一种基于典型应用场景的储能综合评价方法与流程

本发明涉及一种基于典型应用场景的储能综合评价方法，属于储能综合评价。

背景技术：

1、随着新型电力系统建设进程的大力推进，新能源装机容量占比日益提高。区别于传统电网，以新能源为主体的新型电力系统正面临高比例新能源消纳、电力平衡等问题，储能是解决上述问题的有效途径之一，能够显著提高可再生能源的消纳水平，支撑电网安全稳定运行。除了目前应用最多的抽水蓄能技术外，锂离子电池、压缩空气、液流电池、储热、储冷等其他新型储能技术正在市场催动下更进一步商业化应用。

2、目前，针对储能技术在电力系统发输配用各个环节的应用，国内外的专家学者开展了一系列研究，主要集中在可再生能源并网、电力辅助服务、电网运行支持及用户侧管理等领域，涉及储能容量优化、协调控制策略等方面的研究。但关于储能系统经济效益评价方面的研究仍不够全面系统，一是多数针对新能源、电网侧等单一应用场景深入分析，二是多数研究集中在电池储能此类储能技术类型，未涉及到其他类型储能的经济效益分析，具有一定的局限性，三是对于效益的分析也只考虑几项收益，未能完成的考虑场景下储能的直接收益与间接收益，综合来看，当下的研究未能完整地满足不同类型储能在多应用场景下的经济效益评价需求。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种满足不同储能在多应用场景下的储能综合评价方法。

2、为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种基于典型应用场景的储能综合评价方法，所述方法包括如下步骤：

3、步骤1、对电力系统中储能典型应用场景进行分类；

4、步骤2、根据储能典型应用场景的分类建立包括效益、经济和技术三个维度和多个指标的储能综合评价指标体系；

5、步骤3、根据储能项目的评价需求选取对应的评价指标；

6、步骤4、对选取的评价指标进行赋权；

7、步骤5、应用综合评价方法对储能项目的优劣进行评估，得到储能与最优值之间的综合距离；

8、步骤6、根据综合距离确定储能优劣情况，综合距离最大者最优。

9、对上述技术方案的进一步设计为：所述步骤1中，划分的储能典型应用场景包括发电侧常规能源辅助、发电侧新能源消纳、电网侧储能调峰、电网侧储能调频、用户侧峰谷套利和用户侧需求响应。

10、所述储能综合评价指标体系包括三层，分别为目标层、维度层和指标层，所述目标层为储能经济效益综合评价g，维度层包括效益维度ef、经济维度e及技术维度t；

11、所述指标层对应的评价指标包括辅助服务收益ef1、延缓新建机组ef2、节省燃料费用ef3、减少环境污染收益ef4、新能源消纳收益ef5、减少新能源并网考核收益ef6、减少弃风弃光收益ef7、调峰辅助收益ef8、延缓电网升级收益ef9、降低网损收益ef10、提供备用容量收益ef11、调频辅助收益ef12、峰谷套利收益ef13、提高用户供电可靠性收益ef14、提高用户电能质量收益ef15和需求响应收益ef16；指标层对应经济维度的评价指标包括投资成本c1、运维成本c2、净现值hpv、投资收益率roi和投资回收期pt；指标层对应技术维度的评价指标包括能量密度t1、功率密度t2、循环寿命t3、充放电效率t4及自放电率t5。

12、所述辅助服务收益ef1为：

13、

14、式中，λ1、λ2为储能参与调峰、调频辅助服务的补偿标准系数，ep为储能参与调频辅助服务的下调电量，d为调频里程，k为调频系数，i、j为储能参与调峰、调频的天数，m、n为一年中储能参与调峰、调频的总天数；

15、延缓新建机组收益ef2为：

16、

17、式中，cf为常规机组容量建设费用，ei为第i天储能放电总电量，t为常规机组最大功率年运行小时，q为常规机组调峰出力与最大出力之比系数；

18、节省燃料费用收益ef3为：

19、

20、式中，cfu为常规机组单位燃料购置费用，fu为单位发电量所需的燃料量，ei为第i天储能放电电量；

21、减少环境污染收益ef4为：

22、

23、式中，env是单位电量排放污染的环境价值，为储能年放电量；

24、新能源消纳收益ef5为：

25、

26、式中，np为可再生新能源上网电价，eout为储能减少的新能源总弃电量，eout,i为第i天储能减少的新能源弃电量；

27、减少新能源并网考核收益ef6为：

28、ef6＝α1(p′1-p1)+α2(p′2-p2)+α3(p′3-p3)   (6)

29、式中，α1、α2、α3为某区域对新能源有功功率变化、功率预测、其他考核的扣分罚款额度标准，p′1、p′2、p′3为未配置储能时有功功率变化、功率预测、其他考核的对应扣分值，p1、p2、p2为配置储能时有功功率变化、功率预测、其他考核的对应扣分值；

30、减少弃风弃光收益ef7

31、ef7＝aef+bepv   (7)

