本發(fā)明涉及儲能電池優(yōu)化調(diào)度方法，尤其涉及一種基于有序充放電的儲能電池優(yōu)化調(diào)度方法。

背景技術：

隨著以風電、光伏發(fā)電為代表的分布式電源發(fā)電技術的迅猛發(fā)展，儲能的需求量也越來越大。目前電池是應用最廣泛的儲能設備之一，但電池的成本較高，且其壽命很受運行情況的影響。因此，在考慮經(jīng)濟性的基礎上對儲能進行合理的調(diào)度尤為重要。

電池儲能系統(tǒng)可能由多個電池設備組合而成，但現(xiàn)有研究中，大多關注于對單個電池設備控制方法的研究，對多個電池之間如何分配功率關注不多。而且對于儲能調(diào)度中電池的功率分配，多采用平均分配的方式，沒有考慮頻繁充放電對電池壽命的影響，在儲能系統(tǒng)運行時，所有充放電過程中各電池的使用狀態(tài)都是一樣的，會導致所有電池的總充放電次數(shù)較多，使儲能系統(tǒng)的壽命降低。對于現(xiàn)有研究的不足，本發(fā)明針對多個電池組合應用的場合，提出了一種通過有序充放電和優(yōu)化調(diào)度來延長電池使用壽命的方法。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決電池儲能系統(tǒng)利用效率低下的問題,本發(fā)明提供一種儲能調(diào)度方法，該方法不僅能提高系統(tǒng)的效率，而且能使系統(tǒng)的經(jīng)濟性更優(yōu)。

一種基于有序充放電的儲能電池優(yōu)化調(diào)度方法，所述方法包括以下步驟。

1)基于電池輪換使用，制定有序充放電調(diào)度規(guī)則：

先統(tǒng)計電池的使用次數(shù)，根據(jù)使用次數(shù)確定電池的優(yōu)先級，使用次數(shù)少的電池優(yōu)先級高，按照優(yōu)先級對電池分配功率；再記錄投入的電池，根據(jù)投入記錄輪換使用電池，使各個電池的使用次數(shù)相等。

2)通過計算有序充放電下可充放電次數(shù)的最大值，計算分配功率電池的個數(shù)參考值：

電池經(jīng)過n次充放電，第i次放電深度為di，則其剩余充放電次數(shù)ns為：

當=0時，n為電池在該充放電需求下的可充放電次數(shù)，則該批電池在有序充放電下，經(jīng)過n次充放電后的剩余充放電次數(shù)nsod分別為：nsod=ns/(m1/m)；

結(jié)合以上各式，計算當nsod=0時所對應的可充放電次數(shù)nod，將nod最大時所對應的m1作為分配功率電池的個數(shù)參考值。

3)建立經(jīng)濟優(yōu)化模型：將電池儲能系統(tǒng)的運行成本作為優(yōu)化調(diào)度的效果評價指標，運行成本c包括折損成本cl和維護成本cm：c=cl+cm；

電池儲能系統(tǒng)的折損成本主要與充放電循環(huán)次數(shù)nsb和電池購買成本cp相關，假設電池經(jīng)過nsb次循環(huán)后報廢，則將電池購買成本cp均攤到nsb循環(huán)中，則折損成本cl為：

式中，m為電池的個數(shù)，l為充放電循環(huán)次數(shù)，為完成一次充放電的標志，nsbij為第i個電池完成第j次充放電后的電池循環(huán)壽命，當?shù)?i>i個電池完成第j次充放電時，，ce和cp分別為儲能的容量成本系數(shù)和功率成本系數(shù)，e和p分別為電池的額定容量和額定功率；

維護成本cm主要與電池種類、充放工況和電池老化程度有關，具體表達式如下：

式中，km為電池的運行維護系數(shù)，pij第i個電池完成第j次充放電時的充放電有功功率絕對值，為老化系數(shù)，nij和nsbij分別為第i個電池完成第j次充放電后的已充放電次數(shù)和總充放電循環(huán)次數(shù)，t為調(diào)度周期。

