SOC平衡端点算法电化学储能电站能效指标计算方法与流程

本发明涉及一种soc平衡端点算法电化学储能电站能效指标计算方法，属于电化学储能电站技术领域。

背景技术：

随着经济的快速发展和智能电网技术的进步，电化学储能电站在电力系统中的作用越来越不可忽视。环境问题和能源危机推动了分布式能源的发展，同时也推动了电化学储能电站的发展和应用。电化学储能技术由于其有效地解决大规模可再生能源发电接入电网的难题，成为智能电网技术重要一环，目前其应用主要涉及：①配置在电源侧，平滑分布式、间歇式能源短时出力波动，实现套利运行，提高可再生能源发电的确定性、可预测性和经济性；②配置在系统侧，实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、热备用、电能质量治理等功能，提高系统自身的调节能力；③配置在负荷侧，主要是利用电动汽车的储能形成虚拟电厂参与可再生能源发电调控。

电化学储能电站能效指标的计算，需保证储能设备经过若干个充放电化学过程后剩余电量前后一致，计算出来的能效指标才准确。现有的计算方法主要采用长周期能效指标等效算法，在长周期电量统计前提下以数量级的差距忽略掉剩余电量前后不一致的偏差。但随着电化学储能应用场景的扩展，在负荷跟踪、调频等新应用场景下，需要进行短周期能效指标评价，现有算法不能精确地计算出储能电站的能效指标，进而储能电站的运行状况和效果达不到准确的评价。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种soc平衡端点算法电化学储能电站能效指标计算方法，解决了现有技术中，电化学储能电站的短周期能效指标达不到准确评价的问题。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种soc平衡端点算法电化学储能电站能效指标计算方法，包括以下步骤：

步骤一：限定任意计算周期[ts,te]，通过储能管控系统获取电站soc(电池剩余电量)及该周期内产生的电量数据ej，包括电站并网点上网电量、电站并网点下网电量、进线间隔上网电量、进线间隔下网电量、站用电量、各储能单元充电量、各储能单元放电量、pcs直流侧充电量、pcs直流侧放电量，设各电量数据ej所对应的统计关口的功率记为pj；

所述电站并网点上网电量为计算周期内储能电站向电网输送的电量总和，所述电站并网点下网电量为计算周期内储能电站从电网接受的电量总和，所述进线间隔上网电量为计算周期内进线间隔向电站母线输送的电量总和，所述进线间隔下网电量为计算周期内进线间隔从电站母线接受的电量总和，所述站用电量为计算周期内维持储能电站运行的监控系统、照明动力以及暖通空调等所耗的电量总和；储能单元充电量为计算周期内储能单元交流侧充电量的总和，储能单元放电量为计算周期内储能单元交流侧放电量的总和；

