CN114069669A - 一种共享储能运行模式控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种共享储能运行模式控制方法。控制方法包括下述步骤：将一年划分为t个时间段，并且在第i个时间段内确定共享储能可以运行的模式；在每个时间段内，对共享储能可以运行的模式进行经济建模，以获得最大经济收益作为目标函数选择运行模式计算各个模式所需的容量w_k以及收益v_k。本发明专利综合考虑共享储能的容量、经济性以及各个时间段内运行模式的情况，确定共享储能在各个时间段内要获取最大收益所运行的模式组合，计算量小，效率较高。

Description

一种共享储能运行模式控制方法

技术领域：

本发明涉及一种电池储能控制技术领域，具体涉及一种共享储能运行模式控制方法。

背景技术：

储能是促进可再生能源高效利用、支撑能源互联网建设的关键技术之一。可再生能源的装机规模与发电量均持续快速增长，其在实际生产应用中逐渐取得了效果，但可再生能源发电具有间歇性、波动性和随机性，导致电力系统的灵活调节能力面临更高的要求，电能质量面临更大的挑战。此外，负荷的多样性和随机性也造成了电力系统实时功率平衡难度的增加。而储能对促进可再生能源的消纳，减少大量可再生能源并网对电网带来的影响，提高电力系统运行的灵活性、提高电能质量具有重要意义。储能的应用服务模式众多，当前储能技术在发电侧、电网侧和用户侧都有示范应用，但储能系统的投资规模大、投资回报周期长，多数储能用户并不具备建设储能系统的能力，且由于缺乏成熟的商业模式，储能系统投资商也未获取理想的收益，这些都限制了储能系统发展，储能仍然面临成本偏高、商业模式不成熟的发展瓶颈，而共享思维有可能帮助储能突破此瓶颈。

共享储能是在共享经济快速发展的趋势下产生的新型储能投资理念，共享储能在减少投资成本、发挥储能效益与价值以及方便服务用户等方面具有较高的发展潜力。然而共享储能运行于多个模式，如何选择其运行的模式对共享储能电站的收益具有重要意义，运行模式选择的不合理，可能造成共享储能电站盈利的下降，而运行模式选择的合理，则会进一步提升其盈利空间，此外，由于共享储能电站运行模式很多，进行运行模式控制较为复杂。

发明内容：

本发明考虑共享储能运行模式选择过程的动态变化情况，将进行多阶段决策的共享储能规划问题分为一系列互相联系的单阶段问题，研究运行模式选择过程逐段演变的前后联系，将问题逐个解决，计算量小，能够提高求解效率。

该方法首先将一年划分为几个时间段，并且在每个时间段内确定共享储能运行的模式；然后在每个时间段内，对共享储能可以运行的模式进行经济建模；最后充分考虑经济建模后各个模式所需的容量以及带来的收益，求得共享储能在各个时间段运行的模式。具体技术方案如下：

一种共享储能运行模式控制方法，包括下述步骤：

步骤1：将一年划分为t个时间段，并且在第i个时间段内确定共享储能可以运行的模式；

步骤2：在每个时间段内，对共享储能可以运行的模式进行经济建模，以获得最大经济收益作为目标函数选择运行模式计算各个模式所需的容量w_k以及收益v_k。

优选方案，所述步骤1中运行的模式包括：调峰、调频、减少弃光、减少弃风、峰谷套利。

进一步优选，所述步骤2中调峰模式经济模型计算公式如下：

R₁＝ρ₁NP_tft_tfD_d,c，

式中，ρ₁代表调峰模式付给共享储能电站的比例，R₁代表共享储能调峰补偿收益，N为共享储能服务于调峰天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调峰的天数，P_tf为共享储能调峰调节出力，t_tf为调峰补偿时间，D_d,c为调峰补偿标准；

