PDF《计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化》

为此,本文所建立的储能容量优化模型将包含储能 容量规划问题以及在规划储能容量下的计及电池寿 命的系统经济运行两层问题,根据大系统分解协调 调度思想,可将这种具有层次结构的决策问题分解 为投资主问题和运行子问题,进一步可建立一种如 下的双层优化模型. 3.1 外层优化模型 外层优化模型以储能系统的初始购置成本、运 行维护成本、置换成本以及微电网的期望运行成本 所构成的总成本最低为优化目标 ( ) a a R R ESS P ESS E ESS Rep (1 ) min (1 )

1 Y Y F c P c E C β β β + = + + + + ? ESS R R OM ESS ESS ( , ) C f P E + (4) 式中: R R ESS ESS ( , ) f P E 为内层模型返回目标值,代指 微电网期望的年运行成本;

P c 和Ec分别为储能单位 功率成本系数和单位容量成本系数;

R ESS P 和RESS E 分 别为储能的额定功率与额定容量;

ESS OM C 为储能的年 均维护成本;

β 为年利率;

a Y 为微电网项目设计总 年限. ESS Rep C 为项目年限内的储能电池总置换成本, 其 与蓄电池的实际使用寿命 time Y 密切相关,计算如式 (5)所示 ESS R a Rep E ESS time

1 Y C c E Y ? ? = ? ? ? ? ? (5) 上述模型需满足的约束条件为 min R max ESS ESS ESS min R max ESS ESS ESS P P P E E E ? ≤ ≤ ? ? ≤ ≤ ? ? (6) 式中: min ESS P 和max ESS P 分别为储能系统的最小与最大投 资功率;

min ESS E 和max ESS E 分别为储能系统的最小与最大 投资容量. 3.2 内层优化模型 3.2.1 目标函数 内层优化模型为在外层模型给定的储能额定 容量和额定功率基础上,考虑各种运行约束并计入 储能寿命的损耗,对含储能的微电网运行优化,优 化目标为:微电网运行费用最低,同时需保证储能 使用寿命尽量长,其中储能等效寿命的计算如式 (1)?(3),由此,内层优化模型对应的目标可表示为 ( ) a D R R ESS ESS G , om, G ,

1 1 min T N t t i i t i i i t t i f P E U f P U k P = = = + + ∑∑ a grid,

1 time T t t C Y λ = + ∑ (7) 式中: a T 为年运行总时段数,本文取为 8760;

D N 为微电网中分布式电源总个数;

t i U 为第i 个分布式 电源在t 时段的运行状态;

为1表示开机,为0表示关机;

G , i t P 为第i 个分布式电源在t 时段的出力;

G , ( ) i t f P 对应于第i 个分布式电源的燃耗成本函数;

肖浩,裴玮,杨艳红,等:计及电池寿命和经济运行的微电网储能容量优化

3259 om,i k 为第i 个分布式电源的运行维护系数;

grid,t C 为t时段微电网向外电网购电的费用或售电的收益. λ 定义为储能寿命权重因子,具体取值应权衡储能 使用寿命及系统运行经济性等指标因素综合而定. 3.2.2 约束条件 内层优化模型需满足的约束条件有: 1)功率平衡约束 D G , dis dis, ch ch, grid, D,

1 N t t t i t j t t t t j P U U P U P P P = + ? + = ∑ (8) 式中: dis,t P 和ch,t P 分别为 t 时段储能的放电和充电 功率;

grid,t P 为微电网与大电网在t 时段的联络线交 换功率;

dis t U 和ch t U 分别为t 时段储能的放电和充电 状态,为1是表示是,为0表示非;

D,t P 为t 时段 的系统负荷功率需求. 2)联络线传输功率容量限制 min max grid grid, grid t P P P ≤ ≤ (9) 式中: min grid P 和max grid P 分别为微电网与配电网之间按照 合同允许传输的最小和最大功率. 3)由于可再生能源发电的随机性,其预测功 率存在误差,需要系统提供一定的备用容量 D max G D,