PDF《计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化》

可控型分布式电源有微型燃气轮机,燃料电 池和柴油机;

微型燃气轮机和燃料电池具有输出功 率稳定、响应速度快等特点,其运行出力情况主要 受经济性制约 [15-16] ;

柴油机一般可用于孤网运行模 式作为备用电源,用以保证系统供电的可靠性. 储能系统是微电网中的重要组成部分,微电网 中配备一定容量的储能具有多方面的作用, 一方面, 储能可以有效平抑微电网中可再生能源发电功率的 波动,提高电能质量;

另一方面,储能也可以调节 系统负荷峰谷差,获取经济收益;

此外,储能还可 以在紧急情况下作为系统的后备电源,保证系统运 行的可靠性. 铅酸蓄电池作为目前微电网中应用最广泛的 储能方式之一,具有技术成熟、维护简单、能量密 度大等特点.本文选取其作为研究对象,并针对并 网和孤网两种运行模式分别进行其容量优化.

2 蓄电池储能寿命模型 蓄电池储能作为微电网系统中寿命较短的设 备之一,频繁的充放电以及高倍数放电会极大地缩 短其使用寿命,影响系统整体经济性.因此,有必 要详细分析储能的充放电功率及充放电深度对其寿 命的影响,并建立相应的寿命量化评估模型,以使 储能容量规划结果能在系统运行经济性和储能使用 寿命之间合理折中. 影响蓄电池储能使用寿命的主要因素有放电 深度、放电速率及充放电次数等 [17] ,基于美国可再 生能源实验室(national renewable energy laboratory, NREL)实验数据分析得出的蓄电池累积损伤模型 [18] ,每次放电过程都会造成蓄电池寿命不可逆转损 耗直至蓄电池寿命终结;

同时其认为蓄电池在额定

3258 高电压技术 2015, 41(10) 放电速率、额定放电深度下所能释放的电能是可以 计算的,称之为总有效吞吐量(以安培?小时数表 示).每次放电事件均可以折算为有效安培-小时数, 当累计有效安培?小时数达到总有效吞吐量时,则 认为电池报废,需进行相应的更换.其中,总有效 吞吐量 R Γ 满足 R R R R L D C Γ = (1) 式中: R L 为在额定放电深度和额定放电电流下的循 环次数;

R D 为额定放电深度;

R C 为额定放电电流 下的额定容量(单位:Ah). 每次放电事件可以折算为有效安培?小时数为 [13] A

1 0 R ( 1) A R eff act R A ( ) e D u u D D C d d D C ? = (2) 式中: A D 为实际放电深度;

act d 为实际放电电流下 的安培小时数(单位:Ah);

0 u 和1u为拟合参数;

可 通过厂商提供的放电深度与失效循环次数的关系曲 线进行拟合得到;

A C 为实际放电容量(单位:Ah);

可以查询蓄电池出厂手册获得. 综合式(1)和(2), 若运行周期T (单位:a)内包含 n 次放电事件,那么实际使用过程中的蓄电池寿命 可表示为 R R R R time eff eff

1 ( ) n L D C Y T T d ζ Γ Γ ζ = = = ∑ (3) 式中: time Y 为蓄电池的实际等效折算寿命(单位: 年);

eff Γ 为运行周期T 内蓄电池累计有效安培?小 时数. 据此,依据蓄电池全年的充放电状态可以有效 的推算出其使用寿命,通过在储能容量优化模型中 合理的计及该寿命评估模型则可以有效的控制储能 的充放电深度和放电功率,进而达到延长储能使用 寿命的目的.

3 计及电池寿命和经济运行的微电网储能 容量优化模型 在第

2 章建立的蓄电池储能寿命模型基础上, 为使储能容量的规划结果对于系统未来运行有更好 的适应性,储能容量规划时还必须详细考虑含储能 微电网的运行, 以兼顾系统运行的安全性与经济性;