调频模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₂代表调频模式付给共享储能电站的比例，R₂代表共享储能调频补偿收益，N为共享储能服务于调频天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调频的天数，P_tp为共享储能调频调节可用容量，t_tp为全天调频补偿时间，M为全天共享储能调频动作次数，K_P为共享储能每次调频动作时的调节性能指标，E_tp为调频补偿标准；

减少弃光模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₃代表减少弃光模式付给共享储能电站的比例，R₃代表共享储能减少弃光收益，N为共享储能服务于减少弃光天数，D_s为光伏上网电价，t₁、t₂为某日弃光起、止时间，f_s(t)为t时刻共享储能存储弃光的功率；

减少弃风模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₄代表减少弃风模式付给共享储能电站的比例，R₄代表共享储能减少弃风收益，N为共享储能服务于减少弃风天数，D_w为风电上网电价，t₃、t₄为某日弃风起、止时间，f_w(t)为t时刻共享储能存储弃风的功率；

峰谷套利模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₅代表峰谷套利模式付给共享储能电站的比例，R₅代表峰谷套利收益，N为共享储能服务于峰谷套利天数，n为分时电价时段数，D_d,i为第i时段共享储能放电电价，P_d,i为第i时段共享储能放电功率，D_c,i为第i时段共享储能充电电价，P_c,i为第i时段共享储能充电功率，Δt_i为第i时段的时间间隔。

再进一步，所述步骤2中各个模式所需的容量w_k以及收益v_k计算方法如下：

充分考虑经济建模后各个模式所需储能的容量w_k以及带来的收益v_k，并且需要明确共享储能总容量W，从后往前依次选择是否选择运行于该模式，若推导过程中共享储能剩余容量小于该模式所需容量，则必定不运行于该模式；

步骤2.1：在子问题Z₁中，选择是否选择运行于第n个模式，若选择不运行于第n个模式，第n个模式收益为0，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去0，若选择运行于第n个模式，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益加上第n个模式运行的收益v_n，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去第n个模式运行的容量w_n；

步骤2.2:在子问题Z₂中，选择是否运行于第n-1个模式，若选择不运行于第n-1个模式，则共享储能的收益等于前n-2个模式运行的收益加上后面第n个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个模式运行前共享储能容量减去0，若选择服务第n-1个运行模式，则共享储能的收益等于前n-2个运行模式中服务的收益加上第n-1个运行模式的收益v_n-1再加上后面第n个运行模式的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个运行模式前共享储能容量减去第n-1个运行模式的容量w_n-1；

步骤2.3：依次向前推，推到Z_n，选择是否运行于第1个模式，若选择不运行于第1个模式，则共享储能的收益等于后面运行模式中服务的收益，若选择运行于第1个模式，则共享储能的收益等于第1个运行模式的收益v₁再加上后面运行模式中的收益；

步骤2.4：共享储能电站运行模式控制在完成步骤2.3后，选择在不超过共享储能容量的情况下能获得最大收益的运行模式。

与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明专利综合考虑共享储能的容量、经济性以及各个时间段内运行模式的情况，确定共享储能在各个时间段内要获取最大收益所运行的模式，计算过程将要考虑多个运行模式进行多阶段决策的共享储能规划问题分为一系列互相联系的单阶段问题，计算量小，效率较高。

附图说明：

图1是本发明运行模式控制方法流程示意图。

具体实施方式：

实施例：

下面将结合本申请实施例，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整描述。

本发明运行模式控制方法流程如图1所示，包括下述步骤：

步骤1：将一年按季节划分为4个时间段，在每个时间段内确定共享储能可以运行的模式包括：调峰、调频、减少弃光、减少弃风、峰谷套利；

步骤2：在每个时间段内，对共享储能可以运行的模式进行经济建模，以获得最大经济收益作为目标函数选择运行模式计算各个模式所需的容量w_k以及收益v_k。

优选方案，所述步骤1中运行的模式包括：调峰、调频、减少弃光、减少弃风、峰谷套利。

进一步优选，所述步骤2中调峰模式经济模型计算公式如下：

R₁＝ρ₁NP_tft_tfD_d,c，

式中，ρ₁代表调峰模式付给共享储能电站的比例，R₁代表共享储能调峰补偿收益，N为共享储能服务于调峰天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调峰的天数，P_tf为共享储能调峰调节出力，t_tf为调峰补偿时间，D_d,c为调峰补偿标准；

