CN109119988A - 基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于动态批发市价的光伏‑电池微电网能量调度管理方法，包括步骤：1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型；2)建立光伏发电系统最大功输出率模型；3)建立电池的电压与电流之间的方程关系；4)建立锂离子电池充放电次数与充放电深度之间的关系；5)建立光伏‑电池微电网系统的总经济收益模型；6)建立光伏‑电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型；7)控制光伏‑电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在不同工作状态之间切换。本发明基于动态批发市价的光伏‑电池微电网能量调度管理方法，能够在兼顾微电网系统的可靠性和自给率的同时，提高微电网系统的经济效益。

Description

基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法

技术领域

本发明涉及微电网能量调度管理方法，尤其涉及一种基于多目标的调度管理方法。

背景技术

分布式微电网系统的工程化普及应用本身虽然能够很大程度缓解环境和能源危机，但随着其在电网系统中的渗透率逐渐提高，对主网造成的不良影响也愈加明显。由于分布式电力源(风力发电、光伏发电等)受外部(风速、光照、温度等)影响较大，其供电功率存在很大的波动，并网之后无疑影响了电网供电可靠性，增加了电能调度管理的复杂度。为了降低微电网系统的不良因素，在微电网系统中加入储能系统成为解决该问题的主要方法，并得到广泛应用。但由于储能系统的高成本特点，同时也带来了微电网系统的经济性问题，储能容量的大小是影响储能系统单元经济性的主要参数，因此在设计微电网能量调度管理方案时，储能容量优化配置成为不得不面临的问题。

在设计微电网能量调度管理方法时，更多是以微电网渗透率(保证分布式电源最大功率输出)和用户失电率(供电可靠性)为主要优化对象和研究内容。但微电网的工程化普及应用，针对社区住宅微电网系统，其微电网供电可靠性得到保证的情况下，其经济性因素是影响商业化和进一步普及的主要因素，因此应当充分考虑影响微电网的经济运行的外部市场环境和自然环境。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法，在充分考虑系统外部动态批发电价对系统经济运行的影响条件下，将光伏-电池微电网的四种工作状态实时无缝切换，达到在兼顾微电网系统的可靠性和自给率的同时，提高微电网系统的经济效益目的。

本发明基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法，包括以下步骤：

1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型如下：

式中：I_PH为光伏电流，单位为A；I₀为二极管模型反向饱和电流，单位为A；a为理想参数因子；R_sh为分流电阻，单位为Ω；R_s为串联电阻，单位为Ω；I_PV为模拟光伏系统供电电流，V_PV为模拟光伏系统供电电压；

2)建立光伏发电系统最大功输出率模型如下：

P_PV,mpp＝max(V_PV,I_PV) (2)

3)光伏发电系统的蓄电池采用锂离子电池，在考虑锂离子电池的荷电状态下，建立电池的电压与电流之间的方程关系如下：

式中：V为锂离子电池的电压，单位为V；E₀为锂离子电池的开路电压，单位为V；K为偏振常数，单位为V/Ah；Q为锂离子电池的容量；∫it为累计充电电量；A为指数区域振幅，单位为V；i为锂离子电池的电流；i^*为过滤电流；R为内部电阻；B为指数区时间常数的倒数；

4)用标准充放电次数测算锂离子电池的寿命，锂离子电池充放电次数与充放电深度之间的关系如下：

式中：N为锂离子电池充放电次数，DOD表示锂离子电池充放电深度，c、m、d为通过拟合确定的参数；

根据充放电深度的标准，建立充放电次数与锂离子电池的循环使用寿命关系的方程：

式中:N_st为标准条件下的检测循环次数；N_red单位年内锂离子电池的充放电次数；DOD_i为第i次循环充放电中锂离子电池充放电深度；DOD_st为标准检测条件下的充放电深度；R_i取值为周期数，一般取值0.5和1；

将循环次数计算所得L_cycle与产品标准寿命L_cal进行比较，为保证系统供电可靠性，锂离子电池寿命取其小值：

L＝min(L_cycle,L_cal) (7)

5)建立光伏-电池微电网系统的总经济收益模型R_y为：

R_y＝R_EX,y+R_ER,y+R_PS,y (8)

其中：R_ER,y是由光伏、电池储能电力源的接入，减少从电网购电，带来的经济收益；M为单位年内小时数；EL_r,t是动态市场电价；P_L,t为t时刻用户负载，P_Gim,t为t时刻电网输出的电量；

