考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010364381.7 (22)申请日 2020.04.30 (71)申请人 国网江苏省电力有限公司经济技术 研究院 地址 210000 江苏省南京市鼓楼区中山路 251号 申请人 清华大学 (72)发明人 李琥齐步洋刘国静侯庆春 史静程锦闽葛毅杜尔顺 张宁 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通合伙) 11201 代理人 罗文群 (51)Int.Cl. H02J 3/00(2006.01) H02J 3/28(2006.01) H02J 3/38(20。

2、06.01) H02J 3/46(2006.01) H02J 3/24(2006.01) (54)发明名称 考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置 容量计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种考虑储能装置度电成本的 电网侧储能装置容量计算方法， 属于电力系统优 化规划及储能领域。 首先建立多类型电化学储能 装置的充放电寿命模型， 并将储能装置的充放电 寿命转化为储能装置的充放电度电成本； 综合考 虑电网的优化规划目标函数、 电网中元件的约束 条件与电网的投资运行成本， 建立考虑储能装置 度电成本的电网侧储能装置的容量规划模型； 最 后通过对该模型进行优化求解得到运行成本最 低的电网侧规模化储能装置。

3、容量的优化规划方 案。 本发明考虑了储能装置的度电成本， 提出了 适用于电网侧规模化储能装置的容量计算方法， 接入电网侧储能装置后， 在提高电网调峰调频能 力与可再生能源消纳能力的同时， 降低了电网的 投资与运行成本。 权利要求书6页 说明书13页 CN 111541244 A 2020.08.14 CN 111541244 A 1.一种考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法， 其特征在于， 包括以 下步骤： (1)计算多类型电网侧储能装置的度电成本， 具体步骤如下， (1-1)建立储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 利用下式计算得到放电深 度为d时电化学储能装置的最大放电次。

4、数 其中， d为电化学储能装置的放电深度， 即电化学储能装置放出的能量与总容量的比 值， d的取值范围为0-1， 上角标Max代表最大值， N0代表电化学储能装置满充满放时的充放 电次数， 上角标k为电化学储能装置的特性参数， N0、 k从电化学储能装置的出厂铭牌获取； 根据上述参数， 得到储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 式中， g(nd， d)为电化学储能装置在第nd次放电深度为d时的电化学储能装置寿命损耗 率， 当电化学储能装置寿命损耗率g(nd， d)之和为1时， 电化学储能装置失效； (1-2)定义储能装置中物理储能装置的充放电寿命为建设时的设计使用年限； (1-3)通过下。

5、式， 计算得到储能装置的度电成本c： 式中， c为储能装置的度电成本， Csum为储能装置全生命周期总投资成本， 由储能装置的 建设、 运行与回收成本组成， Esum为储能装置全生命周期总处理电量， 由储能装置设计寿命 与装机容量决定， Csys-e为储能装置的能量成本， Cpcs-e为储能装置的功率转换成本， Cbop-e为 储能装置的土建成本， Com-e为储能装置的运维成本， Coth-e为储能装置的其他成本， 其他成本 包括储能装置在建设、 使用过程中产生的上述4种成本以外的所有成本， Crec-e为储能装置的 回收残值， 以上成本由装备商与施工单位核算决定； DOD为储能装置的放电深。

6、度， DOD的取值 范围为0100， Bcyc为储能装置在设计放电深度下的充放电循环寿命， 为储能装置能 量效率， 的取值范围为5095， 为电化学储能装置寿命终止时的容量保持率， 为储 能装置每次循环的等效容量保持率； 当储能装置为物理储能装置时， 物理储能装置每次循环的等效容量保持率 为1， 利用 下式， 计算物理储能装置在设计放电深度下的充放电循环寿命Bcyc： Bcyc设计使用寿命*365*每天运行次数*年运行比例； 当储能装置为电化学储能装置时， 电化学储能装置每次循环的等效容量保持率 为： 上式中， 为电化学储能装置失效时的容量保持率， Bcyc为步骤(1-1)中所定义的电化学 储。

7、能装置容量损耗率之和为1时的电化学储能装置充放电次数，为电化学储能装置第 次充放电循环，的取值介于0与Bcyc之间； (2)建立考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算模型， 具体步骤如下： 权利要求书 1/6 页 2 CN 111541244 A 2 (2-1)确定储能装置容量计算模型的目标函数， 电网侧储能装置容量计算模型的目标 函数为电网总投资与运行成本最低， 具体如下： 式中， 下标y表示电网运行的第y年， NY为电网侧储能装置容量计算模型中考虑的总的计 算年数， Ctotal为电网年化总成本，为第y年电网年化总投资成本，为第y年电网年 化运行成本，分别为第y年电网的年化机组与线路。

