考慮鋰電池可變折舊成本與實用充放電策略的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)中儲能的運行管理領(lǐng)域，尤其設(shè)及微電網(wǎng)中裡電池的實用充 放電策略與放電深度的優(yōu)化調(diào)度方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在當前能源危機與環(huán)境問題的背景下，微電網(wǎng)的發(fā)展具有著良好的前景。它是風 電、光伏等分布式發(fā)電充分利用的有效組織形式。分布式電源的間歇性與隨機性對微電網(wǎng) 的穩(wěn)定運行與功率平衡控制帶來了較大的挑戰(zhàn)。因此，微電網(wǎng)中一般需配有儲能系統(tǒng)，用于 平衡瞬時功率波動，維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運行，并發(fā)揮削峰填谷作用。
[0003] 能量管理系統(tǒng)是微電網(wǎng)運行的重要保障，用于協(xié)調(diào)各類分布式電源、儲能及用電 負荷。微電網(wǎng)能量管理與傳統(tǒng)電網(wǎng)能量管理的主要區(qū)別之一在于儲能的運行管理。當前， 微電網(wǎng)中儲能的調(diào)度方法有：啟發(fā)式調(diào)度方法、基于數(shù)學優(yōu)化建模的調(diào)度方法W及模糊控 制等，然而運些方法對儲能運行成本的研究還不完善。放電深度是影響儲能壽命運行折舊 的重要因素，因此，研究基于儲能放電深度的折舊成本建模具有重要的意義。
[0004] 當前，在大規(guī)模固定式儲能的應(yīng)用中，裡電池儲能的成本低于其他儲能類型。裡電 池儲能憑借著能量密度高、無記憶效應(yīng)、技術(shù)相對成熟等優(yōu)勢，在微電網(wǎng)示范工程中得到了 較為廣泛地應(yīng)用。但與此相對的是微電網(wǎng)中的裡電池運行管理系統(tǒng)的研究還很不完善。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明就是為了解決W上問題而提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種考慮裡電池 可變折舊成本及充放電策略的微電網(wǎng)調(diào)度方法，利用本發(fā)明可W有效防止裡電池的過度老 化或折舊，有利于延長其使用壽命，提高裡電池儲能的經(jīng)濟效益，降低微電網(wǎng)整體的運行成 本。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種考慮裡電池可變折舊成本及充放電策略的微電網(wǎng)調(diào)度方法，依據(jù)裡電池循環(huán)壽命 與放電深度之間的關(guān)系，建立依賴于放電深度的裡電池可變折舊成本模型，并將所述可變 折舊成本模型納入使微電網(wǎng)運行成本最小的調(diào)度模型目標函數(shù)中，W實現(xiàn)對裡電池的經(jīng)濟 管理，所述目標函數(shù)為：
其中，/為微電網(wǎng)系統(tǒng)的運行成本，％為調(diào)度的時段數(shù)；《?為微電網(wǎng)中可控電源的個 數(shù)；^為裡電池的個數(shù);泣為單步的時間步長；的為第i個可控電源在t時刻的燃 ， 料成本；的為第i個可控電源在t時刻的維護成本；絮II);為第i個可控電源在t時 刻的啟停成本；為t時刻微電網(wǎng)向大電網(wǎng)的購電成本；/^每_)為t時刻微電網(wǎng)向大 電網(wǎng)售電的售電收益；;^心為裡電池k單位時間的運行成本；邊Uf為裡電池k單次充放電 循環(huán)過程的可變折舊成本?？煽仉娫磇和裡電池k均W組為單位計算相應(yīng)成本，每組中相 應(yīng)設(shè)備的數(shù)量可能是單數(shù)也可能是多數(shù)，但名稱上并未體現(xiàn)"組"字樣。
[0007] 裡電池單次充放電循環(huán)過程的可變折舊成本為：
， 其中，護。為裡電池可變折舊成本占初始投資成本的百分比；
詩§為裡電池初始投資成本，戶^為裡電池的額定功率容量，為裡電池的額定電量容 量，&為裡電池額定功率容量相關(guān)成本系數(shù)，CV為裡電池額定電量容量相關(guān)成本系數(shù)；
