基于系统动力学的电化学储能电站全寿命周期成本分析

运用系统动力学理论,构建了电化学储能电站全寿命周期成本模型;通过事故树分析、三角模糊数等方法确定模型参数,通过模拟仿真研究模型中的关键影响因素.仿真结果表明,全寿命周期成本不仅包括初始投资成本及运行维护成本,安全成本也是电化学储能电站全寿命周期成本的重要组成部分.对模型关键影响因素的进一步研究结果表明,虽然资本金投入比...     

储能系统商业模式及其优化规划方法

新一轮能源革命和电力体制改革背景下，电力系统源-网-荷各环节对储能技术提出了多样化应用需求，实现由研发示范向商业化初期过渡、商业化初期向规模化发展是"十三五"期间储能产业的两阶段发展目标。针对储能市场化应用初期阶段的商业模式与规划问题，基于投资、收益、运营等因素，分析了该阶段下储能系统呈现的典型商业模式。考虑商业模式的差异，分别建立了业主投资模式、合同能源管理模式下储能系统全寿命周期优化规划数学模型，结合电化学储能系统容量衰减特性，提出电化学储能系统全寿命周期评估方法及其优化算法。基于实际案例验证了所提模型和方法的有效性和可行性，分析了储能电池退役点、电池成本、循环寿命对储能系统规划结果的影响。结果表明，所提出的储能系统全寿命周期优化规划方法能够解决不同商业模式下的储能系统规划问题，对储能系统应用商业模式和规划具有指导意义。     

应用于调峰的电池储能系统平准化分析

针对储能项目单位发电量成本难以衡量的问题,提出一种适用于电池储能系统的平准化成本评估模型。建立了电池储能系统在全寿命周期内的成本模型。利用雨流计数法与等效循环寿命法对电池储能系统的运行寿命进行预测;根据全寿命周期内的总投资成本与储能总放电量之间的关系,建立了适用于电池储能系统的平准化成本评估模型,利用该模型进行敏感性分析,得到了影响平准化成本的主要因素;以变功率充放电控制策略参与削峰填谷为算例展开分析,结果表明该控制策略参与调峰有效地削减了峰谷差,取得了较好的削峰填谷效果,因其平准化成本较高,故提出了降低平准化成本的相关建议。     

计及电池寿命的储能参与调频市场收益分析

储能作为重要的高弹性资源,能够为电网运行提供调峰、调频等辅助服务。针对电力市场环境下储能参与调频市场机制与考虑储能寿命的收益模型开展研究。基于基本市场框架建立了储能参与调频市场收益模型,分析储能充放电速率、充放电深度和储能荷电状态对储能电池寿命衰减的影响,通过类雨流计数法考虑了储能循环寿命对调频收益的影响。根据浙江电力市场典型方式仿真数据,对不同储能电站规模、储能放电容量及电池100%充放电深度循环寿命次数下的储能参与调频市场全寿命周期收益进行仿真分析,为相关研究提供参考。     

采用全寿命周期成本模型的用户侧电池储能经济可行性研究

储能系统的成本高及收益不明确是影响其规模化应用的主要原因之一。首先建立了通用的全寿命周期成本模型,用于全面计算储能的各类成本;通过敏感性分析提出了有效降低几类用户侧电池储能成本的方法;分析用户侧电池储能的效益来源,并对不同电价机制下的经济可行性进行了详细计算,最后给出了用户侧电池储能在全寿命周期内的优化投资策略。结果表明,对于用户侧电池储能,在整个项目周期内安装成本占比最大,其次为更换成本和用电成本,运行维护成本比例最小。用户侧电池储能年均成本由低到高依次为:铅酸电池钠硫电池?铁锂电池全钒液流电池。通过降低额定放电时间、提高循环效率并延长寿命周期,可有效降低用户侧电池储能的年均成本。在两部制电价机制下,当铅酸电池、钠硫电池、铁锂电池和全钒液流电池的安装成本分别下降为原成本的60%、60%、50%和30%,用户侧电池储能才达到经济可行。     

应急救援用移动式充电车经济性分析

根据未来电动汽车救援需求,介绍3种不同类型电动汽车救援车——传统能源救援车、储能电池系统救援车以及结合传统能源和储能电池系统于一体的救援车,说明3种救援车的主要区别在于救援车自身动力类型和救援时的充电救援方式。依据汽车的生产、运维和报废过程产生的费用对救援车进行全寿命周期成本分析对比,得出3种救援车全寿命周期成本费用,结果表明,传统能源和储能电池系统于一体的救援车全寿命周期成本费用最低,相比其他两类车型经济性最好,可广泛推广使用。     