8、投资成本； (2-2)确定电网侧储能装置容量规划的约束条件， 包括： (2-2-1)电网侧电化学储能装置的约束条件如下： a、 电化学储能装置充放电约束： 式中， 下标t表示第t个时刻， 表示t时刻电化学储能装置充电功率， 表示t时刻电化 学储能装置放电功率， pCmax和PDmax分别表示电化学储能装置最大充电功率和电化学储能装 置最大放电功率， 为t时刻电化学储能装置充电状态，表示正在充电，表示未 充电， 为t时刻电化学储能装置放电状态，表示正在放电，表示未放电； b、 电化学储能装置充放电状态互斥约束： c、 电化学储能装置SOC容量St约束： 0StSmax 式中， Smax表示电化学。

9、储能装置最大充电容量； d、 电化学储能装置SOC与电化学储能装置出力关联约束： 式中， a为电化学储能装置的自放电率， 为电化学储能装置的能量效率， 取值范围为 5095； (2-2-2)电网侧物理储能装置的约束条件如下： 式中， Pp， physical与Pp， gen为由一个或多个物理储能装置组成的物理储能机组计算时段的 最大蓄能量与发电量，与为物理储能机组在t时刻的蓄能或发电的状态变 量，p为物理储能机组的能量效率，p的取值范围为7090； (2-2-3)电网投资预算约束， 具体如下： 权利要求书 2/6 页 3 CN 111541244 A 3 式中， 第一、 第二行分别约束电网中所。

10、有机组和电网中所有线路建设投资不得超过电 网中所有机组和线路的投资预算， 其中分别为第y年的电网中所有机组投资预 算与电网中所有线路投资预算； (2-2-4)电网最大装机容量约束， 包括电网火电机组装机容量约束、 电网风电机组装机 容量约束、 电网光伏机组装机容量约束以及电网储能机组装机容量约束， 具体如下式： 式中， 上标Lim代表上限Limit的缩写， G代表电网中的火电机组， W代表电网中的风电机 组， PV代表电网中的光伏机组， B代表电网中的储能机组， 下标g代表第g号火电机组， w代表 第w号风电机组， pv代表第pv号光伏机组， b代表第b号储能机组； 式中第一行为电网中火电 机。

11、组装机容量约束， 其中为第y年电网中火电机g的装机容量，为电网中火电 机组g的装机容量上限， 第二行为电网中风电机组的装机容量约束， 其中为第y年电 网中风电机组w装机容量，为电网中风电机组w的装机容量上限， 第三行为电网中 光伏机组装机容量约束， 其中为第y年电网中光伏机组pv装机容量，为电 网中光伏机组pv的装机容量上限， 第四行为电网中储能装置装机容量限制， 其中为 第y年电网中储能装置b装机容量，为电网中储能装置b的装机容量上限； (2-2-5)电网可再生能源出力渗透率约束， 具体如下： 式中， 上标Cur为curtail(切除)的缩写， 下标n为电网第n号节点， 总节点数为NN， s。

12、为第 S个设定运行参数的电网典型场景的出现概率， RES， y为设定的第y年电网可再生能源发电渗 透率， Dy， n， t， s为第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的电网负荷预测需求，为第y年、 n 号节点、 t时刻、 s运行场景下的电网切负荷需求； (2-2-6)电网节点功率平衡约束， 电网在各年各典型运行场景下各时刻各节点需要保 持有功功率平衡， 且切负荷功率不应大于该节点的负荷需求， 具体如下： 式中， 上标Sys为System的缩写， 代表电网， Line代表线路； 第一行表示电网各节点的有 功功率平衡约束， 其中为电网中所有机组在第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下。

13、的出 权利要求书 3/6 页 4 CN 111541244 A 4 力，为电网中线路在第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的传输功率，为电网 在第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的负荷； 第二行表示电网负荷求解方程； 第三行表明 电网切负荷功率不应该大于该节点的负荷需求； 电网所有机组出力与线路传输功率详细展开为： 式中， 上标L代表电网中的线路， dis代表放电状态， cha代表充电/蓄能状态， 下标l代表 第l号线路， 其中表示位于第n号节点的电网火电机组组合，为位于第n号节点的电网 风电机组组合，为位于第n号节点的电网光伏机组组合， 为位于第n号节点的电网储 能装置组合。

