CN111539620B - 一种提供能量服务的储能运营方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种提供能量服务的储能运营方法，储能电站接收来自不同服务对象的储能响应请求；生成基于所述响应请求的预处理数据，判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成所能提供服务对象的供能响应结果，否则直接返回拒绝请求；储能电站将所述响应结果发送至相应的服务对象。本发明提出了计及储能电站功率容量约束的响应时段内储能电站能量服务对象选取及运营策略，提高储能电站运营的效益，并对储能电站实时运行的经济性进行评估。

Description

一种提供能量服务的储能运营方法及系统

技术领域

本发明属于储能在电力系统中应用技术领域，具体涉及考虑储能成本、收益及储能电站自身状态的提供能量服务的储能运营方法及系统。

背景技术

我国大型新能源发电基地与负荷中心呈逆向分布,随机性、波动性和不确定性的新能源发电大规模并网，及其与负荷需求时序性、地理位置的非一致性，对新能源的高效消纳、系统调峰调频的供应质量和充裕程度、输电走廊传输容量，提出更高要求。大规模储能技术作为灵活的调节资源，可以提升送端电网新能源消纳能力、提高特高压走廊利用效率。储能可面向新能源电站业主、火电厂、电网、电力系统用户提供能量服务，如果平衡不同对象的供给与需求，提升储能应用的经济性，探讨储能提供能量服务的运营策略，具有一定的现实意义。本发明提出了一种提供能量服务的储能运营方法及系统，为推进储能提供能量服务应用的商业化推广提供技术支撑。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种提供能量服务的储能运营方法及系统，以实现提高储能电站运营的效益，并对储能电站实时运行的经济性进行评估。

根据本发明的实施例，本发明提出了一种提供能量服务的储能运营方法，所述方法包括：

步骤S1.储能电站接收来自不同服务对象的储能响应请求；

步骤S2.储能电站生成基于所述响应请求的预处理数据，判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成所能提供服务对象的供能响应结果，否则直接返回拒绝请求；

步骤S3.储能电站将所述响应结果发送至相应的服务对象。

进一步的，所述对象包括新能源电站业主、火电厂、电网、电力系统用户中的一种或多种。

进一步的，所述生成基于所述响应请求的预处理数据，具体为，预先设置储能电站与不同服务对象之间建立的响应时间间隔以及所述储能电站与不同服务对象之间的约定成本数据，所述预处理数据为单位电量放电数据与所述响应时间间隔内的储能放电电量的乘积。

进一步的，所述预先存储的供能数据包括等效成本数据及运行成本数据，所述等效成本数据C_i(t)为

其中，C_i(t)为第i年[t,t+1]时段的储能电站等效成本， SOH_i(t)为第i年t时刻的储能电站健康状态值，SOH_end为退役时的储能电站健康状态值，SOH₀为初始投运时刻的储能电站健康状态值，C₀为储能系统投资成本；所述运行成本数据包括储能电站等效成本的充放电成本、运行维护成本、电网使用费、购电成本数据。

进一步的，所述储能系统投资成本C₀包括储能电池系统、变流器、储能电站能量管理系统、监控系统及其二次设备、升压变电站、建设成本、以及占地成本。

进一步的，所述充放电成本为单位电量充放电成本与储能电站放电电量的乘积；单位电量放电成本为储能电站等效成本C_i(t)除以储能电站可放电电量，所述储能电站可放电电量为储能电站充放电深度、储能电站剩余充电与放电次数、储能电站容量三者的乘积；运行维护成本为储能电站单位运行维护成本与储能电站放电电量的乘积；电网使用费为单位电量电网使用费与储能电站经电网传输电量的乘积；购电成本为[t,t+1]时段内单位电量充电价格乘以Δt内储能充电电量。

进一步的，所述判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成基于不同服务对象的供能响应结果，具体包括：

当只有一个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据大于供能数据时，储能电站放电，以储能电站功率容量为约束，储能仅为该服务对象提供能量服务；当有多个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据都大于供能数据时，储能电站放电，将相关服务对象按照所述预处理数据的大小从高到低排列，以储能电站功率容量为约束，确立满足约束条件下的服务对象及储能电站出力；若所述预处理数据均小于所述供能数据，若此时的单位电量充电成本低于最低单位电量购电成本与储能电站度电成本之和时，储能电站充电，否则储能电站不动作。