集中-分布式混合压缩空气储能电站优化规划策略

针对城镇配电网供电能力不足的问题,设计了一种集中-分布式混合压缩空气储能（CAES）电站的基本架构。该架构依托集中式先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)电站建立分布式液态空气储能电站,可更有效地利用AA-CAES电站大规模储气室的优势,延展AA-CAES电站的功能。然后,建立了集中-分布式混合CAES电站的运行模型。该模型能准确描述混合CAES电站空气压缩、液化、贮存、运输、汽化、膨胀发电等过程中的能量流通、转化、存储和释放机理。基于混合CAES电站的运行模型,结合全寿命周期成本理论,建立了混合CAES电站的优化规划与运行模型。上述模型还包含扩建输电线路、增建燃气轮机、安装电池储能等备选方案的相关约束,以便对比安装混合CAES电站和其他方案的经济效益。最后,通过算例仿真验证了优化规划与运行模型的有效性。     

面向经济评估的电池储能系统工况特征量嵌入性研究

储能系统的投资过程主要包括初始购置、运维和置换三个阶段,不同的应用工况将对电池储能系统的寿命衰减速率产生差异化影响,进而影响其成本投入过程,也是储能系统经济评估中的必要考虑因素。面向储能系统的经济性动态评估,首先定义温度、倍率、放电深度(Depth of Discharge, DOD)、充放电频次等作为储能工况特征量。基于工况特征量与电池寿命损耗之间的关联关系,建立了计及工况特征参量的储能系统出力模型和成本模型。基于全寿命周期成本模型(Life Cycle Cost, LCC)和遗传算法,分析了工况特征量在储能成本评估中考虑的必要性及其影响程度。最后,在平抑光伏波动和负荷侧削峰填谷两种工况下展开算例分析,验证了在储能规划过程中考虑工况特征量的必要性。该研究将为储能规划阶段的经济性评估提供理论依据与数据基础。     

考虑电池寿命损耗的园区综合能源电/热混合储能优化配置

针对园区综合能源系统(PIES)储能容量优化配置问题,为提升PIES规划-运行经济性,提出了考虑电池寿命损耗的PIES电/热混合储能优化配置方法.首先,构建了适用于PIES规划问题的电池寿命损耗模型,用于量化评估电池寿命损耗;进而,在考虑PIES多能互补特性基础上,引入电池置换成本体现电池寿命损耗的长期影响,以电/热混合储能投资置换成本与运行成本等年值最低为目标函数,建立了PIES电/热混合储能容量双层优化配置模型;最后,通过算例验证了文中混合储能配置方法对系统规划-运行经济性、电池使用寿命的提升效果,并比较分析了电/热混合储能与单一储能对系统规划-运行经济性和电池使用寿命的影响.     

梯次利用电池在储能电站中应用的可行性分析

通过对比分析梯次利用电池与新电池的全生命周期成本差异,建立了考虑电池寿命和运行特性的度电成本分析模型,用该模型分析了梯次利用电池与新电池以及铅炭电池的度电成本,探讨了梯次利用电池度电成本的影响因素,对退役电池梯次应用于储能电站的技术路线和应用方向给出了建议。     

输电线路金具的全寿命选型

针对传统金具大量使用铁磁材料引起运行过程中磁滞和涡流损耗的激增,在线路金具实际选型中提出的秉承全寿命周期设计理念在工程应用中受到极大关注。统筹考虑金具采购、安装和运输的经济费用、运行损耗费用、故障检修费用、使用寿命、安全可靠性、环境保护等,搭建了输电线路金具全寿命选型模型,并结合厂家调研数据和实际输电线路工程的设计条件进行了全过程综合性评价,推荐符合实际需求兼顾全寿命理念的线路金具型式,以提高线路工程资产总体经济效益和社会效益。     

考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略

工厂是供能结构复杂的典型能源系统,生产过程中存在多能流耦合,优化空间大,是多能源系统的重点发展区域。同时,工厂中含大量的能源设备,各种能源设备的全生命周期成本会对工厂的用能策略产生较大影响。为此,文章针对同时考虑光伏、风机、储能、冰蓄冷空调、中央空调等多种能源设备的工厂多能微网模型,提出了一种考虑设备全生命周期成本的工厂多能微网经济调度策略。在考虑设备全生命周期成本的基础上,以工厂整体的运行费用最低为目标,建立工厂日前经济优化调度模型,并采用混合整数线性规划方法进行求解。算例结果表明,所提的优化策略使得多种能源进行协同互补,减小了能源转换和存储时的能量损耗,提升了能源利用效率。同时,在价格信号的激励下,充分发挥了需求侧设备的调节潜力,促进了可再生能源的消纳和电网的削峰填谷,并优化了能源消费结构。由于将设备的全生命周期成本考虑在内,在工程实际中具有更好的推广价值。     