14、，分别表示始于与终于第n号节点的输电线路集合；表示第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的线路传输功率，为始于第n号节点的所有输电 线路在第y年、 t时刻、 s运行场景下所输出的功率之和，为终于第n号节点的所 有输电线路在第y年、 t时刻、 s运行场景下所接收的功率之和； (2-2-7)电网输电线容量约束， 具体如下： 式中，为电网中第l号输电线路的最大传输功率，为第l号输电线路在第y年、 t时刻、 s运行场景下的传输功率， 输电网络的约束为线路上潮流不得超过线路的输送功率； (2-2-8)电网火电机组运行约束， 具体如下： 上式对电网中单个火电机组的出力进行了约束， 其中，为第y年电网。

15、中第g号火电 机组装机容量，为电网中第g号机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的输送功率， 单个火 电机组的出力不得超过其装机容量； 上式对电网中火电机组的开机容量进行了约束， 式中， 下标i表示第i类的电网火电机 组， 为属于第i类的火电机组集合，表示第i类火电机组在第y年、 t时刻、 s运行场景 下的在线容量， 电网中火电机组的开机容量应该不大于该火电机组的装机容量， 且不小于 该火电机组该时刻的发电出力； 权利要求书 4/6 页 5 CN 111541244 A 5 上式对第i类的电网火电机组表示的聚类机组的最小出力进行约束， 其中，为第i 类电网火电机组的最小出力率，的取值范围为01。

16、； 上式对电网中火电机组的上爬坡能力和下爬坡能力进行了约束， 上标DN代表下爬坡， UP代表上爬坡， 其中分别代表电网中火电机组的下调爬坡能力和上调爬坡能 力； 上式给出了第i类聚类机组在线容量、 开机容量和关机容量之间的关系， 式中， 表示第i类火电机组在第y年、 t-1时刻、 s运行场景下的在线容量，分别为电 网中第i类火电机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的开机容量与关机容量， 上式第一行对第i类聚类机组的最小开机时间进行了约束， 第二行对第i类聚类机组最 小关机时间进行了约束， 式中，分别为第i类火电机组最小开机时间和停机时 间； (2-2-9)电网风电机组运行约束， 具体如下： 。

17、上式约束了电网中任何一个风电场出力不得超过该场景该时刻的预测风电出力值， 式 中，为第w号风电机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的风电场归一化预测功率值， 预 测风电出力值和风电场归一化预测功率值分别从电网调度的历史数据中获取； (2-2-10)电网光伏机组运行约束， 具体如下： 式中，为pv号光伏机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的光伏电站归一化预测功 率值， 此式约束了电网中任和一个光伏电站出力不得超过该场景该时刻的预测光伏出力 值； (2-2-11)电网备用约束， 具体如下： 权利要求书 5/6 页 6 CN 111541244 A 6 式中，为电网第n号节点在t时刻、 s运行场。

18、景下的切负荷功率， rLoad、 rRES分别表示 电网负荷预测误差与风电光伏机组出力预测误差， 上式保证在最不利的预测误差下电网的 发电能力仍足以满足电网最大负荷需求； (2-3)根据步骤(2-1)和步骤(2-2)中的优化规划目标函数、 电网运行约束以及投资运 行成本， 得到以电网投资运行成本最低为目标的考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置 容量计算模型； (3)从电化学储能装置的出厂铭牌获取电化学储能装置与物理储能装置的参数， 使用 CPLEX混合整数线性规划方法， 求解步骤(2)的电网侧储能装置容量计算模型， 得到电网侧 储能装置容量， 实现考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量的计算。

19、。 权利要求书 6/6 页 7 CN 111541244 A 7 考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法 技术领域 0001 本发明涉及一种考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法， 属于电 力系统规划及储能技术领域。 背景技术 0002 能源清洁低碳转型是全球能源发展的必然趋势， 储能是智能电网、 可再生能源高 占比能源系统的关键支撑技术， 能够显著提高电网对风、 光等可再生能源的消纳水平， 储能 技术对于促进我国主体能源由化石能源向可再生能源更替具有重要意义。 储能可为电网运 行提供调峰、 调频、 备用、 应急事故响应支撑、 消纳可再生能源等多种服务， 是提升传统电力 系。