进一步的，所述预先存储的供能数据还包括下一时间段的输入参量，所述输入参量值为第 i年t时刻储能电站的健康状态SOH_i(t)减去不同放电深度下的放电电量与对应放电深度下全寿命周期放电总量的比值。

进一步的，所述储能电站还包括输出动态运行信息，其中，所述动态运行信息包括储能电站健康状态、储能电站充放电功率曲线、储能电站能量服务对象及价值曲线、储能电站总体价值曲线、经济性指标。

根据本发明的实施例，本发明还提出了一种提供能量服务的储能运营系统，所述系统包括储能电站供电服务端以及至少一个服务对象客户端，其中，

储能电站供电服务端，用于接收来自不同服务对象的储能响应请求，成基于所述响应请求的预处理数据，判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成基于不同服务对象的供能响应结果，将所述响应结果发送至相应的服务对象客户端；

服务对象客户端，用于发送储能响应请求，并接收响应结果。

本发明考虑储能电池健康状态、储能电站等效成本、储能电站提供不同对象能量服务收益与成本、储能功率容量约束，提出了以收益最大为指标的提供辅助服务的储能运营方法及系统，有利于提升储能应用的经济性。首先，明确储能电站提供能量服务的对象，设置储能电站响应时间间隔；其次，评估储能电站面向不同对象提供能量服务的收益与成本，确立储能提供能量服务的对象；最后，基于储能所提供服务对象收益的差异，确立储能运营方法，评估储能电站的经济性与健康状态，输出储能电站动态运行信息。

附图说明

图1为本发明提出的提供能量服务的储能运营方法流程图；

图2为本发明提出的提供能量服务的储能运营系统框架图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，如图1所示，本发明提出了一种提供能量服务的储能运营方法，该方法包括：

步骤S1.储能电站接收来自不同服务对象的储能响应请求。

在本发明的实施例中，本步骤的目的在于明确储能电站提供能量服务的对象，储能电站可为新能源电站业主、火电厂、电网、电力系统用户中的一种或多种提供能量服务。储能响应时间间隔Δt根据储能电站与新能源电站业主、火电厂、电网、电力系统用户间运行规则或预先约定进行设置，选取不同交易对象下运行要求时间间隔的最小值。

在本实施例中，储能电站为服务对象提供能量服务，不同的服务对象所所对应的能量需求也是不同的，因此，储能电站需要根据其从不同服务对象的储能需求进行储能运营，因此，服务对象会向储能电站发送基于储能需求的响应请求，该响应请求中携带的信息包括了其需要获取能量的信息，还包括与该响应请求所对应的服务对象的具体信息，从而使得储能电站根据不同的服务对象提供功能运营服务方案。

步骤S2.判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成所能提供服务对象的供能响应结果，否则直接返回拒绝请求。

在本发明的实施例中，步骤S2的目的在于基于不同服务对应的服务请求生成一预处理数据，通过匹配预先存储的数据，判断是否向发送请求的服务对象提供储能服务。

具体来说，本步骤中预先设置储能电站与不同服务对象之间建立的响应时间间隔以及所述储能电站与不同服务对象之间的约定成本数据，从而得到预处理数据为单位电量放电数据与所述响应时间间隔内的储能放电电量的乘积。确立调峰、调频、调压、备用、黑启动、需求响应、以及紧急响应等辅助服务的交易方式，评估储能电站在响应时间间隔Δt内提供辅助服务的能量收益，也就是储能电站针对不同服务对象所生成的预处理数据。

1)储能电站为新能源业主、火电厂提供能量服务，根据市场规则或约定价格，Δt内的能量收益I₁(t)为单位电量放电价格乘以Δt内储能放电电量。

2)储能电站为电网提供能量服务，根据市场规则或约定价格，[t,t+1]时段内的能量收益I₂(t) 为该时段内的单位电量放电价格乘以Δt内储能放电电量。

3)储能电站为用户提供能量服务，根据市场规则或约定价格，Δt内的能量收益I₃(t)为单位电量放电价格乘以Δt内储能放电电量。

在本实施例中，步骤S2的目的在于基于储能电池健康状态确立储能电站等效成本、确定储能电站运行成本，从而得到预先存储的供能数据。

具体来说，基于储能电池健康状态确立储能电站等效成本包括：

以第i年为例，第i年[t,t+1]时段的储能电站等效成本C_i(t)与储能电站健康状态、储能退役时的健康状态值、储能系统投资成本等因素有关。计算公式为

式中，SOH_i(t)为第i年t时刻的储能电站健康状态值；SOH_end为退役时的储能电站健康状态值；SOH₀为初始投运时刻的储能电站健康状态值；C₀为储能系统投资成本。

