率g(nd,d)为：当损耗率之和为1时锂离子电池报废；3)构建考虑锂离子电池寿命的储能调峰电站优化运行模型，该模型由目标函数和约束条件构成，具体如下：3‑1)确定储能调峰电站优化运行模型的目标函数；储能调峰电站优化运行模型的目标函数为最大化储能调峰电站寿命期内总调峰量；储能调峰电站的日内调峰量PRday为：其中Pi为储能调峰电站第i次充电的能量；则储能调峰电站寿命期内总调峰量PRtotal为：PRtotal＝min(Tfloat,Tcycle)×PRday  (6)其中，Tfloat为锂离子电池的浮充寿命，Tcycle为锂离子电池的循环寿命3‑2)确定储能调峰电站优化运行模型的约束条件；具体如下：储能放电深度与储能出力关联约束：其中，di为储能调峰电站第i次充放电的放电深度，C为储能容量；储能放电深度限制约束：0≤di≤1  (8)根据式(4)，储能每天的损耗为则得到储能循环寿命约束：其中，表示储能调峰电站每天以放电深度d_i充放电的次数；储能充放电效率及储能容量约束：C＝kcC0  (11)其中，C₀分别为锂离子电池出厂时的放电效率，充电效率，初始容量；分别为逆变器的放电效率、充电效率；k^dis、k^cha、k^c分别为储能放电效率、充电效率、初始容量的折扣系数；4)对步骤3)建立的模型求解，得到储能调峰电站Pi和储能调峰电站运行寿命T＝min(Tfloat,Tcycle)的最优解，得到储能调峰电站优化运行方案。