R_EX,y是光伏-电池系统输出电能获得的经济收益，P_Gex,t为t时刻电网购入电量；EL_w,t是单位电量实时批发动态电价，即光伏-电池系统将额外电能向电网售出的电价；

R_PS,y是由光伏-电池微电网系统中的电池储能系统根据市场电价和用户负载需求，进行峰值调节获得的经济收益，R_PS,y＝(max(P_L,t)-max(P_Gim,t))·GF_PS，GF_PS为单位电量每年因峰值调节获得的经济收益；

P_Gim,t和P_Gex,t的约束条件如下：

P_G,t是电网向光伏-电池微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；

6)建立光伏-电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型：

式中：C_inv为系统建设投资成本；C_mai,y为运行维护成本，C_rep,y为置换成本；R_y为系统总收益；d_r为折现率；T是指光伏系统的标准使用寿命，T的设定取值为25年；其中：

C_inv＝UIC_battery·CAP_battery+UIC_PV·CAP_PV (12)

式中：UIC_battery为单位电池容量成本；CAP_battery为电池储能容量；UIC_PV为单位光伏容量成本；CAP_PV为光伏电力源容量。

其中，在系统全生命周期内，由于电池系统的使用寿命低于光伏系统的使用寿命，因此电池系统存在置换成本，其置换费用与电池系统投资成本一致；另外光伏-电池微电网系统还存在运行维护成本，设定每年运行维护成本不变，即：

C_rep,y＝UIC_battery·CAP_battery·r_rep,bactery+UIC_PV·CAP_PV·r_rep,PV (13)

式中：r_rep,battery为全生命周期内，电池储能系统运行维护参数因子；r_rep,PV为全生命周期内，光伏系统运行维护参数因子；

最高自给率SSR的模型如下：

M为单位年内小时数，一年中M设定取值为8760小时；

对上述最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型求解，找出Pareto最优解；

7)在考虑微电网系统外部动态批发电价的基础上，结合负载功率P_L,t与光伏功率P_PV,t的关系，根据输入的决策变量EL_r,L与EL_r,H，确定P_G,t与P_B,t的功率数值，所述决策变量EL_r,H和EL_r,L分别表示动态市场零售电价高低两个决策变量，通过将动态市场电价EL_r,t与EL_r,H、EL_r,L比较，控制光伏-电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在以下工作状态之间切换：

①当地区动态市场电价EL_r,t低于EL_r,L时，即EL_r,t＜EL_r,L时，让主网全部承担用户负载；并使蓄能电池单元处于荷电状态，且以最大充电功率P_Mchar,t进行快速充电，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤0

P_PV,t+P_B,t≥0

P_G,t是电网与微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；

P_B,t是蓄能电池单元的荷电功率，当蓄能电池单元处于放电状态时，为正值，当蓄电池单元处于充电状态时，为负值；

η_inv表示直流母线和交流母线之间的逆变器转化效率，取数值为0.95；

P_char,t表示蓄电池单元的荷电状态的数值；

②当地区动态市场电价EL_r,t高于EL_r,H时，即EL_r,t＞EL_r,L时，由蓄能电池单元和光伏电力源承担用户负载，蓄能电池单元处于放电状态，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤P_Mdisc,t

P_PV,t+P_B,t≥0

P_Mdisc,t表示蓄电池处于放电状态时的最小值，即下限值；

P_Mchar,t表示蓄电池处于充电状态时的最大值，即上限值；

③当地区动态市场电价EL_r,t在EL_r,H、EL_r,L之间时，即EL_r,L≤EL_r,t≤EL_r,H时，蓄能电池单元工作在荷电状态下，但蓄能电池单元不一定在最大充电功率P_Mchar,t下进行快速充电，而是由光伏系统在满足负载时，将额外的功率用于对蓄能电池单元充电，即满足P_Mchart≤P_B,t≤0，在该状态下存在以下两种约束情况：

情况1：P_B,t+P_PV,t≥0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t≥0，电能总是从直流母线向交流母线输出，同时锂电池充电只能来自于光伏电力源，不会来自电网,约束条件为：(P_B,t+P_PV,t)·η_inv＝P_L,t-P_G,t；

情况2：P_B,t+P_PV,t＜0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t＜0，电能可以从交流母线向直流母线输出，由于光伏系统供电功率不能满足蓄电池在最大荷电功率下充电，主网在满足用户负载的情况下，与光伏系统一起为蓄电池系统进行充电,约束条件为：P_B,t+P_PV,t＝(P_L,t-P_G,t)·η_inv。