20、统灵活性、 经济性和安全性的重要手段， 能够显著提高电网应对能源转型所带来变化和 挑战的适应性。 0003 电网侧储能可在不同时间尺度发挥多重作用， 规划方法涉及与电源、 电网协调， 运 行效果评价等多重因素。 因此， 电网侧储能规划相较传统电源、 电网规划更加复杂， 目前尚 缺少完备的理论方法体系。 近年来， 随着储能技术的发展， 可以应用的储能类型越来越多， 从能量的存储介质来看可以分为电化学储能和物理储能。 典型使用场景包括电网削峰填谷 及离网储能所需的容量型储能； 提供调峰调频和紧急备用的能量型储能； 平抑新能源出力 波动的功率型储能； 以及紧急情况下短时间为电网设备提供支持的备用型储。

21、能。 不同应用 场景对储能技术的性能要求有所不同， 而储能成本则是决定储能技术应用和产业发展规模 最重要的参数。 基于储能全生命周期建模的储能平准化(度电)成本是目前国际上通用的储 能成本评价指标， 度电成本的评价适合容量型储能场景(如削峰填谷)， 因为可以将其直接 与峰谷电价差进行比较， 在电网侧集中式储能电站与输电网协同优化规划中考虑储能装置 的度电成本可以判断储能投资是否具有经济效益。 0004 电网侧储能通常规模较大， 对于各级调度机构可控可观， 能够在电力系统运行中 的削峰填谷、 缓解阻塞、 平抑新能源波动等多种应用场景下发挥积极作用， 保障电网的安全 经济运行。 然而， 现有研究方。

22、法大多将电网中的储能容量规划建模为若干待选方案下的数 学优化问题。 这些待选方案大多人为进行设定， 缺少确定储能总体需求边界的方法。 此外， 现有研究通常仅面向某单一应用场景， 难以量化评估储能在系统削峰填谷以及平抑新能源 波动等多重应用场景下系统运行总体储能需求。 针对这些问题， 本发明提出多重化应用场 景下计及储能度电成本的电网侧储能容量规划方法。 0005 与发明相关的背景技术为混合整数线性规划问题计算机求解技术： 该技术能够利 用计算机高效求解混合整数线性规划问题， 并给出规划问题的最优解， 本发明中采用IBM公 司的产品CPLEX线性规划方法包求解本发明中的混合整数线性规划问题。 发。

23、明内容 0006 本发明的目的是提出一种考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方 法， 在电网规划中计及储能装置的度电成本， 以适用于电网侧集中式储能电站与输电网协 说明书 1/13 页 8 CN 111541244 A 8 同优化规划， 使电网的投资与运行成本最小化， 促进储能技术在电力系统调峰调频及消纳 可再生能源方面的应用。 0007 本发明提出的考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法， 包括以下 步骤： 0008 (1)计算多类型电网侧储能装置的度电成本， 具体步骤如下， 0009 (1-1)建立储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 利用下式计算得到放 电深度为d。

24、时电化学储能装置的最大放电次数 0010 0011 其中， d为电化学储能装置的放电深度， 即电化学储能装置放出的能量与总容量的 比值， d的取值范围为0-1， 上角标Max代表最大值， N0代表电化学储能装置满充满放时的充 放电次数， 上角标k为电化学储能装置的特性参数， N0、 k从电化学储能装置的出厂铭牌获 取； 0012 根据上述参数， 得到储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 0013 0014 式中， g(nd， d)为电化学储能装置在第nd次放电深度为d时的电化学储能装置寿命 损耗率， 当电化学储能装置寿命损耗率g(nd， d)之和为1时， 电化学储能装置失效； 0015 。

25、(1-2)定义储能装置中物理储能装置的充放电寿命为建设时的设计使用年限； 0016 (1-3)通过下式， 计算得到储能装置的度电成本c： 0017 0018 式中， c为储能装置的度电成本， Csum为储能装置全生命周期总投资成本， 由储能装 置的建设、 运行与回收成本组成， Esum为储能装置全生命周期总处理电量， 由储能装置设计 寿命与装机容量决定， Csys-e为储能装置的能量成本， Cpcs-e为储能装置的功率转换成本， Cbop-e为储能装置的土建成本， Com-e为储能装置的运维成本， Cbth-e为储能装置的其他成本， 其 他成本包括储能装置在建设、 使用过程中产生的上述4种成本。

