本發(fā)明涉及電池儲能系統(tǒng)，具體涉及一種用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的凈收益計算方法。

背景技術(shù)：
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在現(xiàn)有的電池儲能系統(tǒng)中，用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)有可能通過參與電網(wǎng)輔助服務(wù)獲取收益，如：參與調(diào)頻、深度調(diào)峰和啟停調(diào)峰等輔助服務(wù)，作為一種高效的電網(wǎng)支撐資源，是提高電網(wǎng)運行效率的有效途徑之一。

用戶側(cè)配置儲能系統(tǒng)可從節(jié)省電費支出、提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量等方面獲益，如果電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，從電網(wǎng)角度來說，儲能系統(tǒng)是優(yōu)質(zhì)的輔助服務(wù)資源，不但從調(diào)頻調(diào)峰容量上可為電網(wǎng)提供支撐，還可以從降低電網(wǎng)備用容量、延緩輸配電走廊擴容、提高其他發(fā)電機組的運行效率等方面獲益，從用戶角度來講，為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)是有可能獲取額外收益的途徑之一，是值得嘗試的，但電池儲能設(shè)備目前成本較高，并且循環(huán)壽命有限，在實際使用過程中，如何評估提供輔助服務(wù)過程中用戶需要支出的成本，若因提供輔助服務(wù)獲取的收益大于需要支出的成本，則可行，用戶可以嘗試參與電網(wǎng)輔助服務(wù)。因此在接收到輔助服務(wù)需求時，用戶需要計算儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)過程中產(chǎn)生的凈收益，為用戶是否參與輔助服務(wù)，在什么情況下參與輔助服務(wù)提供決策依據(jù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明提供了一種計算電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)可獲取的凈收益方法，為用戶決策是否參與輔助服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。具體方案如下：

一種用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的凈收益計算方法，過程包括：

步驟1：Flag_BESS為儲能系統(tǒng)的功能位值；可參與輔助服務(wù)的用戶側(cè)儲能設(shè)備，在未接收電網(wǎng)下發(fā)的輔助服務(wù)需求時，儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0；儲能系統(tǒng)為用戶自身服務(wù)，接收到電網(wǎng)下發(fā)輔助服務(wù)需求時，若電網(wǎng)下發(fā)的是參與調(diào)頻的輔助服務(wù)需求，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝1；若電網(wǎng)下發(fā)的是參與調(diào)峰的輔助服務(wù)需求，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝2；

步驟2：讀取電池儲能系統(tǒng)實時荷電狀態(tài)SOC_k，設(shè)儲能系統(tǒng)具備調(diào)頻能力的SOC上下限值為SOC_{_1}和SOC_{_2}，儲能系統(tǒng)具備調(diào)峰能力的SOC下限值為SOC_{_3}；

若Flag_BESS＝1，判斷是否滿足SOC_{_1}<SOC_k<SOC_{_2}，滿足則儲能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求，參與調(diào)頻輔助服務(wù)，并轉(zhuǎn)步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7；否則，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0；

若Flag_BESS＝2，判斷是否滿足SOC_k>SOC_{_3}，滿足則儲能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求，參與調(diào)峰輔助服務(wù)，并轉(zhuǎn)步驟3、步驟4、步驟5、步驟8、步驟9；否則，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0；

步驟3：實時記錄參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)的電池儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)、充放電功率、運行溫度及用戶負(fù)荷和電網(wǎng)電價；

步驟4：基于記錄的時段τ內(nèi)的電池儲能荷電狀態(tài)、充放電功率、運行溫度，采用電池儲能壽命損耗折算方法，計算電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)，產(chǎn)生的壽命損耗，進而折算出參與輔助時段τ內(nèi)儲能系統(tǒng)的折舊費用C_BESS；

步驟5：基于實時記錄的電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)的用戶負(fù)荷和電網(wǎng)電價數(shù)據(jù)，參照兩部制電價政策，計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段，用戶需要多支出的電費C_fee；