本发明的有益效果：

本发明基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法，能够在兼顾微电网系统的可靠性和自给率的同时，提高微电网系统的经济效益。

附图说明

图1为光伏-电池储能微电网总体系统结构图；

图2为光伏系统的单二极管模型图；

图3为锂离子电池模型的等效电路图；

图4为蓄电池充放电次数与充放电深度之间的关系；

图5为微电网多目标动态优化调度的流程框图；

图6为基于动态批发市价的调度运行策略SSR-NPV关系图；

图7为基于动态批发市价的能量调度运行策略流程简图；

图8为基于动态批发市价的调度运行策略CAP_battery-NPV关系图；

图9为基于动态批发市价的调度运行策略与传统能量管理调度策略对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图所示，本实施例基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法，包括以下步骤：

1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型。光伏发电系统的输出功率主要取决于光照强度和温度，如图2所示，本实施例中采用的光伏电流等效模型为单二极管模型，具体如下：

式中：I_PH为光伏电流，单位为A；I₀为二极管模型反向饱和电流，单位为A；a为理想参数因子；R_sh为分流电阻，单位为Ω；R_s为串联电阻，单位为Ω。I_PV为模拟光伏系统供电电流，V_PV为模拟光伏系统供电电压。

2)建立光伏发电系统最大功输出率模型如下：

P_PV,mpp＝max(V_PV,I_PV) (2)

采用最大功率点跟踪控制(MPPT)能保证光伏发电系统最大功率输出，本实施例中选取光伏组件型号No.is STP255-20/Wd，其最大输出功率为255KW，光伏组件参数如表1所述。

表1光伏单二极管模型中表征参数

3)光伏发电系统的蓄电池采用锂离子电池，在考虑锂离子电池的荷电状态下，建立电池的电压与电流之间的方程关系如下，其等效电路如下图3所示。

式中：V为锂离子电池的电压，单位为V；E₀为锂离子电池的开路电压，单位为V；K为偏振常数，单位为V/Ah；Q为锂离子电池的容量；∫it为累计充电电量；A为指数区域振幅，单位为V；i为锂离子电池的电流；i^*为过滤电流；R为内部电阻；B为指数区时间常数的倒数。

此外，锂离子电池相关参数总结如下表2所示。

表2锂离子电池模型参数表

4)用标准充放电次数测算锂离子电池的寿命，电池寿命和充放电深度之间的关系如下图4所示，锂离子电池充放电次数与充放电深度之间的关系如下：

式中：N为锂离子电池充放电次数，DOD表示锂离子电池充放电深度，c、m、d为通过拟合确定的参数；

根据充放电深度的标准，建立充放电次数与锂离子电池的循环使用寿命关系的方程：

式中:N_st为标准条件下的检测循环次数；N_red为单位年内锂离子电池的充放电次数；DOD_i为第i次循环充放电中锂离子电池充放电深度；DOD_st为标准检测条件下的充放电深度；R_i取值为周期数，一般取值0.5和1；

将循环次数计算所得L_cycle与产品标准寿命L_cal进行比较，为保证系统供电可靠性，锂离子电池寿命取其小值：

L＝min(L_cycle,L_cal) (7)

5)建立光伏-电池微电网系统的总经济收益模型R_y为：

R_y＝R_EX,y+R_ER,y+R_PS,y (8)

其中：R_ER,y是由光伏、电池储能电力源的接入，减少从电网购电，带来的经济收益，M为一年内小时数，本实施例中取M＝8760(一年365天乘以每天24小时等于8760个小时)；P_L,t为t时刻用户负载功率，P_Gim,t为t时刻电网输出的电量；

R_EX,y是光伏-电池系统输出电能获得的经济收益，P_Gex,t为t时刻电网购入电量；

R_PS,y是由光伏-电池微电网系统中的电池储能系统根据市场电价和用户负载需求，进行峰值调节获得的经济收益，R_PS,y＝(max(P_L,t)-max(P_Gim,t))·GF_PS，GF_PS为单位电量每年因峰值调节获得的经济收益；

P_Gim,t和P_Gex,t的约束条件如下：

6)建立光伏-电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型：

式中：C_inv为系统建设投资成本；C_mai,y为运行维护成本，C_rep,y为置换成本；R_y为系统总收益；d_r为折现率；T是指光伏组件的使用寿命，现有国家标准规定的光伏组件的使用寿命为T＝25年，当然根据国家标准的改变，光伏组件的标准使用寿命还可为其它值。