26、以外的所有成本， Crec-e为储能 装置的回收残值， 以上成本由装备商与施工单位核算决定； DOD为储能装置的放电深度， DOD 的取值范围为0100， Bcyc为储能装置在设计放电深度下的充放电循环寿命， 为储能 装置能量效率， 的取值范围为5095， 为电化学储能装置寿命终止时的容量保持率， 为储能装置每次循环的等效容量保持率； 0019 当储能装置为物理储能装置时， 物理储能装置每次循环的等效容量保持率 为1， 利用下式， 计算物理储能装置在设计放电深度下的充放电循环寿命Bcyc： 0020 Bcyc设计使用寿命*365*每天运行次数*年运行比例； 0021 当储能装置为电化学储能装置。

27、时， 电化学储能装置每次循环的等效容量保持率 为： 0022 0023 上式中， 为电化学储能装置失效时的容量保持率， Bcyc为步骤(1-1)中所定义的电 说明书 2/13 页 9 CN 111541244 A 9 化学储能装置容量损耗率之和为1时的电化学储能装置充放电次数，为电化学储能装 置第次充放电循环，的取值介于0与Bcyc之间； 0024 (2)建立考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算模型， 具体步骤如下： 0025 (2-1)确定储能装置容量计算模型的目标函数， 电网侧储能装置容量计算模型的 目标函数为电网总投资与运行成本最低， 具体如下： 0026 0027 式中， 下标。

28、y表示电网运行的第y年， NY为电网侧储能装置容量计算模型中考虑的 总的计算年数， Ctotal为电网年化总成本，为第y年电网年化总投资成本，为第y年 电网年化运行成本，分别为第y年电网的年化机组与线路投资成本； 0028 (2-2)确定电网侧储能装置容量规划的约束条件， 包括： 0029 (2-2-1)电网侧电化学储能装置的约束条件如下： 0030 a、 电化学储能装置充放电约束： 0031 0032式中， 下标t表示第t个时刻， 表示t时刻电化学储能装置充电功率， 表示t时 刻电化学储能装置放电功率， PCmax和pDmax分别表示电化学储能装置最大充电功率和电化学 储能装置最大放电功率，。

29、 为t时刻电化学储能装置充电状态，表示正在充电， 表示未充电， 为t时刻电化学储能装置放电状态，表示正在放电，表示未放电； 0033 b、 电化学储能装置充放电状态互斥约束： 0034 0035 c、 电化学储能装置SOC容量St约束： 0036 0StSmax 0037 式中， Smax表示电化学储能装置最大充电容量； 0038 d、 电化学储能装置SOC与电化学储能装置出力关联约束： 0039 0040 式中， a为电化学储能装置的自放电率， 为电化学储能装置的能量效率， 取值范 围为5095； 0041 (2-2-2)电网侧物理储能装置的约束条件如下： 0042 0043 式中， Pp，。

30、 physical与Pp， gen为由一个或多个物理储能装置组成的物理储能机组计算时 说明书 3/13 页 10 CN 111541244 A 10 段的最大蓄能量与发电量，与为物理储能机组在t时刻的蓄能或发电的状态 变量，p为物理储能机组的能量效率，p的取值范围为7090； 0044 (2-2-3)电网投资预算约束， 具体如下： 0045 0046 式中， 第一、 第二行分别约束电网中所有机组和电网中所有线路建设投资不得超 过电网中所有机组和线路的投资预算， 其中分别为第y年的电网中所有机组投 资预算与电网中所有线路投资预算； 0047 (2-2-4)电网最大装机容量约束， 包括电网火电机组。

31、装机容量约束、 电网风电机组 装机容量约束、 电网光伏机组装机容量约束以及电网储能机组装机容量约束， 具体如下式： 0048 0049 式中， 上标Lim代表上限Limit的缩写， G代表电网中的火电机组， W代表电网中的风 电机组， PV代表电网中的光伏机组， B代表电网中的储能机组， 下标g代表第g号火电机组， w 代表第w号风电机组， pv代表第pv号光伏机组， b代表第b号储能机组； 式中第一行为电网中 火电机组装机容量约束， 其中为第y年电网中火电机g的装机容量，为电网中 火电机组g的装机容量上限， 第二行为电网中风电机组的装机容量约束， 其中为第y 年电网中风电机组w装机容量，为电。