步骤二：比较储能电站起始时刻ts的剩余电量socs以及结束时刻te的剩余电量soce两者大小后修正电量数据，具体方法如下：

1)若|socs-soce|≤ε，则判定socs≈soce，0≤ε≤2％；

2)若|socs-soce|＞ε，0≤ε≤2％

①若socs-soce＞ε，假设任意时刻a及对应的soca满足条件下的解集为a∈(a1,a2,…,an)，则取tm＝max(a)，并对应有socm；

按修正，其中

②若soce-socs＞ε，假设任意时刻b及对应的socb满足条件下的解集为b∈(b1,b2,…,bn)，则取tm＝min(b)，并对应有socm；

按修正，其中

步骤三：电站综合效率为计算周期内储能电站生产运行过程中上网电量与下网电量的比值，建立电站综合效率数学模型：

式中：

ηress表示储能电站综合效率，％；

eon表示计算周期内储能电站并网点的上网电量，单位为千瓦时；

eoff表示计算周期内储能电站并网点的下网电量，单位为千瓦时；

根据储能站出线端负有功值总量计算tm到te，或ts到tm之间积分电量，记为eoff_，根据步骤二可得eoff_＝δi，其中pj＜0，i＝1,2；

根据储能站出线端正有功值总量计算tm到te，或ts到tm之间积分电量，记为eon_，根据步骤二可得eon_＝δi，其中pj＞0，i＝1,2；

则电站综合效率计算公式修改为：

步骤四：电站储能损耗率为计算周期内各储能单元充电、放电和能量储存过程总的电能损耗与下网电量的比值，建立电站储能损耗率数学模型：

式中：

res表示储能电站损耗率，％；

∑ec表示计算周期内各储能单元的充电量总和，单位为千瓦时；

∑ed表示计算周期内各储能单元的放电量总和，单位为千瓦时；

根据各储能单元端口(pcs交流侧)负有功值总量计算tm到te，或ts到tm之间积分电量，记为∑ec_，根据步骤二可得∑ec_＝∑δi，其中pj＜0，i＝1,2；

根据各储能单元端口(pcs交流侧)正有功值总量计算tm到te，或ts到tm之间积分电量，记为∑ed_，根据步骤二可得∑ed_＝∑δi，其中pj＞0，i＝1,2；

则电站储能损耗率计算公式修改为：

进一步地，建立能效扩展指标数学模型，包括电站等效循环系数、进线间隔损耗率、储能单元损耗率、变压器损耗率、电池损耗率、pcs损耗率、进线间隔效率、储能单元效率和电池效率，并根据前述步骤二可得各类型修正电量最终得出能效扩展指标数学模型修正公式所述电站等效循环系数＝(电站总充电量+电站总放电量)/(2*电站装机容量)；所述进线间隔损耗率＝(进线间隔下网电量-进线间隔上网电量)/下网电量；所述储能单元损耗率＝(储能单元充电量-储能单元放电量)/下网电量；所述变压器损耗率＝进线间隔损耗率-内部储能单元损耗率＝((进线间隔下网电量-内部储能单元总充电量)+(内部储能单元总放电量-进线间隔上网电量))/下网电量；所述电池损耗率＝(pcs直流侧充电量-pcs直流侧放电量)/下网电量；所述pcs损耗率＝储能单元损耗率-内部电池损耗率＝((储能单元总充电量-pcs直流侧充电量)+(pcs直流侧放电量-储能单元总放电量))/下网电量；所述进线间隔效率＝进线间隔上网电量/进线间隔下网电量；所述储能单元效率＝储能单元放电量/储能单元充电量；所述电池效率＝pcs直流侧放电量/pcs直流侧充电量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法，通过收集电站soc、上网电量、下网电量、站用电量、储能单元充电量和放电量的数据，对比起始时刻以及结束时刻电站soc大小，根据对比结果不同选择不同的计算方法，可以保证用于计算的储能单元始末剩余电量前后一致，能效指标计算结果精度不受计算周期短约束,使得电化学储能电站能效指标的评价更准确。

该基于soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法，建立了更准确的电站综合效率和电站储能损耗率数学模型，提出的电站等效循环系数、进线间隔损耗率、储能单元损耗率、变压器损耗率、电池损耗率、pcs损耗率、进线间隔效率、储能单元效率和电池效率，扩充了电化学储能电站能效指标内容，进而使电化学储能电站得到更全面的评价。

附图说明

图1是电化学储能电站常规接线图；

图2是基于soc平衡端点电量修正算法实施例一；

图3是基于soc平衡端点电量修正算法实施例二；

图4是基于soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示是电化学储能电站常规接线图；显示了电化学储能电站各电量。

下面将结合本发明实施例，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soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法，包括以下步骤：

步骤一：限定任意计算周期[ts,te]，通过储能管控系统获取电站soc及该周期内产生的电量数据ej(包括：电站并网点上网电量、下网电量，进线间隔上网电量、下网电量，站用电量，各储能单元充电量、放电量，pcs直流侧充电量、放电量)，获取各类型电量ej所对应的统计关口的功率pj。上网电量为计算周期内储能电站向电网输送的电量总和，下网电量为计算周期内储能电站从电网接受的电量总和，站用电量为计算周期内维持储能电站运行的监控系统、照明动力以及暖通空调等耗的电量总和，储能单元充电量为计算周期内储能单元交流侧充电量的总和，储能单元放电量为计算周期内储能单元交流侧放电量的总和；