关于光伏-电池微电网系统中光伏系统和电池系统的成本参数如下表3所示。

表3光伏-电池微电网系统各模块成本

表3所示成本参数包括逆变器、控制器等元器件的安装和运行维护成本。即光伏-电池微电网系统中所有组件成本均包含在电池系统或者光伏系统中，因此光伏-电池系统总成本即等于电池系统成本加上光伏系统成本，其计算如式(12)所示：

C_inv＝UIC_battery·CAP_battery+UIC_PV·CAP_PV (12)

式中：UIC_battery为单位电池容量成本；CAP_battery为电池储能容量；UIC_PV为单位光伏容量成本；CAP_PV为光伏电力源容量。

其中，在系统全生命周期内，电池系统由于寿命低于光伏寿命周期，存在置换成本，其置换费用与电池系统投资成本一致。另外针对运行维护成本的计算，这里为便于计算，设定每年运行维护成本不变，即：

C_rep,y＝UICbatter_y·CAP_battery·r_rep,battery+UIC_PV·CAP_PV·r_rep,PV (13)

式中：r_rep,battery为全生命周期内，电池储能系统运行维护参数因子；r_rep,PV为全生命周期内，光伏系统运行维护参数因子。

自给率SSR表示用户电力需求中微电网供电的比例，最高自给率SSR如下：

对上述最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型求解，找出Pareto最优解。本实施例中具体采用基于非支配排序多目标遗传算法(NSGA-II)对最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型进行求解，该遗传算法来自MATLAB的全局优化工具箱，根据求解效率和求解精度对算法的参数配置如下表4所示，该算法的分解迭代流程如图5所示。

表4多目标遗传算法参数配置表

7)在考虑微电网系统外部动态批发电价的基础上，结合负载功率P_L，t与光伏功率P_PV,t的关系，根据输入的决策变量EL_r,L与EL_r,H，确定P_G,t与P_B,t的功率数值，所述决策变量EL_r,H和EL_r,L分别表示动态市场零售电价高低两个决策变量，通过将动态市场电价EL_r,t与EL_r,H、EL_r,L比较，控制光伏-电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在以下工作状态之间切换：

①当地区动态市场电价EL_r,t低于EL_r,L时，即EL_r,t＜EL_r,L时，让主网全部承担用户负载；并使蓄能电池单元处于荷电状态，且以最大充电功率P_Mchar,t进行快速充电，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤0

P_PV,t+P_B,t≥0

②当地区动态市场电价EL_r,t高于EL_r,H时，即EL_r,t＞EL_r,L时，由蓄能电池单元和光伏电力源承担用户负载，蓄能电池单元处于放电状态，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤P_Mdisc,t

P_PV,t+P_B,t≥0

③当地区动态市场电价EL_r,t在EL_r,H、EL_r,L之间时，即EL_r,L≤EL_r,t≤EL_r,H时，蓄能电池单元工作在荷电状态下，但蓄能电池单元不一定在最大充电功率P_Mchar,t下进行快速充电，而是由光伏系统在满足负载时，将额外的功率用于对蓄能电池单元充电，即满足P_Mchart≤P_B,t≤0，在该状态下存在以下两种约束情况：

情况1：P_B,t+P_PV,t≥0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t≥0，电能总是从直流母线向交流母线输出，同时锂电池充电只能来自于光伏电力源，不会来自电网；因此满足(P_B,t+P_PV,t)·η_inv＝P_L,t-P_G,t；

情况2：P_B,t+P_PV,t＜0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t＜0，电能可以从交流母线向直流母线输出，由于光伏系统供电功率不能满足蓄电池在最大荷电功率下充电，主网在满足用户负载的情况下，与光伏系统同时为蓄电池系统进行充电，因此有约束条件：P_B,t+P_PV,t＝(P_L,t-P_G,t)·η_inv。