步驟6：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的收益L_{_f}；

步驟7：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的凈收益

當(dāng)時，用戶通過電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)可獲取凈收益，當(dāng)時，不能獲取凈收益；

步驟8：計算儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)的收益L_{_p}；

步驟9：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)獲取的凈收益

當(dāng)時，用戶通過電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)可獲取凈收益，當(dāng)時，不能獲取凈收益。

作為優(yōu)選方案之一，所述步驟4中折舊費用C_BESS的計算方法為：

其中：

L₂＝L₁exp(4K_SOC(S_{avg_LI}-0.5))[1-L_LI(m-1)]

式中，L₁和L₂為ΔL_LI(m)計算的中間變量；T_ref和T_LI分別為參考環(huán)境溫度和電池實際溫度的攝氏溫度值，即T_ref＝25℃；T_refa和T_LIa分別為參考環(huán)境溫度和電池實際溫度的絕對溫度值，T_refa＝T_ref+273K，T_LIa＝T_LI+273K；τ_{life_LI}為容量衰減為80％標(biāo)稱容量的日歷壽命估算值；K_T代表溫度每升高10℃電池壽命衰減率加倍，即K_T＝ln(2)/10＝0.0693；經(jīng)驗常數(shù)K_co，K_ex，K_SOC分別為3.66×10^-5，0.717，0.916；

M個時段后，電池壽命損耗系數(shù)L_LI為：

式中所示的壽命損耗系數(shù)總量L_LI隨著電池的使用從0變?yōu)?，即從新電池到容量衰減為0，當(dāng)L_LI＝0.2時表示電池容量衰減為標(biāo)稱容量的80％；L_LI從0到0.2所經(jīng)歷的循環(huán)使用次數(shù)，即為電池的循環(huán)壽命，所以可以據(jù)此折算出參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)儲能系統(tǒng)成本的費用折舊為：

式中，C_BESS為參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)電池儲能系統(tǒng)成本的費用折舊；C_{_total}為電池儲能系統(tǒng)總成本。

作為優(yōu)選方案之二，所述步驟5中用戶需要多支出的電費C_fee計算方法為：

步驟5.1：計算電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，用戶在時段τ內(nèi)需支出的電費：

式中，為用戶的變壓器容量，為電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，用戶當(dāng)月的最大負(fù)荷功率值，為電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，時刻i時單位時間內(nèi)用戶用電量，為時刻i時的電網(wǎng)電價；

步驟5.2：計算電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，用戶在時段τ內(nèi)需支出的電費：

式中，為電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，用戶當(dāng)月的最大負(fù)荷功率值，為電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，單位時間內(nèi)用戶用電量；

步驟5.3：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段內(nèi)，用戶需要多支出的電費C_fee；如下式所示：

C_fee＝C_{fee_2}-C_{fee_1}

作為優(yōu)選方案之三，所述步驟6中電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的收益L_{_f}的計算公式如下：

式中，t_j1為第j時段儲能系統(tǒng)響應(yīng)調(diào)度指令的出力時間，t_j2為第j時段儲能系統(tǒng)達(dá)到調(diào)度指令功率需求后持續(xù)的時間，R_j為第j時段，電池儲能系統(tǒng)的出力功率峰值，C_fj為第j時段，儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)的單位電量電價。

作為優(yōu)選方案之四，所述步驟8中電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)的收益L_{_p}的計算公式如下：

式中，為時刻s時，單位時間內(nèi)電池儲能系統(tǒng)的放電電量，為時刻s時，分布式光伏電站電價，為時刻m時，單位時間內(nèi)電池儲能系統(tǒng)的充電電量，為時刻m時的電網(wǎng)電價。

本發(fā)明相對有現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于：

(一)量化計算成本的過程加入了電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)過程中成本的費用折舊，比較全面的反映成本的實際構(gòu)成。

(二)用戶側(cè)配置電池儲能系統(tǒng)在同一時段內(nèi)，可以為用戶自身服務(wù)，通過節(jié)省電費等獲取收益，也可以通過為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)獲取收益，通過本發(fā)明專利提出的計算電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)可獲取的凈收益方法，為用戶決策是否參與輔助服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。

