CN115099489A - 一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，利用计算机遍历法对所有的功率等级以及容量等级进行经济成本的核算，并推算累计净现值。将所有可能的功率等级及容量等级进行经济上的测算分析，得到所有可能的收益分析，然后选择其中收益率最高的方案。同时在电池特性下降到一定程度后通过增容方式可以减少前期的投资规模，从而获得更高的收益。

Description

一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法
技术领域
本发明涉及一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法。
背景技术
随着生活水平的提高，越来越多的智能化用电设备以及家庭生活用电设备逐渐增多，全球范围内的家庭用电量呈现迅猛上升趋势，与此同时，光伏发电的技术门槛以及发电综合成本逐渐下降，已经可以成为工商业常规用电的替代解决方案。
光伏发电具有搞环保、低碳排放甚至零碳排放的优势，但是与常规电网中的电能相比，具有稳定性差、发电能力起伏波动大的劣势。通过安装光伏伏发电系统自发自用来实现能源的部分的自给自足，但是与此同时，也需要解决白天家用光伏系统发电量大，而夜间基本不再发电的问题。
储能系统的应用场景丰富，可分为电源侧、电网侧和用户侧三类。当前工商业用户侧配置储能系统的商业模式，是利用储能进行峰谷电价差进行套利和容量(需量)费用管理。
为推动用户侧储能，给储能系统的电价套利带来利润空间，政府开始大力推行峰谷电价制度。目前我国省市工业大户基本都实施了峰谷电价制，通过降低夜间低谷期电价、提高白天高峰期电价的策略来鼓励用户分时计划用电，有利于电力公司均衡供应电力，减少发电机组过度启停造成的损耗，降低生产成本，在一定程度上保证电力系统的安全与稳定。截至2022年2月底，已有27个省市区发布新版销售电价表，其中19个省市峰谷电价差超过0.7元/kWh。不同地区的峰谷时段差异较大，一般情况下划分为6个时段，分别为2个高峰、2个平段和1-2个低谷。
目前，工商业用户侧的储能电站容量配置主流策略为“两充两放”，其中一充一放发生在平段及高峰，另一个一充一放在低谷及高峰。该策略除了利用夜间谷段电价以外，还利用白天平段(一般为中午)电价。相对于“一充一放”单位循环次数下更高的收益，“两充两放”可以节省初始容量投资，在牺牲循环寿命的前提下压缩投资回收周期。
传统储能配置往往基于工业配电网能提供的功率等级，以及厂家自身产品拥有的系列进行配置预测，并通过收益率来判断项目是否可行。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提供一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法。
一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，用于工商业储能系统的计算，包括以下部分；
利用计算机遍历法对所有的功率等级以及容量等级进行经济成本的核算，并推算累计净现值，计算方式如下：
Figure BDA0003712256960000021
其中，NPVn为第1年到第N年的净现值，CFn为第n年(n为1到N之间)的现金流，r为折现率，Cint为初始投资；
CFn＝Revn-Cn
其中，Revn为第n年的收益，Cn为第n年的成本；
Cint＝CPCS·PPCS-CBAT·EBAT
其中，CPCS为变流器的单价，PPCS为变流器的功率；CBAT为储能系统的单价，EBAT为储能系统的容量；
Figure BDA0003712256960000031
其中，T为每年的小时8760小时，t为1到8760小时的数，λBAT2G为储能系统向配电网放电的单价，ρPCS为充/放电,EDch，n(t)为第n年t时间的放电电量；λG2BAT为配电网向储能系统充电的单价，ECh，n(t)为第n年t时间的充电电量。EDch，n(t)和ECh，n(t)根据当地的分时峰谷阶段、变流器功率以及当前电池状态决定。
其中Cn为第n年的成本，
Cn＝CO&M，n+Ctax，n
其中，CO&M，n为运维成本，按初始投资的1-2％计算，Ctax，n为储能供能税，按10％的收益收取。
与传统的增加初始容量来解决储能衰减的解决方案不同的是，本系统采取增容的方式来面对储能衰减的问题，系统根据第n年预测第n+1年的电池容量，当电池容量达到以下条件时，对电池进行扩容。
具体的扩容方案如下：
Figure BDA0003712256960000032
其中，
Figure BDA0003712256960000033
为满足项目所需配置的最小容量范围，当预测的第n+1的电池容量低于该值时进行扩容，扩容的最小容量，满足寿命结束期第N年的电池容量正好达到规划所需的最小容量，
此时，扩容的最小容量应为
Figure BDA0003712256960000034
EBAT，N-n为第n年扩容后到第N年的衰减值，原值为负，通过取绝对值为正。
为了最大程度的对所有的可行经济方案进行计算，其中所有可能的功率等级为：最低范围从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最小充电功率，以及所选择厂商能提供的最小变流器功率中选取较大值；最高范围为从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最大充电功率，以及所选择厂商能提供的最大变流器功率中选取较小值。
其中容量等级的计算，以容量/功率比例(E/P比例)来决定，容量等级一般不小于1，不大于4，其中容量等级的可选值为1、1.5、2、2.5、3、3.5或4。
本系统中储能系统的储能方式为两充两放，初始设计容量大于实际的额定工作容量，并在一段时间后进行容量校对以及扩容处理。
有益效果：
本发明提出一种基于经济测算的工商业储能系统容量配置方案，相对于传统配置方案，本方法通过计算机遍历法，将所有可能的功率等级及容量等级进行经济上的测算分析，得到所有可能的收益分析，然后选择其中收益率最高的方案。
另外，传统的工商业侧储能方案为了提升经济效益普遍采用“两充两放”的方法，该种方式虽然会牺牲电池的循环寿命，但会有效的提升经济效益，但该方式会在储能系统在全生命周期的后期阶段，产生尤为严重的电池性能衰减情况，该问题的通过解决方案是增加初期容量，但是本方法相较于前期对电池容量的的额外投资的方式，采取了在电池特性下降到一定程度后通过增容方式来解决容量衰减的问题，可以获得更高的收益。
附图说明
图1是整体计算配置方法的运算过程；
