CN117436587A - 一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质 - Google Patents

一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质 Download PDF

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杨波
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Abstract

本发明公开一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质，涉及储能运营领域，方法包括获取实时电力市场价格；根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。本发明能针对储能全生命周期成本控制的前提下，实现储能收益最大化。

Description

一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及储能运营领域，特别是涉及一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着全球经济的持续增长和能源需求的不断增加，传统能源正在面临压力和限制。全球气候变化问题也日益突出，推动着可持续能源的快速发展。作为可持续能源的一部分，新型储能技术在近年来迅速发展，成为能源行业的新热点。
随着可再生能源的快速发展，新型储能技术的需求逐渐增加。储能技术可以解决“弃风弃光”等因素影响下的能源供应不稳定问题，可以提高电网的灵活性，同时可以减少可再生能源消纳问题对整个能源系统的负面影响，满足能源多样化和新能源的快速发展需求。微电网是近年来出现的一种新型能源网络化供应与管理技术的简称，它能够将可再生能源和清洁能源系统的接入，实现需求侧管理以及现有能源的最大化利用。
随着电网运营面临用电负荷持续增加、间歇式能源接入占比扩大、调峰手段有限等诸多困难，储能技术尤其是调峰电源得到了空前发展。但是各类储能技术的运营方式不同，成本和收益之间的关系又较为复杂，行业现有技术不能从多维度，储能全生命周期的角度来分析成本组成及收益情况，极大限制了储能在用户侧的发展进程，也造成用户侧储能运营过程中，成本控制缺乏有效手段，无法预测和合理的调整储能运营服务收益。
发明内容
本发明的目的是提供一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质，可针对储能全生命周期成本控制的前提下，实现储能收益最大化。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种储能运营优化方法，包括：
获取实时电力市场价格；
根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；
根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；
根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；
以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。
可选地，所述峰谷套利服务收益的表达式为：
其中，Be为用户峰谷套利服务获得的最大收益，N为项目周期，Ed为放电时的电价，Pd(t)为储能系统在t时刻的放电功率，Ec为充电时的电价，PC(t)为储能系统在t时刻的充电功率。
可选地，所述调频服务收益的表达式为：
其中，Bf为调频服务收益，N为项目周期，T为1天内调频服务的总时间，Pr为调频容量，Ef为容量电价，Epf为调频里程电价，π为传统调节和动态调节两种服务之间的里程比，K为调节性能得分，Δt为单次调频服务的持续时间。
可选地，所述全生命周期成本的表达式为：
C0＝CS+Cr+Cf
其中，C0为全生命周期总成本，CS为储能系统初始投资成本，Cr为电池更换成本，Cf为储能系统的运维成本。
可选地，所述储能系统初始投资成本的表达式为：
其中，Ce为电池单位价格，Qmax为储能系统额定电量，μ为储能系统充电和放电效率，Cp为功率转换设备和建设成本的单位价格，Pmax为储能系统额定功率。
可选地，所述电池更换成本的表达式为：
其中，N为项目周期，a为求和公式变量，Cbat为储能系统年更换电池费用，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率，n为电池寿命，m为1天内充电和放电次数，N0为N年项目周期内电池更换次数。
可选地，所述储能系统的运维成本的表达式为：
其中，N为项目周期，b为求和公式变量，Cexe为储能系统的年维护费用，Pmax为储能系统的额定功率，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率。
本发明还提供一种储能运营优化系统，包括：
获取模块，用于获取实时电力市场价格；
峰谷套利服务收益和调频服务收益计算模块，用于根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；
全生命周期成本计算模块，用于根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；
全生命周期成本收益计算模块，用于根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；
优化模块，用于以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。