本發(fā)明的有益效果是，可以優(yōu)化得到經(jīng)濟性高的組合儲能配置方式，優(yōu)化策略簡單。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是基于有序充放電的功率分配策略流程圖。

圖2是儲能電池調(diào)度策略的優(yōu)化結(jié)果。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

1)基于電池輪換使用，制定有序充放電調(diào)度規(guī)則：

先統(tǒng)計電池的使用次數(shù)，根據(jù)使用次數(shù)確定電池的優(yōu)先級，使用次數(shù)少的電池優(yōu)先級高，按照優(yōu)先級對電池分配功率；再記錄投入的電池，根據(jù)投入記錄輪換使用電池，使各個電池的使用次數(shù)相等。

2)通過計算有序充放電下可充放電次數(shù)的最大值，計算分配功率電池的個數(shù)參考值：

電池經(jīng)過n次充放電，第i次放電深度為di，則其剩余充放電次數(shù)ns為：

當=0時，n為電池在該充放電需求下的可充放電次數(shù)，則該批電池在有序充放電下，經(jīng)過n次充放電后的剩余充放電次數(shù)nsod分別為：nsod=ns/(m1/m)；

結(jié)合以上各式，計算當nsod=0時所對應的可充放電次數(shù)nod，將nod最大時所對應的m1作為分配功率電池的個數(shù)參考值。

3)建立經(jīng)濟優(yōu)化模型：將電池儲能系統(tǒng)的運行成本作為優(yōu)化調(diào)度的效果評價指標，運行成本c包括折損成本cl和維護成本cm：c=cl+cm；

電池儲能系統(tǒng)的折損成本主要與充放電循環(huán)次數(shù)nsb和電池購買成本cp相關，假設電池經(jīng)過nsb次循環(huán)后報廢，則將電池購買成本cp均攤到nsb循環(huán)中，則折損成本cl為：

式中，m為電池的個數(shù)，l為充放電循環(huán)次數(shù)，為完成一次充放電的標志，nsbij為第i個電池完成第j次充放電后的電池循環(huán)壽命，當?shù)?i>i個電池完成第j次充放電時，，ce和cp分別為儲能的容量成本系數(shù)和功率成本系數(shù)，e和p分別為電池的額定容量和額定功率；

維護成本cm主要與電池種類、充放工況和電池老化程度有關，具體表達式如下：

式中，km為電池的運行維護系數(shù)，pij第i個電池完成第j次充放電時的充放電有功功率絕對值，為老化系數(shù)，nij和nsbij分別為第i個電池完成第j次充放電后的已充放電次數(shù)和總充放電循環(huán)次數(shù)，t為調(diào)度周期。

以某地區(qū)的負荷數(shù)據(jù)為例，對上述模型和策略的正確性和有效性進行驗證分析。以1h作為調(diào)度周期，以1d作為調(diào)度時段，則調(diào)度周期數(shù)為24。電池儲能系統(tǒng)采用鉛酸蓄電池，其額定總?cè)萘繛?0mw·h，額定功率為5mw，它是由20個額定容量為500kw·h且額定功率為250kw·h組成。模型中其他的參數(shù)選取如表1所示。

采用前述方法對模型進行求解。優(yōu)化結(jié)果如圖2所示，圖中分別為系統(tǒng)的負荷、調(diào)度功率、調(diào)度周期內(nèi)的分配功電池數(shù)和平均放電深度。

表2為最佳充放電深度為0.4時，有序充放電和功率均分下的優(yōu)化結(jié)果?？梢钥闯觯行虺浞烹娤碌膬δ芟到y(tǒng)運行成本比功率均分下的小，因為即使功率均分的平均充放電深度要小一些，但是其電池的平均使用次數(shù)明顯比有序充放電的大很多。這驗證了有序充放電在儲能運行中的優(yōu)勢，也體現(xiàn)了保持最佳充放電區(qū)域的效果。