图2是扩容计算时的示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1所示，一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，利用计算机遍历法，将所有可能的功率等级及容量等级进行经济上的累计净现值测算所有可能的功率等级，最低范围从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最小充电功率，以及所选择厂商能提供的最小变流器功率中选取较大值；最高范围为从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最大充电功率，以及所选择厂商能提供的最大变流器功率中选取较小值。
容量等级，以容量/功率比例(E/P比例)来决定，容量等级一般不小于1，不大于4，可从(1、1.5、2、2.5、3、3.5、4中选择全部或适合工商业配电网的)。
累计净现值测算，计算方式如下：
Figure BDA0003712256960000051
其中，NPVn为第1年到第N年的净现值，CFn为第n年(n为1到N之间)的现金流，r为折现率，Cint为初始投资。
CFn＝Revn-Cn
其中，Revn为第n年的收益，Cn为第n年的成本。
Cint＝CPCS·PPCS-CBAT·EBAT
其中，CPCS为变流器的单价，PPCS为变流器的功率；CBAT为储能系统的单价，EBAT为储能系统的容量。
Figure BDA0003712256960000061
其中，T为每年的小时8760小时，t为1到8760小时的数，λBAT2G为储能系统向配电网放电的单价，ρPCS为充/放电,EDch，n(t)为第n年t时间的放电电量；λG2BAT为配电网向储能系统充电的单价，ECh，n(t)为第n年t时间的充电电量。EDch，n(t)和ECh，n(t)根据当地的分时峰谷阶段、变流器功率以及当前电池状态决定。
Cn＝CO&M，n+Ctax，n
其中，CO&M，n为运维成本，一般来说按初始投资的1-2％计算，Ctax，n为储能供能税，按10％的收益收取。
扩容方案如下：
根据第n年预测第n+1年的电池容量，当电池容量达到以下条件时，对电池进行扩容：
Figure BDA0003712256960000062
其中，
Figure BDA0003712256960000063
为满足项目所需配置的最小容量范围，当预测的第n+1的电池容量低于该值时进行扩容，扩容的最小容量，满足寿命结束期第N年的电池容量正好达到规划所需的最小容量，如下图2所示给出：
此时，扩容的最小容量应为
Figure BDA0003712256960000064
EBAT，N-n为第n年扩容后到第N年的衰减值，原值为负，通过取绝对值为正。，从中寻找最优投资方案，如图2所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，用于工商业储能系统的计算，包括以下部分；
利用计算机遍历法对所有的功率等级以及容量等级进行经济成本的核算，并推算累计净现值，计算方式如下：
Figure FDA0003712256950000011
其中，NPVn为第1年到第N年的净现值，CFn为第n年(n为1到N之间)的现金流，r为折现率，Cint为初始投资；
CFn＝Revn-Cn
其中，Revn为第n年的收益，Cn为第n年的成本；
Cint＝CPCS·PPCS-CBAT·EBAT
其中，CPCS为变流器的单价，PPCS为变流器的功率；CBAT为储能系统的单价，EBAT为储能系统的容量；
Figure FDA0003712256950000012
其中，T为每年的小时8760小时，t为1到8760小时的数，λBAT2G为储能系统向配电网放电的单价，ρPCS为充/放电，EDch，n(t)为第n年t时间的放电电量；λG2BAT为配电网向储能系统充电的单价，ECh，n(t)为第n年t时间的充电电量。EDch，n(t)和ECh，n(t)根据当地的分时峰谷阶段、变流器功率以及当前电池状态决定。
2.根据权利要求1所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，其中Cn为第n年的成本，
Cn＝CO&M，n+Ctax，n
其中，CO&M，n为运维成本，按初始投资的1-2％计算，Ctax，n为储能供能税，按10％的收益收取。
3.根据权利要求1所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，系统根据第n年预测第n+1年的电池容量，当电池容量达到以下条件时，对电池进行扩容。
4.根据权利要求3所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，扩容方案如下：
Figure FDA0003712256950000021
其中，
Figure FDA0003712256950000022
为满足项目所需配置的最小容量范围，当预测的第n+1的电池容量低于该值时进行扩容，扩容的最小容量，满足寿命结束期第N年的电池容量正好达到规划所需的最小容量，
此时，扩容的最小容量应为
Figure FDA0003712256950000023
EBAT，N-n为第n年扩容后到第N年的衰减值，原值为负，通过取绝对值为正。
5.根据权利要求1所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，其中所有可能的功率等级为：最低范围从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最小充电功率，以及所选择厂商能提供的最小变流器功率中选取较大值；最高范围为从工商业配电网在谷段及平段可以提供的最大充电功率，以及所选择厂商能提供的最大变流器功率中选取较小值。
6.根据权利要求1所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，其中容量等级的计算，以容量/功率比例(E/P比例)来决定，容量等级一般不小于1，不大于4。
7.根据权利要求6所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，其中容量等级为1、1.5、2、2.5、3、3.5或4。
8.根据权利要求1所述的一种基于最优经济测算的工商业储能系统容量配置方法，其特征在于，本系统中储能系统的储能方式为两充两放，初始设计容量大于实际的额定工作容量，并在一段时间后进行容量校对以及扩容处理。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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