(三)本發(fā)明實施例給出了用戶側(cè)儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)凈收益計算的路徑。

(四)本發(fā)明實施例給出了用戶側(cè)儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)凈收益計算的路徑。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明凈收益計算方法的流程圖。

圖2是實施例中儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻的收益計算示意圖；R₁-R_n為調(diào)頻過程中電池儲能系統(tǒng)的出力變化情況，即儲能系統(tǒng)的調(diào)節(jié)里程，總調(diào)節(jié)里程為

具體實施方式：

實施例：

一種用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的凈收益計算方法，過程包括：

步驟1：Flag_BESS為儲能系統(tǒng)的功能位值；可參與輔助服務(wù)的用戶側(cè)儲能設(shè)備，在未接收電網(wǎng)下發(fā)的輔助服務(wù)需求時，儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0，儲能系統(tǒng)為用戶自身服務(wù)，接收到電網(wǎng)下發(fā)輔助服務(wù)需求時，若電網(wǎng)下發(fā)的是參與調(diào)頻的輔助服務(wù)需求，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝1，若電網(wǎng)下發(fā)的是參與調(diào)峰的輔助服務(wù)需求，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝2；

步驟2：讀取電池儲能系統(tǒng)實時荷電狀態(tài)SOC_k，設(shè)儲能系統(tǒng)具備調(diào)頻能力的SOC上下限值為SOC_{_1}和SOC_{_2}，儲能系統(tǒng)具備調(diào)峰能力的SOC下限值為SOC_{_3}；

若Flag_BESS＝1，儲能系統(tǒng)需要參與的是調(diào)頻輔助服務(wù)，參與調(diào)頻輔助服務(wù)需要儲能系統(tǒng)同時具備一定的充放電能力，所以首先依據(jù)SOC_k判斷電池儲能系統(tǒng)是否具有參與調(diào)頻的能力，判斷是否滿足SOC_{_1}<SOC_k<SOC_{_2}，若滿足，儲能系統(tǒng)在該時刻同時具有較好的充放電能力，具備參與調(diào)頻輔助服務(wù)的能力，儲能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求，參與調(diào)頻輔助服務(wù)，并轉(zhuǎn)步驟3、步驟4、步驟5、步驟6、步驟7；否則，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0，儲能系統(tǒng)不參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，而是繼續(xù)為用戶自身服務(wù)；

若Flag_BESS＝2，儲能系統(tǒng)需要參與的是調(diào)峰輔助服務(wù)，參與調(diào)峰輔助服務(wù)需要儲能系統(tǒng)具備較好的放電能力，所以首先依據(jù)SOC_k判斷電池儲能系統(tǒng)是否具有參與調(diào)峰的能力，判斷是否滿足SOC_k>SOC_{_3}，滿足，儲能系統(tǒng)在該時刻具有較好的放電能力，具備參與調(diào)峰輔助服務(wù)的能力，儲能系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度需求，參與調(diào)峰輔助服務(wù)，并轉(zhuǎn)步驟3、步驟4、步驟5、步驟8、步驟9；否則，置儲能系統(tǒng)的功能位值Flag_BESS＝0，儲能系統(tǒng)不參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，而是繼續(xù)為用戶自身服務(wù)；

步驟3：在電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段，實時記錄參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)的電池儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)、充放電功率、運行溫度及用戶負(fù)荷和電網(wǎng)電價；

步驟4：基于記錄的時段τ內(nèi)的電池儲能荷電狀態(tài)、充放電功率、運行溫度，采用電池儲能壽命損耗折算方法，計算電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)，產(chǎn)生的壽命損耗，進而可以折算出參與輔助時段τ內(nèi)儲能系統(tǒng)的折舊費用；

其中：

L₂＝L₁exp(4K_SOC(S_{avg_LI}-0.5))[1-L_LI(m-1)]