32、网中风电机组w的装机容量上限， 第三行为电 网中光伏机组装机容量约束， 其中为第y年电网中光伏机组pv装机容量， 为电网中光伏机组pv的装机容量上限， 第四行为电网中储能装置装机容量限制， 其中 为第y年电网中储能装置b装机容量，为电网中储能装置b的装机容量上限； 0050 (2-2-5)电网可再生能源出力渗透率约束， 具体如下： 0051 0052 式中， 上标Cur为curtail(切除)的缩写， 下标n为电网第n号节点， 总节点数为NN， s 为第S个设定运行参数的电网典型场景的出现概率， RES， y为设定的第y年电网可再生能源发 电渗透率， Dy， n， t， s为第y年、 n号节点。

33、、 t时刻、 s运行场景下的电网负荷预测需求，为第y 年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的电网切负荷需求； 0053 (2-2-6)电网节点功率平衡约束， 电网在各年各典型运行场景下各时刻各节点需 要保持有功功率平衡， 且切负荷功率不应大于该节点的负荷需求， 具体如下： 说明书 4/13 页 11 CN 111541244 A 11 0054 0055 式中， 上标Sys为System的缩写， 代表电网， Line代表线路； 第一行表示电网各节点 的有功功率平衡约束， 其中为电网中所有机组在第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下 的出力，为电网中线路在第y年、 n号节点、 t时刻、。

34、 s运行场景下的传输功率，为 电网在第y年、 n号节点、 t时刻、 s运行场景下的负荷； 第二行表示电网负荷求解方程； 第三行 表明电网切负荷功率不应该大于该节点的负荷需求； 0056电网所有机组出力与线路传输功率详细展开为： 0057 0058 式中， 上标L代表电网中的线路， dis代表放电状态， cha代表充电/蓄能状态， 下标l 代表第l号线路， 其中表示位于第n号节点的电网火电机组组合，为位于第n号节点的 电网风电机组组合，为位于第n号节点的电网光伏机组组合， 为位于第n号节点的电 网储能装置组合，分别表示始于与终于第n号节点的输电线路集合；表示第 y年、 n号节点、 t时刻、 s运。

35、行场景下的线路传输功率，为始于第n号节点的所有 输电线路在第y年、 t时刻、 s运行场景下所输出的功率之和，为终于第n号节点 的所有输电线路在第y年、 t时刻、 s运行场景下所接收的功率之和； 0059 (2-2-7)电网输电线容量约束， 具体如下： 0060 0061式中，为电网中第l号输电线路的最大传输功率，为第l号输电线路在第 y年、 t时刻、 s运行场景下的传输功率， 输电网络的约束为线路上潮流不得超过线路的输送 功率； 0062 (2-2-8)电网火电机组运行约束， 具体如下： 0063 0064上式对电网中单个火电机组的出力进行了约束， 其中，为第y年电网中第g号 火电机组装机容量。

36、，为电网中第g号机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的输送功率， 单 个火电机组的出力不得超过其装机容量； 0065 说明书 5/13 页 12 CN 111541244 A 12 0066 上式对电网中火电机组的开机容量进行了约束， 式中， 下标i表示第i类的电网火 电机组， 为属于第i类的火电机组集合，表示第i类火电机组在第y年、 t时刻、 s运行 场景下的在线容量， 电网中火电机组的开机容量应该不大于该火电机组的装机容量， 且不 小于该火电机组该时刻的发电出力； 0067 0068上式对第i类的电网火电机组表示的聚类机组的最小出力进行约束， 其中， 为第i类电网火电机组的最小出力率，的。

37、取值范围为01； 0069 0070 上式对电网中火电机组的上爬坡能力和下爬坡能力进行了约束， 上标DN代表下爬 坡， UP代表上爬坡， 其中分别代表电网中火电机组的下调爬坡能力和上调爬 坡能力； 0071 0072 上式给出了第i类聚类机组在线容量、 开机容量和关机容量之间的关系， 式中， 表示第i类火电机组在第y年、 t-1时刻、 s运行场景下的在线容量， 分别为电网中第i类火电机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的开机容量与关机容量， 0073 0074 上式第一行对第i类聚类机组的最小开机时间进行了约束， 第二行对第i类聚类机 组最小关机时间进行了约束， 式中，分别为第i类火电机组最。

38、小开机时间和停 机时间； 0075 (2-2-9)电网风电机组运行约束， 具体如下： 0076 0077 上式约束了电网中任何一个风电场出力不得超过该场景该时刻的预测风电出力 值， 式中，为第w号风电机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的风电场归一化预测功率 值， 预测风电出力值和风电场归一化预测功率值分别从电网调度的历史数据中获取； 0078 (2-2-10)电网光伏机组运行约束， 具体如下： 0079 0080式中，为pv号光伏机组在第y年、 t时刻、 s运行场景下的光伏电站归一化预 测功率值， 此式约束了电网中任和一个光伏电站出力不得超过该场景该时刻的预测光伏出 力值； 0081 (2。