考虑负荷虚拟储能特性的商业区储能优化配置

储能技术的快速发展使得电力系统的经济性与灵活性逐渐提高,而基于需求侧管理的负荷虚拟储能则作为广义储能其中的一种获得了广泛关注。以商业区产消者为研究对象,基于人体舒适度范围建立具有时间解耦特性的空调负荷虚拟储能模型。在此基础上考虑负荷与光伏发电的季节性及气候性差异,计及全寿命周期成本建立考虑负荷虚拟储能特性的蓄电池储能双层优化配置模型,并采用Gurobi求解器与改进的差分进化算法配合求解。最后通过具体算例,证明了负荷虚拟储能的引入可有效提高商业区蓄电池储能配置的经济性,并分析储能系统对光伏消纳的影响。     

电池储能单元群参与电力系统二次调频的功率分配策略

大规模电池储能电站响应频繁的电力系统二次调频小额功率需求时,面临二次调频功率在电池储能单元群之间分配的问题,分配不当会劣化储能电站运行效率。文中分析了电池储能单元充放电功率对其能量转换效率的影响,构建了电池储能单元充放电功率-效率模型,提出使电池储能电站整体能量转换效率最大化的电池储能单元群功率分配策略。该策略可以提高电池储能电站运行效率、减小功率损失,同时在小额调频功率需求场景下可以减少电池储能单元响应数量和延长电池储能电站寿命。仿真分析验证了所提功率分配策略的有效性,与按比例功率分配策略和最大充放电功率分配策略对比结果表明,所提出的功率分配策略在提升电池储能系统运行效率以及减缓电池寿命衰减方面均具有优势。     

计及循环寿命和运营策略的风电汇集区域储能电站优化配置

风电汇集区域建设储能电站可在保证整个区域一次调频能力的同时提高经济性。针对风电汇集区域建设储能电站提出一种基于运营策略的储能容量配置方法。储能电站采用独立运营机制,在保证区域一次调频容量的前提下参与电力市场交易,实现储能利用率、效益最大化。提出储能电站运营配置协同优化双层模型,外层以全生命周期投资回报率最大为目标进行储能配置,内层计及储能循环寿命以日运行期望利润最大为目标优化运营策略,内外层联合优化达到综合最优,从而得出储能配置结果。提出一种改进麻雀搜索算法提高收敛速度,对双层配置模型进行求解。通过算例验证了所提方法能够在确保区域具备一次调频能力的同时提高储能的经济性。     

用户侧多能互补微能源网的规划方法

多能互补的微能源网是一种可以提高能源利用效率的有效方式,并且可以通过整合多能源载体降低供电成本。面对多种多样的能量转换器和特性各异的储能设备,如何选择设备的类型和容量、如何连接和管理所选设备,是设计新型微能源网最优规划配置的核心问题。提出了一种面向用户侧多能互补微能源网的规划方法,充分发挥多能互补的优势,得出了最优规划配置。将最优规划问题转化为一个混合整数线性规划模型,目的是使得总成本最小。算例结合北京市海淀区某能源互联网示范工程,对3种不同的能源系统方案进行了比较,验证所提出的最优规划模型的有效性和优越性。     

分布式储能运行规划一体的多目标选址定容方法

针对含高比例新能源配网中分布式储能的选址定容问题,首先以系统模块度、有功平衡度和群间交互功率波动指标对配网进行集群划分;进而考虑配网的经济性和安全性指标,以配网购电成本、储能日均成本、电压波动和网损为优化目标,以储能的位置及优化出力为决策变量,构建了分布式储能运行规划一体的选址定容模型;采用改进的NSAG-III多目标优化算法对模型进行求解,且针对位置变量提出了偏移交叉操作方法,对目标和多时间尺度规划变量分别采用嵌入式潮流和混合编码的方式进行处理;最后在IEEE33节点配网模型上验证了所提方法和模型的合理性和高效性,为未来新型电力系统的新能源消纳和储能合理规划奠定基础。     

储能系统容量优化配置及全寿命周期经济性评估研究综述

近年来,随着储能技术性能的提高、成本的降低、电网供需矛盾的突出以及激励政策的出台,长寿命、低成本、高能量转换效率的电池储能技术的经济性逐渐凸显,储能技术的应用正逐步由项目示范转向商业运营。但现阶段储能系统的技术和经济性能有限,尚不具备规模经济性,储能系统容量配置及经济性评估是储能项目示范和商业推广应用的前提。通过分析储能应用需求、国内政策环境,提出储能容量配置及经济性评估的必要性。总结分析了储能在电力系统各环节的应用功能、储能技术类型及其参数、现阶段具备在电力系统中大规模应用的典型电池储能技术类型及技术经济指标现状、国内外典型储能示范工程、退役动力电池在电力系统中梯次应用的现状、以及储能容量配置及经济性评估研究现状。