本发明还提供一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如所述的方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明获取实时电力市场价格；根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化，从而实现针对储能全生命周期成本控制的前提下，实现储能收益最大化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的储能运营优化方法示意图；
图2为峰谷分时电价示意图；
图3为调频电价示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种储能运营优化方法、系统、设备及存储介质，可针对储能全生命周期成本控制的前提下，实现储能收益最大化。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在能量管理系统中，通过实时分析电力市场价格，在低电价时段买电后在高电价时段卖电，在其他时段提供调频服务。两种模式在时间上互斥，因此不考虑延时序优化。在峰谷套利服务和调频服务过程中，储能系统按照市场价格从高到低顺序参与。净收益为峰谷套利收益和调频服务收益减去总成本，以总净收益M最大化为目标。如图1所示，本发明提供的一种储能运营优化方法，包括：
获取实时电力市场价格。获取实时电力市场价格，对电价趋势进行分析目的：获得电力市场电价趋势，便于储能系统在低电价时买电，在高电价时卖电；执行主体：计算机数据服务器获取数据，客户端展示电价信息和电价走势，峰谷分时电价，如图2所示，调频电价，如图3所示。
根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益。
用户侧储能系统在低电价时进行充电，在高电价时进行放电，可以节省用户购电成本，在峰谷套利服务中获得最大的收益。利用分时电价的分析结论，建立了峰谷套利服务收益计算方法。计算峰谷套利最大收益。执行主体：某一时点的充放电功率来自于储能设备IOT实时监控数据；计算过程将在云计算服务器端进行；计算调频服务收益，执行主体：计算过程由服务器端执行。根据辅助服务市场规则，调频服务的收益由容量补偿和里程补偿两部分组成。
所述峰谷套利服务收益的表达式为：
其中，Be为用户峰谷套利服务获得的最大收益，(元)，N为项目周期，(年)，Ed为放电时的电价，(元/(kW·h))，Pd(t)为储能系统在t时刻的放电功率，(kW)，Ec为充电时的电价，(元/(kW·h)，PC(t)为储能系统在t时刻的充电功率，(kW)。
所述调频服务收益的表达式为：
其中，Bf为调频服务收益，(元)，N为项目周期，T为1天(d)内调频服务的总时间，(h)，Pr为调频容量，(MW)，Ef为容量电价，(元/(MW·h))，Epf为调频里程电价，(元/(MW·h))，π为传统调节和动态调节两种服务之间的里程比，K为调节性能得分，Δt为单次调频服务的持续时间，(h)。
根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本。储能系统的全生命周期成本主要包括：初始投资成本、设备更换成本、运维成本等。在不同的运行模式下，储能系统的充电倍率、放电倍率和调节频次不同，使其循环寿命变化，进而影响全生命周期成本。更换成本需要考虑电池成本的下降率，以及资金的贴现率，更准确的来计算全生命周期成本。通过初始投资成本、电池更换成本、储能系统运维成本的和计算全生命周期总成本；执行主体：计算过程由服务器端执行。
所述全生命周期成本的表达式为：
C0＝CS+Cr+Cf
其中，C0为全生命周期总成本，(元)，CS为储能系统初始投资成本，(元)，Cr为电池更换成本，(元)，Cf为储能系统的运维成本，(元)。
所述储能系统初始投资成本的表达式为：
其中，Ce为电池单位价格，(元/(kW·h))，Qmax为储能系统额定电量，(kW·h)，μ为储能系统充电和放电效率，Cp为功率转换设备和建设成本的单位价格，(元/kW)，Pmax为储能系统额定功率，(Kw)。
所述电池更换成本的表达式为：
其中，N为项目周期，a为求和公式变量，从a＝1开始到N结束，Cbat为储能系统年更换电池费用，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率，n为电池寿命，m为1天内充电和放电次数，N0为N年项目周期内电池更换次数。
所述储能系统的运维成本的表达式为：
其中，N为项目周期，b为求和公式变量，从b＝1开始到N结束，Cexe为储能系统的年维护费用，(元/kW)，Pmax为储能系统的额定功率，(kW)，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率。
根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和。
全生命周期成本收益计算：
maxM＝Be+Bf-C0
以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。净收益为峰谷套利收益和调频服务收益减去总成本，以总净收益M最大化为目标；按照该公式可以对影响储能收益最大化的相关因素在储能运营过程中进行优化：
通过合理优化储能电站充、放电倍率区间，来调节峰谷套利服务收益，使该项收益趋向最大化；对于用户侧储能系统的调频服务均存在优化时间范围，在该范围内调频服务的收益趋向最大化；储能系统的全生命周期成本在不同运行模式下，其循环寿命会产生变化，进而影响全生命周期成本，因此优化储能系统充放电倍率，调频次数等均能合理控制储能电站运营成本，使总体效益趋向最大化。
本发明还提供一种储能运营优化系统，包括：
获取模块，用于获取实时电力市场价格。
峰谷套利服务收益和调频服务收益计算模块，用于根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益。
全生命周期成本计算模块，用于根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本。