步骤二：比较储能电站起始时刻ts的剩余电量socs以及结束时刻te的剩余电量soce两者大小：

1)若|socs-soce|≤2％，则认为socs≈soce；

2)若|socs-soce|＞2％，

①若socs-soce＞2％，假设任意时刻a及对应的soca满足条件下的解集为a∈(a1,a2,…,an)，则取tm＝max(a)，并对应有socm。

按修正，其中

②若soce-socs＞2％，假设任意时刻b及对应的socb满足条件下的解集为b∈(b1,b2,…,bn)，则取tm＝min(b)，并对应有socm。

按修正，其中

步骤三：建立电站综合效率数学模型：

式中：

ηress表示储能电站综合效率，％；

eon表示计算周期内储能电站并网点的上网电量，单位为千瓦时；

eoff表示计算周期内储能电站并网点的下网电量，单位为千瓦时；

根据储能站出线端负有功值总量计算tm到te(或ts到tm)之间积分电量，记为eoff_，根据步骤二可得eoff_＝δi，其中pj＜0，i＝1,2；

根据储能站出线端正有功值总量计算tm到te(或ts到tm)之间积分电量，记为eon_，根据步骤二可得eon_＝δi，其中pj＞0，i＝1,2；

则电站综合效率计算公式修改为：

依据修正公式得出储能电站综合效率精确值。

步骤四：建立电站储能损耗率数学模型：

式中：

res表示储能电站损耗率，％；

∑ec表示计算周期内各储能单元的充电量总和，单位为千瓦时；

∑ed表示计算周期内各储能单元的放电量总和，单位为千瓦时；

根据各储能单元端口(pcs交流侧)负有功值总量计算tm到te(或ts到tm)之间积分电量，记为∑ec_，根据步骤二可得∑ec_＝∑δi，其中pj＜0，i＝1,2；

根据各储能单元端口(pcs交流侧)正有功值总量计算tm到te(或ts到tm)之间积分电量，记为∑ed_，根据步骤二可得∑ed_＝∑δi，其中pj＞0，i＝1,2；

则电站储能损耗率计算公式修改为：

依据修正公式得出电站储能损耗率精确值。

同理，依次建立能效扩展指标数学模型，包括电站等效循环系数、进线间隔损耗率、储能单元损耗率、变压器损耗率、电池损耗率、pcs损耗率、进线间隔效率、储能单元效率和电池效率。电站等效循环系数＝(电站总充电量+电站总放电量)/(2*电站装机容量)；所述进线间隔损耗率＝(进线间隔下网电量-进线间隔上网电量)/下网电量；所述储能单元损耗率＝(储能单元充电量-储能单元放电量)/下网电量；所述变压器损耗率＝进线间隔损耗率-内部储能单元损耗率＝((进线间隔下网电量-内部储能单元总充电量)+(内部储能单元总放电量-进线间隔上网电量))/下网电量；所述电池损耗率＝(pcs直流侧充电量-pcs直流侧放电量)/下网电量；所述pcs损耗率＝储能单元损耗率-内部电池损耗率＝((储能单元总充电量-pcs直流侧充电量)+(pcs直流侧放电量-储能单元总放电量))/下网电量；所述进线间隔效率＝进线间隔上网电量/进线间隔下网电量；所述储能单元效率＝储能单元放电量/储能单元充电量；所述电池效率＝pcs直流侧放电量/pcs直流侧充电量。

根据上述soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法步骤二可得各类型修正电量，最终得出能效扩展指标数学模型修正公式。依据修正公式得出上述能效扩展指标精确值。

综上所述，基于soc平衡端点算法的电化学储能电站能效指标计算方法首先收集电站soc、各类型电量数据及对应的统计关口的功率；然后比较起始时刻以及结束时刻电站soc大小，根据不同结果采取不同的电量修正方法；接着根据步骤二结果建立并修正电站综合效率和电站储能损耗率数学模型，得出准切计算结果；最后根据步骤二结果建立并修正电站能效扩展指标数学模型，得出计算结果，使得储能电站运行指标的评价更全面和准切。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。