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申请/专利权人：沈阳工业大学

摘要：本发明公开了一种基于风险防御的梯次利用重构储能系统容量配置方法，首先，考虑退役动力电池模组具有初始容量不一致特性，在其重构储能系统梯次利用过程中设置动态安全裕度，有效降低电池寿命损耗；其次，综合考虑重构储能系统梯次利用周期成本及动态供需平衡特性优化储能配置；最后，根据被配置对象需求，采用均衡控制确定各个电池模组充放电特性，验证所配置容量是否满足被配置对象的需求。此设计方法可以有效降低退役动力电池梯次利用寿命损耗，实现资源合理优化配置，增加环境收益。

主权项：1.一种基于风险防御的梯次利用重构储能系统容量配置方法，其特征在于所包含的步骤如下：第一步：确定梯次利用重构储能系统各个单体电池健康状态；其中，所述健康状态简称SOH；根据单体电池寿命衰减特性建立电池SOH评估模型为： 式中，Δαb_it为t-1到t时刻单体电池寿命衰减程度，αb_it为寿命衰减程度，lb_it为第i个储能电池t时刻寿命衰减值，Pb_it为第i个储能电池t时刻功率输出，为第i个储能电池SOC最大值，T为充放电时间，Di,t为第i个储能电池t时刻充放电深度，退役动力电池取值范围为[0,0.8]，为不同充放电深度Di对应的寿命损耗；第二步：根据各个单体电池剩余容量及SOH，确定重构储能系统SOC充放电裕度[X％，Y％]，X％为SOC上限值，Y％为SOC下限值，初始[X％，Y％]∈[20％，80％]；预估被配置对象极端场景下对储能系统功率需求，充分考虑退役动力电池寿命损耗特性，预设梯次利用重构储能系统的动态安全裕度x％-X％+Y％-y％，x％为动态安全裕度下限，y％为动态安全裕度上限；第三步：缩小退役动力电池充放电裕度[x％，y％]，充放电裕度边界值为： 式中，ΔPxt为被配置对象功率需求；β为功率转换系数，为充放电次数；Cb_it为第i个储能电池t时刻容量；第四步：以重构储能系统的梯次利用周期成本最小为目标建立容量配置优化模型；4-1：以重构储能系统过充、过放产生的寿命损耗成本最小为优化目标；考虑重构储能系统是否存在过充及过放现象，估算其对寿命损耗的影响，折算为成本函数，具体表达式为： 式中，为充放电深度Di,t时的成本系数，ΔCb_it为容量偏差值，为不同时刻及充放电深度下的容量值，I为配置储能单元个数；4-2：以能量损失成本最小为目标；若重构储能系统初始配置存在偏差，导致分布式能源利用率下降，折算为成本函数，具体表达式为： 其中，A，B，C分别为风力发电机组，光伏发电及其他分布式电源的总个数，分别为风力发电机组，光伏发电及其他分布式电源的功率输出，S为重构储能系统对应被配置对象总个数，max为被配置对象中分布式电源输出功率最大值，minPb_it为重构储能系统最差功率输出平均值，Zt为分时电价，r为银行的利率；J为储能系统的使用年限；4-3：以购电成本最小为目标；如重构储能系统初始配置存在偏差，导致向电网购电，折算为成本函数，具体表达式为： 式中，Pload_st为负荷需求值；第五步：考虑供需平衡对重构储能系统容量配置优化；在用电高峰期或发电量预测不准确情况下，被配置对象中重构储能系统存在不能完全满足负荷供电需求时，考虑失电情况折算为成本函数，具体表达式为： 式中，为负荷损失对应成本系数，ΔpQ_st为第s个被配置对象缺负荷量，Ps_dt为负荷需求；第六步：在对梯次利用重构储能系统进行容量配置时，选取的优化目标为梯次利用储能系统寿命周期成本、考虑供需平衡的失电成本，多目标优化的目标函数为：f＝min[ξ1ω1f1_1+ω2f1_2+ω3f1_3+ξ2f2]7式中，ω1,ω2,ω3,ξ1,ξ2为权重系数，且满足ω1+ω2+ω3＝1，ξ1+ξ2＝1；在优化过程中，考虑梯次利用寿命周期成本各个目标之间的优先级、供需平衡对应失电成本的优先级，根据需求设置参数ω1,ω2,ω3,ξ1和ξ2的值进行容量配置；第七步：根据被配置对象需求，确定每个单体电池均衡控制所对应的功率需求：为了有效地提高重构储能系统在梯次利用过程中的运行寿命，根据公式2设置动态安全裕度，正常运行场景下，得到每个单体电池SOC充放电裕度为[X％-x％,y％-Y％]，进而得到单体电池输出功率Pb_it，计算重构储能系统需提供功率输出基于均衡控制计算每个单体电池的输出占比τi为： 式中，I为电池总数量。

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