32、式中，a、b为区域对弃风、弃光电量的考核额度标准，ef、epv为配置储能后减少的年弃风、弃光电量；

33、调峰辅助收益ef8为：

34、

35、式中，e、e′为调峰电价及启停调峰电价，eps,i为第i天的调峰电量，p为储能启停调峰容量，n为年启停调峰总数；

36、延缓电网升级收益ef9为：

37、

38、式中，cd为电网升级所需投资，η为折现率，t为延缓电网升级时间；

39、降低网损收益ef10为：

40、

41、式中，分别是储能有功充放电功率，无功充放电功率，n为年投运次数，re为等效电阻，u为电压等级；

42、提供备用容量收益ef11为：

43、ef11＝c·δt·ps   (11)

44、式中，c为储能系统容量，δt为储能系统可应对的停电时间，ps为单位停电损失；

45、调频辅助收益ef12为：

46、

47、式中，pagc为单位调频里程补偿成本，k为调节性能指标，di为第i天的调频里程，efi为第i天的调频容量补偿；

48、峰谷套利收益ef13为：

49、

50、式中，pm为储能额定功率，km为储能充放电效率，ep、el为峰电电价及谷电电价，h1、h2为储能放电、充电时间；

51、提高用户供电可靠性收益ef14为：

52、ef14＝clost·nlost   (14)

53、式中，clost为单次停电损失金额，nlost为年度总停电次数；

54、提高用户电能质量收益ef15为：

55、ef15＝c′lost·n′lost   (15)

56、式中，c′lost为单次电能质量事件损失，n′lost为年度发生电能质量事件的总次数；

57、需求响应收益ef16为：

58、

59、式中，sn为单位需求响应电量的补贴价格，qi为第i次需求响应的总电量，n′为储能需求响应的年次数。

60、所述投资成本c1为：

61、c1＝ci+co+ce   (17)

62、式中，ci为储能建设成本费用，co为储能系统内设备购置成本费用，ce为系统集成等其他成本费用；

63、运维成本c2为：

64、c2＝ch+cm+cd   (18)

65、式中，ch为储能系统运维所需的人力投入成本，cm为储能运维中设备检修成本，cd为储能系统设备退役的处置成本；

66、净现值hpv为：

67、

68、式中，ci、co为储能系统每年流入、流出资金，i为行业基准收益率也为折现率，t为年份，n为项目计算期；

69、投资收益率roi为：

70、

71、式中，roi为总投资收益率，ebit为项目正常年份的年息税前利润或运营期内年平均息税前利润；

72、投资回收期pt为：

73、

74、式中，t′为各年累计净现金流量首次为正值或零的年数。

75、所述能量密度t1为：

76、

77、式中，ρc为储能能量密度，u为平台电压，l为储能的容量，v为储能空间的最大体积；

78、功率密度t2为：

79、

80、式中，ρw为储能功率密度，wmax为储能设备输入输出的最大功率，v为储能空间的最大体积；

81、循环寿命t3为

82、

83、式中，l为储能循环寿命，w1、w2、…、wb为储能系统各电池组的最大充放电次数，b为电池储能电池数量；

84、充放电效率t4为：

85、

86、式中，if为放电电流，tf为放电到截止电压所花费的时间，ic为充电电流，tc为充电时间；

87、自放电率t5

88、

89、式中，cb为储能存储前的放电容量，ca为储存能量一段时间后测试的放电容量。

90、所述步骤4中对选取的评价指标进行赋权的方法包括主观赋权和客观赋权。

91、所述步骤4中采用熵权法进行客观赋权并使用ahp层次分析法进行主观赋权，具体为：

92、

93、式中，wj是指第j项指标的综合权重，wja代表ahp层次分析法求取的第j项指标的主观权重，wjb代表熵值法求取的第j项指标的客观权重。

94、所述步骤5中，综合评价方法为综合评分法、综合指数法、层次分析法、topsis法或秩和比法。

95、所述topsis法的步骤如下：

96、(1)矩阵数据处理，根据指标值构建数据矩阵，对其进行正向化、标准化处理；

97、(2)计算最优和最劣矩阵向量，对于处理后的数据矩阵，取各指标中最优、最劣值构成最优、最劣解向量；

98、(3)计算评价对象与解向量的正、负理想解距离d+、d-；

99、

100、式中，di+、di-为第i类储能与最优、最劣解向量的理想距离，ωj为第j项指标的权重，为第j项指标的最优、最劣解向量，zij为第i类储能第j项指标的值；

101、(4)计算综合距离值，得出各类储能与最优值的综合距离；

102、

103、式中，di为第i类储能的综合距离值；

104、(5)根据综合距离值对评价对象进行优选排序。

105、与现有技术相比，本发明提具有的有益效果在于：

106、本发明针对当下研究深入至单一应用场景、单一储能技术的现状问题，提出一种基于典型应用场景的储能经济效益综合评价方法，首先根据储能在发电侧、电网侧、用户侧的应用及功能细分六类典型应用场景，根据典型应用场景分析储能的直接收益及间接收益，确定效益维度下各指标，再选取通用的经济维度、技术维度下的指标建立考虑效益、经济、技术的储能综合评价指标体系，根据评价需求的不同选取对应评价指标，再采用ahp层次分析法-熵权法计算指标主客观综合权重，进而应用topsis综合评价法对储能进行评价，得到储能的经济效益优劣情况。本发明所提方法可以满足不同评价需求下的不同类型储能在典型应用场景下的经济效益评价，且不局限于本发明所选的赋权方法及评价方法，具有较高的适用性及实用性。