在本实施例中，储能系统投资成本包括储能电池系统、变流器、储能电站能量管理系统、监控系统及其二次设备、升压变电站、建设成本、以及占地成本等。

基于储能电站等效成本的充放电成本、运行维护成本、电网使用费、购电成本数据得到运行成本数据。

以第i年[t,t+1]时段为例，储能电站运行成本包括基于储能电站等效成本的充放电成本、运行维护成本、电网使用费、购电成本等。

基于储能电站等效成本的充放电成本为单位电量充放电成本与储能电站放电电量的乘积；单位电量放电成本为储能电站等效成本C_i(t)除以储能电站可放电电量；储能电站可放电电量与储能电站健康状态、容量衰减特性、充放电深度、充放电次数、储能电站容量等因素有关，为储能电站充放电深度、储能电站剩余充电与放电次数、储能电站容量三者的乘积。运行维护成本为储能电站单位运行维护成本与储能电站放电电量之积。

电网使用费为单位电量电网使用费与储能电站经电网传输电量的乘积，当储能与能源电站业主、火电厂、电力系统用户交易时发生该项费用。

储能电站从新能源业主、火电厂购买电能，根据市场规则或合同约定，购电成本为该时段内单位电量充电价格乘以Δt内储能充电电量；储能电站从电网购买电能，根据市场规则或合同约定，[t,t+1]时段内的购电成本为该时段内的单位电量充电价格乘以Δt内储能充电电量。

[0,t]时段内的平均购电成本为[0,t]时段内的总购电成本除以[0,t]时段内的总充电电量。

在本发明的实施例中，判断预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成基于不同服务对象的供能响应结果。

[t,t+1]时段内储能面向不同对象提供能量服务的收益，当所服务的对象的收益大于[t,t+1] 时段内的储能电站的充放电成本、运行维护成本、电网使用费、[0,t]时段内的平均购电成本成本之和时，储能电站放电为该对象提供能量服务。

当只有一个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据大于供能数据时，储能电站放电，以储能电站功率容量为约束，储能仅为该服务对象提供能量服务；当有多个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据都大于供能数据时，储能电站放电，将相关服务对象按照所述预处理数据的大小从高到低排列，以储能电站功率容量为约束，确立满足约束条件下的服务对象及储能电站出力；若所述预处理数据均小于所述供能数据，若此时的单位电量充电成本低于最低单位电量购电成本与储能电站度电成本之和时，储能电站充电，否则储能电站不动作。

步骤S3.储能电站将所述响应结果发送至相应的服务对象。

在本步骤中，基于前面两个步骤将是否为服务对象提供储能服务的结果发送至不同的服务对象，在本步骤中，结果也是基于不同服务对象响应请求中携带的地址信息来进行结果返回。

在本发明的实施例中，还需要评估储能电站经济性与健康状态。

1)评估[t,t+1]时段内的收益总额，2)评估储能电站初始投资成本、运行维护成本、购电成本，计算净现值、投资回收期、投资回报率、内部净收益等指标。

2)第i年t时刻储能电站的健康状态为SOH_i(t)减去不同放电深度下的放电电量与对应放电深度下全寿命周期放电总量的比值，将该值作为下一时段储能电站运行成本的输入参量。

在本发明的实施例中，运营方法还包括所述储能电站输出动态运行信息，其中，所述动态运行信息包括储能电站健康状态、储能电站充放电功率曲线、储能电站能量服务对象及价值曲线、储能电站总体价值曲线、经济性指标。