步骤1)中光伏电流等效电路模型和步骤2)中光伏发电系统最大功输出率模型涉及能量调度管理策略中的P_PV,t(P_PV,t为光伏系统的输出功率)以保证系统无论处于何种状态，光伏系统都处于最大功率跟踪控制状态，保证最大功率输出；步骤3中建立光伏发电系统的蓄电池的电压与电流之间的方程关系涉及P_char,t，P_char,t表示蓄电池单元的荷电状态；步骤4中用标准充放电次数测算锂离子电池的寿命，测算出的锂离子电池寿命如表3所示取值为15年，小于光伏系统寿命25年，系统以25年为寿命周期，因此锂离子电池需要计算置换成本(C_rep,y为置换成本)，用于计算系统的收益(NPV)；步骤6)建立光伏-电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型，是表达基于动态批发市价的能量调度运行策略的两个目标函数模型。

图7是基于动态批发市价的能量调度运行策略流程简图，其展示出了控制光伏-电池微电网系统中蓄能电池单元在几种工作状态之间切换的流程关系。系统以t-1电池状态SOC_t-1、负载功率P_L,t、光伏功率P_PV,t和市场EL_r,t作为系统的输入，通过功率供需关系计算锂离子电池储能系统充放电功率，结合决策变量EL_H,t、EL_L,t与市场电价EL_r,t的关系，对系统的四种工作状态进行无缝切换，以锂离子电池储能系统和电网的工作状态P_B,t和P_G,t确定整体系统运行方案。其中，无论在任意工作状态都需要尽可能减少用户从电网购电，即min(|P_G,t|)，以使微电网系统获得最大的经济效益(NPV取最大)；同样无论在任意工作状态都需要尽可能减少用户从电网购电，即min(|P_G,t|)，增加满足用户负载需求中微电网系统的供电比例，即系统获得最高的自给率(SSR取最高)。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于动态批发市价的光伏-电池微电网能量调度管理方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)设计光伏发电系统的光伏电流等效电路模型如下：

式中：I_PH为光伏电流，单位为A；I₀为二极管模型反向饱和电流，单位为A；a为理想参数因子；R_sh为分流电阻，单位为Ω；R_s为串联电阻，单位为Ω；I_PV为模拟光伏系统供电电流，V_PV为模拟光伏系统供电电压；

2)建立光伏发电系统最大功输出率模型如下：

P_PV,mpp＝max(V_PV,I_PV) (2)

3)光伏发电系统的蓄电池采用锂离子电池，在考虑锂离子电池的荷电状态下，建立电池的电压与电流之间的方程关系如下：

式中：V为锂离子电池的电压，单位为V；E₀为锂离子电池的开路电压，单位为V；K为偏振常数，单位为V/Ah；Q为锂离子电池的容量量；∫it为累计充电电量；A为指数区域振幅，单位为V；i为锂离子电池的电流；i^*为过滤电流；R为内部电阻；B为指数区时间常数的倒数。

4)用标准充放电次数测算锂离子电池的寿命，锂离子电池充放电次数与充放电深度之间的关系如下：

式中：N为锂离子电池充放电次数，DOD表示锂离子电池充放电深度，c、m、d为通过拟合确定的参数；

根据充放电深度的标准，建立充放电次数与锂离子电池的循环使用寿命关系的方程：

式中:N_st为标准条件下的检测循环次数；N_red单位年内锂离子电池的充放电次数；DOD_i为第i次循环充放电中锂离子电池充放电深度；DOD_st为标准检测条件下的充放电深度；R_i取值为周期数，一般取值0.5和1；

将循环次数计算所得L_cycle与产品标准寿命L_cal进行比较，为保证系统供电可靠性，锂离子电池寿命取其小值：

L＝min(L_cycle,L_cal) (7)

5)建立光伏-电池微电网系统的总经济收益模型R_y为：

R_y＝R_EX,y+R_ER,y+R_PS,y (8)

其中：R_ER,y是由光伏、电池储能电力源的接入，减少从电网购电，带来的经济收益；M为单位年内小时数，一年中M设定取值为8760小时；EL_r,t是动态市场电价；P_L,t为t时刻用户负载，P_Gim,t为t时刻电网输出的电量；

R_EX,y是光伏-电池系统输出电能获得的经济收益，P_Gex,t为t时刻电网购入电量；EL_w,t是单位电量实时批发动态电价，即光伏-电池系统将额外电能向电网售出的电价；

R_PS,y是由光伏-电池微电网系统中的电池储能系统根据市场电价和用户负载需求，进行峰值调节获得的经济收益，R_PS,y＝(max(P_L,t)-max(P_Gim,t))·GF_PS，GF_PS为单位电量每年因峰值调节获得的经济收益；