全生命周期成本收益计算模块，用于根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和。
优化模块，用于以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。
本发明还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如所述的方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如所述的方法。
本发明通过实时分析电力市场价格，在低电价时段买电后在高电价时段卖电，在其他时段提供调频服务。针对储能全生命周期成本控制的前提下，实现储能收益最大化。
目前“可再生能源+储能”成本主要由新能源开发商来支付，获得收益存在局限性。虽然各地出台了一些辅助服务政策，但交易品种单一，难以覆盖储能投资成本。技术成本和附属成本高，储能电站成本居高不下。2021年储能的度电次成本在0.5元左右，按照目前的储能系统度电成本，距离规模应用的目标度电次成本0.3～0.4元还有不小差距。由于储能尚未实现规模化应用，储能的技术成本较高。现有能量管理系统中缺乏对储能系统全生命周期的成本管控技术，客户储能系统建设成本高，收益率低。相对于现有技术，本发明以系统收益最大化为目标，建立了基于用户侧储能全生命周期成本收益模型，应用于能量管理系统中，更好的降低运营成本，使用户收益最大化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种储能运营优化方法，其特征在于，包括：
获取实时电力市场价格；
根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；
根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；
根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；
以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。
2.根据权利要求1所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述峰谷套利服务收益的表达式为：
其中，Be为用户峰谷套利服务获得的最大收益，N为项目周期，Ed为放电时的电价，Pd(t)为储能系统在t时刻的放电功率，Ec为充电时的电价，PC(t)为储能系统在t时刻的充电功率。
3.根据权利要求1所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述调频服务收益的表达式为：
其中，Bf为调频服务收益，N为项目周期，T为1天内调频服务的总时间，Pr为调频容量，Ef为容量电价，Epf为调频里程电价，π为传统调节和动态调节两种服务之间的里程比，K为调节性能得分，Δt为单次调频服务的持续时间。
4.根据权利要求1所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述全生命周期成本的表达式为：
C0＝CS+Cr+Cf
其中，C0为全生命周期总成本，CS为储能系统初始投资成本，Cr为电池更换成本，Cf为储能系统的运维成本。
5.根据权利要求4所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述储能系统初始投资成本的表达式为：
其中，Ce为电池单位价格，Qmax为储能系统额定电量，μ为储能系统充电和放电效率，Cp为功率转换设备和建设成本的单位价格，Pmax为储能系统额定功率。
6.根据权利要求4所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述电池更换成本的表达式为：
其中，N为项目周期，a为求和公式变量，Cbat为储能系统年更换电池费用，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率，n为电池寿命，m为1天内充电和放电次数，N0为N年项目周期内电池更换次数。
7.根据权利要求4所述的储能运营优化方法，其特征在于，所述储能系统的运维成本的表达式为：
其中，N为项目周期，b为求和公式变量，Cexe为储能系统的年维护费用，Pmax为储能系统的额定功率，ρ为电池成本的年均下降率，v为贴现率。
8.一种储能运营优化系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取实时电力市场价格；
峰谷套利服务收益和调频服务收益计算模块，用于根据所述实时电力市场价格计算峰谷套利服务收益和调频服务收益；
全生命周期成本计算模块，用于根据储能系统的全生命周期计算全生命周期成本；
全生命周期成本收益计算模块，用于根据所述峰谷套利服务收益、所述调频服务收益和所述全生命周期成本确定储能系统的全生命周期成本收益；所述全生命周期成本收益的计算方法为净收益减去所述全生命周期成本；所述净收益为所述峰谷套利服务收益与所述调频服务收益的和；
优化模块，用于以所述全生命周期成本收益最大为目标，对储能系统进行优化。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储装置，其上存储有一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。
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CN117856315A (zh) * 2024-03-05 2024-04-09 宁德时代新能源科技股份有限公司 储能系统的调度方法和调度装置

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