式中，L₁和L₂為ΔL_LI(m)計算的中間變量；T_ref和T_LI分別為參考環(huán)境溫度和電池實際溫度的攝氏溫度值，即T_ref＝25℃；T_refa和T_LIa分別為參考環(huán)境溫度和電池實際溫度的絕對溫度值，T_refa＝T_ref+273K，T_LIa＝T_LI+273K；τ_{life_LI}為容量衰減為80％標(biāo)稱容量的日歷壽命估算值；K_T代表溫度每升高10℃電池壽命衰減率加倍，即K_T＝ln(2)/10＝0.0693；經(jīng)驗常數(shù)K_co，K_ex，K_SOC分別為3.66×10^-5，0.717，0.916。

M個時段后，電池壽命損耗系數(shù)L_LI為：

式中所示的壽命損耗系數(shù)總量L_LI隨著電池的使用從0(新電池)變?yōu)?(容量衰減為0)，當(dāng)L_LI＝0.2時表示電池容量衰減為標(biāo)稱容量的80％；L_LI從0到0.2所經(jīng)歷的循環(huán)使用次數(shù)，即為電池的循環(huán)壽命，所以可以據(jù)此折算出參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)儲能系統(tǒng)成本的費用折舊為：

式中，C_BESS為參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)電池儲能系統(tǒng)成本的費用折舊；C_{_total}為電池儲能系統(tǒng)總成本；

步驟5：基于實時記錄的電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段τ內(nèi)的用戶負(fù)荷和電網(wǎng)電價數(shù)據(jù)，參照兩部制電價政策，計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段，用戶需要多支出的電費C_fee；具體過程如下：

步驟5.1：計算電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，用戶在時段τ內(nèi)需支出的電費：

式中，為用戶的變壓器容量，為電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，用戶當(dāng)月的最大負(fù)荷功率值，為電池儲能系統(tǒng)未參與輔助服務(wù)時，時刻i時單位時間內(nèi)用戶用電量，為時刻i時的電網(wǎng)電價；

步驟5.2：計算電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，用戶在時段τ內(nèi)需支出的電費：

式中，為電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，用戶當(dāng)月的最大負(fù)荷功率值，為電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時，單位時間內(nèi)用戶用電量；

步驟5.3：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與輔助服務(wù)時段內(nèi)，用戶需要多支出的電費C_fee。式子如下：

C_fee＝C_{fee_2}-C_{fee_1}

步驟6：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的收益L_{_f}；按效果付費的補償標(biāo)準(zhǔn)，計算儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻的收益：

式中，t_j1為第j時段儲能系統(tǒng)響應(yīng)調(diào)度指令的出力時間，t_j2為第j時段儲能系統(tǒng)達(dá)到調(diào)度指令功率需求后持續(xù)的時間，R_j為第j時段，電池儲能系統(tǒng)的出力功率峰值，C_fj為第j時段，儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)的單位電量電價；

步驟7：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的凈收益

當(dāng)時，說明用戶通過儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)獲取的收益大于在該過程中需要多支出的電費和產(chǎn)生的電池儲能系統(tǒng)的費用折舊，用戶通過電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)可獲取凈收益，當(dāng)時，不能獲取凈收益；

步驟8：計算儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)的收益L_{_p}；以儲能系統(tǒng)在負(fù)荷低谷時段充電，在負(fù)荷高峰時段，以分布式光伏電源電價放電，計算電池儲能系統(tǒng)參與系統(tǒng)輔助調(diào)峰可獲取的收益，

式中，為時刻s時，單位時間內(nèi)電池儲能系統(tǒng)的放電電量，為時刻s時，分布式光伏電站電價，為時刻m時，單位時間內(nèi)電池儲能系統(tǒng)的充電電量，為時刻m時的電網(wǎng)電價；

步驟9：計算用戶側(cè)電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)獲取的凈收益

當(dāng)時，說明用戶通過儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)獲取的收益大于在該過程中需要多支出的電費和產(chǎn)生的電池儲能系統(tǒng)的費用折舊，用戶通過電池儲能系統(tǒng)參與調(diào)峰輔助服務(wù)可獲取凈收益，當(dāng)時，不能獲取凈收益；當(dāng)時，不能獲取凈收益。