P_Gim,t和P_Gex,t的约束条件如下：

P_G,t是电网向光伏-电池微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；

6)建立光伏-电池微电网系统最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型：

式中：C_inv为系统建设投资成本；C_mai,y为运行维护成本，C_rep,y为置换成本；R_y为系统总收益；d_r为折现率；T是指光伏系统的标准使用寿命，T的设定取值为25年；其中：

C_inv＝UIC_battery·CAP_battery+UIC_PV·CAP_PV (12)

式中：UIC_battery为单位电池容量成本；CAP_battery为电池储能容量；UIC_PV为单位光伏容量成本；CAP_PV为光伏电力源容量。

其中，在系统全生命周期内，由于电池系统的使用寿命低于光伏系统的使用寿命，因此电池系统存在置换成本，其置换费用与电池系统投资成本一致；另外光伏-电池微电网系统还存在运行维护成本，设定每年运行维护成本不变，即：

C_rep,y＝UIC_battery·CAP_battery·r_rep,battery+UIC_PV·CAP_PV·r_rep,PV (13)

式中：r_rep,battery为全生命周期内，电池储能系统运行维护参数因子；r_rep,PV为全生命周期内，光伏系统运行维护参数因子；

最高自给率SSR的模型如下：

M为单位年内小时数，一年中M设定取值为8760小时；

对上述最高经济收益NPV和最高自给率SSR的模型求解，找出Pareto最优解；

7)在考虑微电网系统外部动态批发电价的基础上，结合负载功率P_L,t与光伏功率P_PV,t的关系，根据输入的决策变量EL_r,L与EL_r,H，确定P_G,t与P_B,t的功率数值，所述决策变量EL_r,H和EL_r,L分别表示动态市场零售电价高低两个决策变量，通过将动态市场电价EL_r,t与EL_r,H、EL_r,L比较，控制光伏-电池微电网系统中由锂电池组成的蓄能电池单元在以下工作状态之间切换：

①当地区动态市场电价EL_r,t低于EL_r,L时，即EL_r,t＜EL_r,L时，让主网全部承担用户负载；并使蓄能电池单元处于荷电状态，且以最大充电功率P_Mchar,t进行快速充电，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤0

P_PV,t+P_B,t≥0

P_L,t为用户用电需求的负载功率；

P_PV,t为光伏系统的输出功率；

P_G,t是电网与微电网系统的交换功率，当电网向微电网输电时，为正值，当微电网向电网售电，为负值；

P_B,t是蓄能电池单元的荷电功率，当蓄能电池单元处于放电状态时，为正值，当蓄电池单元处于充电状态时，为负值；

η_inv表示直流母线和交流母线之间的逆变器转化效率，取数值为0.95；

P_char,t表示蓄电池单元的荷电状态的数值；

②当地区动态市场电价EL_r,t高于EL_r,H时，即EL_r,t＞EL_r,L时，由蓄能电池单元和光伏电力源承担用户负载，蓄能电池单元处于放电状态，并确定光伏-电池微电网系统在该工作状态下的约束条件为：

(P_PV,t+P_char,t)·η_inv+P_G,t＝P_L,t

P_Mchar,t＜P_B,t≤P_Mdisc,t

P_PV,t+P_B,t≥0

P_Mdisc,t表示蓄电池处于放电状态时的最小值，即下限值；

P_Mchar,t表示蓄电池处于充电状态时的最大值，即上限值；

③当地区动态市场电价EL_r,t在EL_r,H、EL_r,L之间时，即EL_r,L≤EL_r,t≤EL_r,H时，蓄能电池单元工作在荷电状态下，但蓄能电池单元不一定在最大充电功率P_Mchar,t下进行快速充电，而是由光伏系统在满足负载时，将额外的功率用于对蓄能电池单元充电，即满足P_Mchart≤P_B,t≤0，在该状态下存在以下两种约束情况：

情况1：P_B,t+P_PV,t≥0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t≥0，电能总是从直流母线向交流母线输出，同时锂电池充电只能来自于光伏电力源，不会来自电网,约束条件为：(P_B,t+P_PV,t)·η_inv＝P_L,t-P_G,t；

情况2：P_B,t+P_PV,t＜0：

在这种运行状态下满足P_PV,t+P_B,t＜0，电能可以从交流母线向直流母线输出，由于光伏系统供电功率不能满足蓄电池在最大荷电功率下充电，主网在满足用户负载的情况下，与光伏系统一起为蓄电池系统进行充电,约束条件为：P_B,t+P_PV,t＝(P_L,t-P_G,t)·η_inv。