39、-2-11)电网备用约束， 具体如下： 说明书 6/13 页 13 CN 111541244 A 13 0082 0083式中，为电网第n号节点在t时刻、 s运行场景下的切负荷功率， rLoad、 rRES分别 表示电网负荷预测误差与风电光伏机组出力预测误差， 上式保证在最不利的预测误差下电 网的发电能力仍足以满足电网最大负荷需求； 0084 (2-3)根据步骤(2-1)和步骤(2-2)中的优化规划目标函数、 电网运行约束以及投 资运行成本， 得到以电网投资运行成本最低为目标的考虑储能装置度电成本的电网侧储能 装置容量计算模型； 0085 (3)从电化学储能装置的出厂铭牌获取电化学储能装置与物。

40、理储能装置的参数， 使用CPLEX混合整数线性规划方法， 求解步骤(2)的电网侧储能装置容量计算模型， 得到电 网侧储能装置容量， 实现考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量的计算。 0086 本发明提出的考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法， 其优点 是： 0087 本发明的考虑储能度电成本的电网侧储能容量规划方法， 克服了现有电网储能规 划方法仅面向单一应用场景， 无法应对多应用场景的不足， 使得多重应用场景下的系统运 行总体储能需求的评估成为可能， 并且可以对储能的总体需求边界进行测定， 实现可再生 能源与储能联合规划促进可再生能源消纳。 0088 本发明方法中涉及的考虑度。

41、电成本的电网侧储能规划方法及运算模型， 具有一定 的通用性， 能够嵌入高比例可再生能源电力系统的优化规划模型实现快速求解， 通过引入 度电成本， 可以实现包含储能的电力系统的投资运行成本估算， 应用于经济调度和源网储 优化规划等方面研究， 通过合理的储能容量规划， 以系统总投资与运行成本最低为目标， 可 以实现储能技术在电力系统中的高效利用， 促进可再生能源消纳， 优化电力系统的调峰调 频能力， 精准引导电力系统的投资， 实现对已有资源的充分利用。 具体实施方式 0089 本发明提出的考虑储能装置度电成本的电网侧储能装置容量计算方法， 包括以下 步骤： 0090 (1)计算多类型电网侧储能装置。

42、的度电成本， 具体步骤如下， 0091 (1-1)建立储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 考虑由电池的放电深 度(DOD， depth of discharge， 放电深度)决定的储能装置循环寿命， 利用下式计算得到放 电深度为d时电化学储能装置的最大放电次数 0092 说明书 7/13 页 14 CN 111541244 A 14 0093 其中， d为电化学储能装置的放电深度， 即电化学储能装置放出的能量与总容量的 比值， d的取值范围为0-1， 上角标Max代表最大值， N0代表电化学储能装置满充满放时的充 放电次数， 上角标k为电化学储能装置的特性参数， N0、 k从电化学储能。

43、装置的出厂铭牌获 取； 0094 根据上述参数， 得到储能装置中电化学储能装置的充放电寿命模型： 0095 0096 式中， g(nd， d)为电化学储能装置在第nd次放电深度为d时的电化学储能装置寿命 损耗率， 当电化学储能装置寿命损耗率g(nd， d)之和为1时， 电化学储能装置失效； 0097 (1-2)定义储能装置中的物理储能装置随使用过程而导致的容量损耗非常小， 可 忽略不计， 物理储能装置的充放电寿命为建设时的设计使用年限； 0098 (1-3)通过下式， 计算得到储能装置的度电成本c： 0099 0100 式中， c为储能装置的度电成本， Csum为储能装置全生命周期总投资成本，。

44、 由储能装 置的建设、 运行与回收成本组成， Esum为储能装置全生命周期总处理电量， 由储能装置设计 寿命与装机容量决定， Csys-e为储能装置的能量成本， Cpcs-e为储能装置的功率转换成本， Cbop-e为储能装置的土建成本， Com-e为储能装置的运维成本， Coth-e为储能装置的其他成本， 其 他成本包括储能装置在建设、 使用过程中产生的上述4种成本以外的所有成本， 如人员开支 等， Crec-e为储能装置的回收残值， 以上成本由装备商与施工单位核算决定； DOD(放电深度) 为储能装置的放电深度， DOD的取值范围为0100， 根据储能装置的使用场景规划决 定， Bcyc为储。