本发明还提出了一种提供能量服务的储能运营系统，所述系统包括储能电站供电服务端以及至少一个服务对象客户端，其中，

储能电站供电服务端，用于接收来自不同服务对象的储能响应请求，成基于所述响应请求的预处理数据，判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成基于不同服务对象的供能响应结果，将所述响应结果发送至相应的服务对象客户端；服务对象客户端，用于发送储能响应请求，并接收响应结果。

本发明提供了一种提供能量服务的储能运营方法及系统，该方法考虑储能在电力系统中提供能量服务的对象，结合市场机制，考虑储能电池健康状态、储能电站等效成本、能量服务收益，提出了计及储能电站功率容量约束的响应时段内储能电站能量服务对象选取及运营策略，提高储能电站运营的效益，并对储能电站实时运行的经济性进行评估。

对于本领域技术人员而言，显然本发明实施例不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明实施例的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明实施例。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明实施例的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明实施例内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统、装置或终端权利要求中陈述的多个单元、模块或装置也可以由同一个单元、模块或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种提供能量服务的储能运营方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤S1.储能电站接收来自不同服务对象的储能响应请求；

步骤S2.储能电站生成基于所述响应请求的预处理数据，判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成所能提供服务对象的供能响应结果，否则直接返回拒绝请求；

步骤S3.储能电站将所述响应结果发送至相应的服务对象；

所述对象包括新能源电站业主、火电厂、电网、电力系统用户中的一种或多种；

所述生成基于所述响应请求的预处理数据，具体为，预先设置储能电站与不同服务对象之间建立的响应时间间隔以及所述储能电站与不同服务对象之间的约定成本数据，所述预处理数据为单位电量放电数据与所述响应时间间隔内的储能放电电量的乘积；

所述预先存储的供能数据包括等效成本数据及运行成本数据，所述等效成本数据C_i(t)为

其中，C_i(t)为第i年[t,t+1]时段的储能电站等效成本，SOH_i(t)为第i年t时刻的储能电站健康状态值，SOH_end为退役时的储能电站健康状态值，SOH₀为初始投运时刻的储能电站健康状态值，C₀为储能系统投资成本；所述运行成本数据包括储能电站等效成本的充放电成本、运行维护成本、电网使用费、购电成本数据；

所述储能电站还包括输出动态运行信息，其中，所述动态运行信息包括储能电站健康状态、储能电站充放电功率曲线、储能电站能量服务对象及价值曲线、储能电站总体价值曲线、经济性指标。

2.根据权利要求1所述的储能运营方法，其特征在于，所述储能系统投资成本C₀包括储能电池系统、变流器、储能电站能量管理系统、监控系统及其二次设备、升压变电站、建设成本、以及占地成本。

3.根据权利要求2所述的储能运营方法，其特征在于，所述充放电成本为单位电量充放电成本与储能电站放电电量的乘积；单位电量放电成本为储能电站等效成本C_i(t)除以储能电站可放电电量，所述储能电站可放电电量为储能电站充放电深度、储能电站剩余充电与放电次数、储能电站容量三者的乘积；运行维护成本为储能电站单位运行维护成本与储能电站放电电量的乘积；电网使用费为单位电量电网使用费与储能电站经电网传输电量的乘积；购电成本为[t,t+1]时段内单位电量充电价格乘以Δt内储能充电电量。

4.根据权利要求2所述的储能运营方法，其特征在于，所述判断所述预处理数据与预先存储的供能数据是否满足供能约束条件，若满足，则生成基于不同服务对象的供能响应结果，具体包括：

当只有一个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据大于供能数据时，储能电站放电，以储能电站功率容量为约束，储能仅为该服务对象提供能量服务；当有多个服务对象发送的响应请求所生成的预处理数据都大于供能数据时，储能电站放电，将相关服务对象按照所述预处理数据的大小从高到低排列，以储能电站功率容量为约束，确立满足约束条件下的服务对象及储能电站出力；若所述预处理数据均小于所述供能数据，若此时的单位电量充电成本低于最低单位电量购电成本与储能电站度电成本之和时，储能电站充电，否则储能电站不动作。

5.根据权利要求1所述的储能运营方法，其特征在于，所述预先存储的供能数据还包括下一时间段的输入参量，所述输入参量值为第i年t时刻储能电站的健康状态SOH_i(t)减去不同放电深度下的放电电量与对应放电深度下全寿命周期放电总量的比值。

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