,逛鐵為裡電池單次充放電循環(huán)過程的壽命損失，巧說3^為裡電池 的放電深度，為曲線擬合所得參數(shù)。
[0008] 對裡電池的單次充放電循環(huán)過程的可變折舊成本萃的非線性函數(shù)進行分段線 性化等效，分段等效后所述單次充放電循環(huán)過程的可變折舊成本為：
其中，近為分段等效后單次充放電循環(huán)過程的可變折舊成本；W為線性分段數(shù)；a榮，;;邦'分別為第3個分段斜率和縱軸截距；ixof代表第r個分段上放電深度的連續(xù) 變量；f^表示裡電池放電深度是否位于第凈個分段上的〇、1狀態(tài)變量，0表示放電深度不 在第3個分段上，1表示放電深度位于第r個分段上。
[0009] 裡電池單位時間的運行成本為：
* 其中，/;認為裡電池單位時間的運行成本，為裡電池的最大功率，為fu為裡電池的 單位時間轉(zhuǎn)移的電量，%、馬^為相應(yīng)的成本系數(shù)。
[0010] 所述燃料成本為：
其中，為可控電源在t時刻的燃料成本，樹為可控電源在t時刻的輸出功率， J分別為可控電源可控成本函數(shù)的常數(shù)項、一次項和二次項系數(shù)。
[0011] 所述維護成本為：
其中，的為可控電源在t時刻的維護成本，姑為可控電源維護成本函數(shù)系數(shù)； 所述啟停成本為：
其中，乂f的為可控電源在t時刻的啟停成本，馬3巧為可控電源在t時刻的開機狀態(tài) 變量，O表示t時刻沒有進行開機操作，1表示t時刻進行了開機操作,?!為可控電源的開 機費用； 所述購電成本為：
， 其中，：發(fā)褲?^為微電網(wǎng)向大電網(wǎng)購電的購電價格，為t時刻微電網(wǎng)向大電網(wǎng)購電 的購電功率； 所述售電收益為：
其中，養(yǎng)轉(zhuǎn)為微電網(wǎng)向大電網(wǎng)售電的售電價格，的為t時刻微電網(wǎng)向大電網(wǎng)售電 的售電功率。
[0012] 對于前述任意一種所述的方法，所述目標函數(shù)的求解約束條件包括電力平衡約 束、各類機組的技術(shù)輸出功率約束與啟停約束、裡電池充放電功率約束、裡電池荷電狀態(tài)約 束； 所述裡電池充放電功率約束是將裡電池典型充放電策略下的充放電功率曲線線性化 等效后作為裡電池運行過程中的允許功率限值，所述裡電池典型充放電策略包括由先恒流 充電、再恒壓充電組成的兩段式充電過程和恒流放電過程。
[0013] 所述裡電池充放電功率約束包括充電約束和放電約束： 所述充電約束為：
， ， 其中，萬g#為裡電池在t時刻的充電功率，iSP?勸裡電池在t時刻的剩余電量， 閑為裡電池在t時刻的放電功率，巧哉為恒流充電階段開始時刻充電功率，f還 為恒流充電階段結(jié)束時刻充電功率，為恒壓充電階段結(jié)束時刻充電功率，WC爲、 WC置志分別為裡電池允許最小、最大荷電狀態(tài)，可d為裡電池從恒流充電到恒壓充電轉(zhuǎn) 變時刻的荷電狀態(tài)，巧恒流放電階段開始時刻放電功率，為恒流放電階段結(jié) 束時刻放電功率； 裡電池k的充放電狀態(tài)變量滿足：
， 其中，^設(shè)為裡電池把在t時刻的充電狀態(tài)變量，取O時，表示非充電狀態(tài)，取1時， 表示充電狀態(tài)；S蟲，k的為裡電池扛在t時刻的放電狀態(tài)變量，取O時，表示非放電狀態(tài)， 取1時，表不放電狀態(tài)D
[0014] 所述電力平衡約束為：
其中，if時為第i個可控電源在t時刻的輸出功率，:強的為裡電池張在t時刻的放 電功率，蠟閑為裡電池擊在t時刻的充電功率，巧為光伏電源在t時刻的計劃調(diào)度 輸出功率，為風電電源在t時刻的計劃調(diào)度輸出功率，追^胃為微電網(wǎng)在t時刻的負 荷功率。
[0015] 所述各類機組的技術(shù)輸出功率約束與啟停約束為：
其中，靖為第i個可控電源t時刻的開機狀態(tài)變量，取0時，表示停機狀態(tài)，取1時， 表示開機狀態(tài)；茸(t-C為第i個可控電源t-1時刻的開機狀態(tài)變量，取0時，表示停機狀 態(tài)，取1時，表示開機狀態(tài)；Igh為第i個可控電源的技術(shù)出力最小值；墻^為第i個可控電 源的技術(shù)出力最大值，:貨為光伏電源在t時刻的預(yù)測輸出功率，巧，誤的為風電電源在 t時刻的預(yù)測輸出功率，i記f為微電網(wǎng)公共連