一种电力市场中储能全生命周期经济性分析方法及装置与流程

本发明涉及电力系统，尤其一种电力市场中储能全生命周期经济性分析方法及装置。

背景技术：

1、建立以新能源为主体的新型电力系统是实现能源转型和碳达峰碳中和目标的重要途径。随着新能源装机规模和占比不断提升，电化学储能(以下简称“储能”)因布局灵活、安装便捷、能量密度高、占地面积小等优势获得了广泛关注。而储能效益发挥不充分是制约储能发展的重要因素，为了更好地引导优化投资，增加储能运营收益，降低投资风险，需要全面精准地分析电力市场中储能全生命周期的收益和成本。

2、目前，电力市场中储能的收益和成本研究还存在以下不足：一、储能老化模型只考虑到单一影响因素，模型精度差，或者储能老化模型复杂，难以应用于投标策略优化模型；二、储能的成本研究中多使用平准化分析方法，该方法较为粗糙，仅适用于在数量级上比较不同储能的成本；三、储能的收益研究中鲜有考虑储能运行方式对储能寿命的影响，且未能精细量化储能参与电力市场多类型辅助服务的收益；四、现有考虑储能老化的投标策略优化模型主要用于指导储能次日投标决策，且未能精细描述储能运行过程与容量损耗的关系，例如与充放电量呈线性关系等。因此，如何全面精准地获取电力市场中储能全生命周期的收益和成本进行储能全生命周期经济性分析，成为当前急需解决的一大难题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电力市场中储能全生命周期经济性分析方法及装置，能够全面精准地获取电力市场中储能全生命周期的收益和成本进行储能全生命周期经济性分析，有利于更好地引导优化投资，增加储能运营收益，降低投资风险。

2、为了解决上述技术问题，第一方面，本发明一实施例提供一种电力市场中储能全生命周期经济性分析方法，包括：

3、构建储能老化简化模型，并基于所述储能老化简化模型，获取单日储能容量衰减比例；

4、根据所述单日储能容量衰减比例，以单日储能收益最大化为优化目标构造目标函数，并结合所述目标函数和储能运行约束条件，构建单日储能运行模拟模型；

5、分别根据储能全生命周期中每一典型日的当日电力市场价格，求解所述单日储能运行模拟模型，得到各个所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本；

6、结合所有所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本，分析储能全生命周期的收益和成本，得到储能全生命周期经济性指标。

7、进一步地，所述储能老化简化模型为：

8、

9、其中，soh为储能老化指标；β为常数；λt为关于温度t的函数f2(·)在所述储能老化简化模型中的参数化取值；为关于充电倍率cch的函数f4(·)在所述储能老化简化模型中的参数化取值；为关于放电倍率cdch的函数f5(·)在所述储能老化简化模型中的参数化取值；λmsoc为关于平均荷电状态msoc的函数f6(·)在所述储能老化简化模型中的参数化取值；f1(·)为关于循环次数fec的函数，d为放电深度dod的取值，nd为放电深度dod取d时的循环次数；f3(·)为关于放电深度dod的函数。

10、进一步地，所述基于所述储能老化简化模型，获取单日储能容量衰减比例，具体为：

11、令所述储能老化指标取预设指标阈值，求解所述储能老化简化模型，得到放电深度dod取d时的单次循环储能容量衰减比例；

12、根据所述单次循环储能容量衰减比例和单日储能循环次数，得到所述单日储能容量衰减比例。

13、进一步地，所述目标函数为：

14、objective＝max(incomee+incomereg+incomeres-costop-costloss)；

15、其中，incomee为单日储能参与削峰填谷服务的收益，t为小时，t＝1，2，...，24，为单日第t小时电力现货市场出清价格，为单日第t小时的储能放电容量，为单日第t小时的储能放电容量，δt取1小时；incomereg为单日储能提供调频辅助服务的收益，incomereg＝incomereg,cap+incomereg,perf，incomereg,cap为单日储能调频容量收益，incomereg,perf为单日储能调频里程收益；incomeres为储能提供旋转备用服务的收益，为单日第t小时旋转备用服务市场出清价格，为单日第t小时的储能备用容量，probres为储能被调用的概率；costop为单日储能参与电力市场服务的运维成本，costop＝costop,fix+costop,var，costop,fix为单日固定运维成本，costop,fix＝kfix·pr，kfix为单日固定运维成本的单位经验值，pr为储能额定功率，costop,var为单日可变运维成本，kvar为单日可变运维成本的单位经验值，ereg为单位调频容量在单位时段内的充放电平均值；costloss为单日储能老化成本，costloss＝costbat·caploss，costbat为储能置换成本，caploss为单日储能容量衰减比例，c为单日储能循环次数，k＝1，2，...，c，n100％为放电深度dod取100％时的循环次数，α为拟合得到的常数，dk为单日第k个半循环的充放电深度。