45、能装置在设计放电深度下的充放电循环寿命(次)， 为储能装置能量效率()， 由储能装置的介质的物理特性决定， 的取值范围为5095， 为电化学储能装置寿命 终止时的容量保持率， 为储能装置每次循环的等效容量保持率()； 0101 当储能装置为物理储能装置时， 由于物理储能装置随使用过程而导致的容量损耗 非常小， 因此设置物理储能装置每次循环的等效容量保持率 为1， 利用下式， 计算物理储能 装置在设计放电深度下的充放电循环寿命Bcyc： 0102 Bcyc设计使用寿命(年)*365*每天运行次数(次)*年运行比例()； 0103 当储能装置为电化学储能装置时， 电化学储能装置每次循环的等效容量保。

46、持率 为： 0104 0105 上式中， 为电化学储能装置失效时的容量保持率， 单位为()， Bcyc为步骤(1-1) 中所定义的电化学储能装置容量损耗率之和为1时的电化学储能装置充放电次数为电 化学储能装置第次充放电循环，的取值介于0与Bcyc之间； 0106 (2)综合考虑优化规划目标函数、 约束条件与运行成本， 建立考虑储能装置度电成 本的电网侧储能装置容量计算模型， 具体步骤如下： 0107 (2-1)确定储能装置容量计算模型的目标函数， 电网侧储能装置容量计算模型的 说明书 8/13 页 15 CN 111541244 A 15 目标函数为电网总投资与运行成本最低， 具体如下： 01。

47、08 0109 式中， 下标y表示电网运行的第y年， NY为电网侧储能装置容量计算模型中考虑的 总的计算年数， Ctotal为电网年化总成本(万元/年)，为第y年电网年化总投资成本(万 元/年)，为第y年电网年化运行成本(万元/年)；分别为第y年电网的年 化机组与线路投资成本(万元/年)； 0110 (2-2)确定电网侧储能装置容量规划的约束条件， 包括： 0111 (2-2-1)电网侧电化学储能装置的约束条件如下： 建模需要满足储能装置充放电 功率约束、 储能装置充放电状态约束、 储能装置SOC(充电容量)约束、 以及储能装置SOC(充 电状态)与储能装置出力关联约束。 0112 a、 电化。

48、学储能装置充放电约束： 0113 0114式中， 下标t表示第t个时刻， 表示t时刻电化学储能装置充电功率， 表示t时 刻电化学储能装置放电功率， PCmax和pDmax分别表示电化学储能装置最大充电功率和电化学 储能装置最大放电功率， 为t时刻电化学储能装置充电状态，表示正在充电， 表示未充电， 为t时刻电化学储能装置放电状态，表示正在放电，表示未放电； 0115 b、 电化学储能装置充放电状态互斥约束： 0116 0117 c、 电化学储能装置SOC(充电容量， Stateof Charge， )容量St约束： 0118 0StSmax 0119 式中， Smax表示电化学储能装置最大充电。

49、容量； 0120 d、 电化学储能装置SOC与电化学储能装置出力关联约束： 0121 0122 式中， a为电化学储能装置的自放电率(由储能材料决定， 单位为， ) 为电化学储 能装置的能量效率， 取值范围为5095； 0123 (2-2-2)电网侧物理储能装置的约束条件如下： 建模需要满足物理储能装置出力 上下限约束、 蓄能与发电状态互斥约束以及每日蓄能量与发电量平衡约束； 0124 0125 式中， Pp， physical与Pp， gen为由一个或多个物理储能装置组成的物理储能机组计算时 说明书 9/13 页 16 CN 111541244 A 16 段的最大蓄能量与发电量，与为物理储能。

50、机组在t时刻的蓄能或发电的状态 变量，p为物理储能机组的能量效率，p的取值范围为7090； 0126 (2-2-3)电网投资预算约束， 具体如下： 0127 0128 式中， 第一、 第二行分别约束电网中所有机组和电网中所有线路建设投资不得超 过电网中所有机组和线路的投资预算， 其中分别为第y年的电网中所有机组投 资预算与电网中所有线路投资预算； 0129 (2-2-4)电网最大装机容量约束， 包括电网火电机组装机容量约束、 电网风电机组 装机容量约束、 电网光伏机组装机容量约束以及电网储能机组装机容量约束， 具体如下式： 0130 0131 式中， 上标Lim代表上限Limit的缩写， G代。