调频模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₂代表调频模式付给共享储能电站的比例，R₂代表共享储能调频补偿收益，N为共享储能服务于调频天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调频的天数，P_tp为共享储能调频调节可用容量，t_tp为全天调频补偿时间，M为全天共享储能调频动作次数，K_P为共享储能每次调频动作时的调节性能指标，E_tp为调频补偿标准；

减少弃光模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₃代表减少弃光模式付给共享储能电站的比例，R₃代表共享储能减少弃光收益，N为共享储能服务于减少弃光天数，D_s为光伏上网电价，t₁、t₂为某日弃光起、止时间，f_s(t)为t时刻共享储能存储弃光的功率；

减少弃风模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₄代表减少弃风模式付给共享储能电站的比例，R₄代表共享储能减少弃风收益，N为共享储能服务于减少弃风天数，D_w为风电上网电价，t₃、t₄为某日弃风起、止时间，f_w(t)为t时刻共享储能存储弃风的功率；

峰谷套利模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₅代表峰谷套利模式付给共享储能电站的比例，R₅代表峰谷套利收益，N为共享储能服务于峰谷套利天数，n为分时电价时段数，D_d,i为第i时段共享储能放电电价，P_d,i为第i时段共享储能放电功率，D_c,i为第i时段共享储能充电电价，P_c,i为第i时段共享储能充电功率，Δt_i为第i时段的时间间隔。

再进一步，所述步骤2中各个模式所需的容量w_k以及收益v_k计算方法如下：

充分考虑经济建模后各个模式所需储能的容量w_k以及带来的收益v_k，并且需要明确共享储能总容量W，从后往前依次选择是否选择运行于该模式，若推导过程中共享储能剩余容量小于该模式所需容量，则必定不运行于该模式；

步骤2.1：在子问题Z₁中，选择是否选择运行于第n个模式，若选择不运行于第n个模式，第n个模式收益为0，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去0，若选择运行于第n个模式，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益加上第n个模式运行的收益v_n，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去第n个模式运行的容量w_n；

步骤2.2:在子问题Z₂中，选择是否运行于第n-1个模式，若选择不运行于第n-1个模式，则共享储能的收益等于前n-2个模式运行的收益加上后面第n个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个模式运行前共享储能容量减去0，若选择服务第n-1个运行模式，则共享储能的收益等于前n-2个运行模式中服务的收益加上第n-1个运行模式的收益v_n-1再加上后面第n个运行模式的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个运行模式前共享储能容量减去第n-1个运行模式的容量w_n-1；

步骤2.3：依次向前推，推到Z_n，选择是否运行于第1个模式，若选择不运行于第1个模式，则共享储能的收益等于后面运行模式中服务的收益，若选择运行于第1个模式，则共享储能的收益等于第1个运行模式的收益v₁再加上后面运行模式中的收益；

步骤2.4：共享储能电站运行模式控制在完成步骤2.3后，选择在不超过共享储能容量的情况下能获得最大收益的运行模式组合。

Claims (4)

1.一种共享储能运行模式控制方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将一年划分为t个时间段，并且在第i个时间段内确定共享储能可以运行的模式；