16、进一步地，所述储能运行约束条件包括储能功率约束条件、储能能量约束条件、储能能量变化约束条件。

17、进一步地，所述储能功率约束条件具体包括：

18、

19、

20、

21、

22、

23、

24、其中，t为小时，t＝1，2，...，24，为单日第t小时的储能放电容量，bt为0-1变量，当bt为0时，储能处于充电状态，当bt为1时，储能处于放电状态，pr为储能额定功率；为单日第t小时的储能充电容量；为单日第t小时的储能调频容量；为单日第t小时的储能备用容量；

25、所述储能能量约束条件具体包括：

26、emin≤et≤emax；

27、

28、

29、其中，et为单日第t小时的储能能量，emin为最小储能能量，emax为最大储能能量；δt取1小时，tres为储能备用容量为时对应的时间，treg为储能调频容量为时对应的时间；effdch为储能放电效益；effch为储能充电效益；

30、所述储能能量变化约束条件具体包括：

31、δet＝et-et-1·rself；

32、

33、e0＝emin＝e24；

34、其中，δet为单位时段内的储能能量变化，et-1为单日第t-1小时的储能能量，rself为储能自放电率；probres为储能被调用的概率，ereg为单位调频容量在单位时段内的充放电平均值；e0为单日初始储能能量，e24为单日第24小时的储能能量。

35、进一步地，所述结合所有所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本，分析储能全生命周期的收益和成本，得到储能全生命周期经济性指标，具体为：

36、结合所有所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本，推算所述储能全生命周期的收益和成本；

37、分析所述储能全生命周期的收益和成本，得到所述储能全生命周期经济性指标。

38、进一步地，所述分析所述储能全生命周期的收益和成本，得到所述储能全生命周期经济性指标，具体为：

39、基于所述储能全生命周期的收益和成本，令净现值取0，计算内部回报率，将所述内部回报率作为所述储能全生命周期经济性指标。

40、进一步地，所述净现值为：

41、

42、其中，npv为所述净现值；n为储能运行年数，n＝1，2，...，n；cn为第n年净现金流，为第n年储能参与电力市场服务的收益，为第n年储能参与电力市场服务的成本；cn为第n年净现金流，为第n年储能参与电力市场服务的收益，为第n年储能参与电力市场服务的成本，为投资末期的储能回收收益；c0为初始投资成本，c0＝-(costbat+costequ+coststa)，costbat为投资初期的储能购买成本，costequ为投资初期的设备购买成本，coststa为投资初期的电站设计建设成本；irp为所述内部回报率。

43、第二方面，本发明一实施例提供一种电力市场中储能全生命周期经济性分析装置，包括：

44、单日储能容量衰减比例获取模块，用于构建储能老化简化模型，并基于所述储能老化简化模型，获取单日储能容量衰减比例；

45、单日储能运行模拟模型构建模块，用于根据所述单日储能容量衰减比例，以单日储能收益最大化为优化目标构造目标函数，并结合所述目标函数和储能运行约束条件，构建单日储能运行模拟模型；

46、单日储能运行模拟模型求解模块，用于分别根据储能全生命周期中每一典型日的当日电力市场价格，求解所述单日储能运行模拟模型，得到各个所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本；

47、储能全生命周期经济性分析模块，用于结合所有所述典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本，分析储能全生命周期的收益和成本，得到储能全生命周期经济性指标。

48、相比于现有技术，本发明的实施例，具有如下有益效果：

49、通过构建储能老化简化模型，并基于储能老化简化模型，获取单日储能容量衰减比例；根据单日储能容量衰减比例，以单日储能收益最大化为优化目标构造目标函数，并结合目标函数和储能运行约束条件，构建单日储能运行模拟模型；分别根据储能全生命周期中每一典型日的当日电力市场价格，求解单日储能运行模拟模型，得到各个典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本；结合所有典型日的当日储能参与电力市场服务的收益和成本，分析储能全生命周期的收益和成本，得到储能全生命周期经济性指标，能够全面精准地获取电力市场中储能全生命周期的收益和成本进行储能全生命周期经济性分析，有利于更好地引导优化投资，增加储能运营收益，降低投资风险。