步骤2：在每个时间段内，对共享储能可以运行的模式进行经济建模，以获得最大经济收益作为目标函数选择运行模式计算各个模式所需的容量w_k以及收益v_k。

2.根据权利要求1所述一种共享储能运行模式控制方法，其特征在于，所述步骤1中运行的模式包括：调峰、调频、减少弃光、减少弃风、峰谷套利。

3.根据权利要求2所述一种共享储能运行模式控制方法，其特征在于，所述步骤2中调峰模式经济模型计算公式如下：

R₁＝ρ₁NP_tft_tfD_d,c，

式中，ρ₁代表调峰模式付给共享储能电站的比例，R₁代表共享储能调峰补偿收益，N为共享储能服务于调峰天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调峰的天数，P_tf为共享储能调峰调节出力，t_tf为调峰补偿时间，D_d,c为调峰补偿标准；

调频模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₂代表调频模式付给共享储能电站的比例，R₂代表共享储能调频补偿收益，N为共享储能服务于调频天数，若之前将一年按季节划分为春夏秋冬四个时间段，则N为一个时间段90天内共享储能服务于调频的天数，P_tp为共享储能调频调节可用容量，t_tp为全天调频补偿时间，M为全天共享储能调频动作次数，K_P为共享储能每次调频动作时的调节性能指标，E_tp为调频补偿标准；

减少弃光模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₃代表减少弃光模式付给共享储能电站的比例，R₃代表共享储能减少弃光收益，N为共享储能服务于减少弃光天数，D_s为光伏上网电价，t₁、t₂为某日弃光起、止时间，f_s(t)为t时刻共享储能存储弃光的功率；

减少弃风模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₄代表减少弃风模式付给共享储能电站的比例，R₄代表共享储能减少弃风收益，N为共享储能服务于减少弃风天数，D_w为风电上网电价，t₃、t₄为某日弃风起、止时间，f_w(t)为t时刻共享储能存储弃风的功率；

峰谷套利模式经济模型计算公式如下：

式中，ρ₅代表峰谷套利模式付给共享储能电站的比例，R₅代表峰谷套利收益，N为共享储能服务于峰谷套利天数，n为分时电价时段数，D_d,i为第i时段共享储能放电电价，P_d,i为第i时段共享储能放电功率，D_c,i为第i时段共享储能充电电价，P_c,i为第i时段共享储能充电功率，Δt_i为第i时段的时间间隔。

4.根据权利要求3所述一种共享储能运行模式控制方法，其特征在于，所述步骤2中各个模式所需的容量w_k以及收益v_k计算方法如下：

充分考虑经济建模后各个模式所需储能的容量w_k以及带来的收益v_k，并且需要明确共享储能总容量W，从后往前依次选择是否选择运行于该模式，若推导过程中共享储能剩余容量小于该模式所需容量，则必定不运行于该模式；

步骤2.1：在子问题Z₁中，选择是否选择运行于第n个模式，若选择不运行于第n个模式，第n个模式收益为0，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去0，若选择运行于第n个模式，则共享储能的收益等于前n-1个模式运行的收益加上第n个模式运行的收益v_n，再往前推时，共享储能的剩余容量为共享储能总容量减去第n个模式运行的容量w_n；

步骤2.2:在子问题Z₂中，选择是否运行于第n-1个模式，若选择不运行于第n-1个模式，则共享储能的收益等于前n-2个模式运行的收益加上后面第n个模式运行的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个模式运行前共享储能容量减去0，若选择服务第n-1个运行模式，则共享储能的收益等于前n-2个运行模式中服务的收益加上第n-1个运行模式的收益v_n-1再加上后面第n个运行模式的收益，再往前推时，共享储能的剩余容量为选择第n-1个运行模式前共享储能容量减去第n-1个运行模式的容量w_n-1；

步骤2.3：依次向前推，推到Z_n，选择是否运行于第1个模式，若选择不运行于第1个模式，则共享储能的收益等于后面运行模式中服务的收益，若选择运行于第1个模式，则共享储能的收益等于第1个运行模式的收益v₁再加上后面运行模式中的收益；

步骤2.4：共享储能电站运行模式控制在完成步骤2.3后，选择在不超过共享储能容量的情况下能获得最大收益的运行模式组合。

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