一种用户侧储能电站容量规划方法与流程

本发明涉及储能，具体为一种用户侧储能电站容量规划方法。

背景技术：

1、用户侧储能是指在用户侧部署储能设备，以满足用户侧的用电需求，提高用户侧电力系统的灵活性和可靠性。用户侧储能电站可以用于削峰填谷、配合分布式电源接入、应急备用等多种场景。针对国内电网和市场环境，其中以削峰填谷最为常见。削峰填谷对应用户侧场景又叫峰谷差套利，是指利用电价在不同时段存在差价的现象，在电价低谷时储能充电，在电价高峰时储能放电，从而降低总体用电成本一种方法。目前，我国峰谷电价差不断拉大，为削峰填谷应用提供了有利条件。这一技术的利用可以有效降低用户的用电成本，促进储能产业的发展。

2、用户侧储能电站容量规划是指根据用户侧用电负荷、电力市场价格、储能设备技术参数等因素，计算出满足用户侧需求的储能电站容量。现有用户侧储能电站容量规划方法主要有以下几种：

3、基于用户用电负荷的容量规划：这类方法通过对用户侧用电负荷的统计分析，计算出用户侧储能电站的容量需求。基于电力市场价格的容量规划：这类方法通过对电力市场价格的预测，计算出用户侧储能电站的容量需求。基于储能设备技术参数的容量规划：这类方法通过对储能设备的性能参数进行分析，计算出用户侧储能电站的容量需求。

4、这些方法具有一定的局限性。基于用户用电负荷的容量规划方法不能充分考虑电力市场价格的影响，导致容量规划的准确性不足。基于电力市场价格的容量规划方法不能充分考虑用户侧用电负荷的特点，导致容量规划的经济性不高。基于储能设备技术参数的容量规划方法不能充分考虑用户侧需求，导致容量规划的灵活性不足。

5、本发明提出了一种基于峰谷差套利收益最大化的用户侧储能电站容量规划方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种用户侧储能电站容量规划方法，解决了峰谷差套利收益的影响，提高了容量规划的准确性，结合了用户侧用电负荷的特点，提高了容量规划的经济性，具有较强的灵活性，可以根据用户侧需求进行调整。

2、为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用户侧储能电站容量规划方法，其特征在于：包括如下步骤：

3、s1，获取储能电站供电范围内用户的历史用电数据；获取储能电站供电范围内峰谷实时电价，包括峰、谷、平时段的精确价格以及各价格的时段信息；获取储能电站预计接入变压器的额定容量信息；

4、s2，配置储能电站的工作模式，工作模式配置为一充一放模式或者两充两放模式，确定系统采用的容量利用程度，所述利用程度为储能系统容量和历史用电数据的匹配程度；

5、s3，计算分析储能电站的充放方案并输出结果；

6、s31，首先对输入的历史用电数据进行预处理，得到全年内逐小时的负荷用电数据，此处定义数据序列为pload1，pload2，…，pload8760；

7、s32，根据输入的峰平谷时段提取每天峰段的用电量数据，此处根据模式设置时选择的是一充一放或者两充两放，得到的结果为365天每天峰段逐小时用电量的总和，即epeak1，epeak2，…，epeak365，其中pload(t)为峰电价时段某小时的耗电量，tpeakstart为峰电价时段开始的时间，tpeakstop为峰电价时段结束的时间；

8、s33，对s32中的数据进行从大到小排序，然后根据设置阶段的容量利用度选择，取排序后数据列表中某一顺位作为系统峰段的最大合理用电量，即系统的推荐储能容量，则有：

9、

10、考虑储能系统效率后，判断系统是否能在谷段充入所需电量；

11、配置储能电站为一充一放模式，则系统峰段最大合理用电量除以系统效率后的数值作为预期充电量：

12、

13、其中edischar为系统最大合理用电量，ηsys为系统效率，e*char为系统预期充电量；

14、针对输入的历史用电信息逐日检查每天谷时段的可充电量是否大于预期充电量，其计算方法为：用变压器额定容量减去谷时段的负荷用电量，随后根据每天谷价时段统计总的可充电量：

15、

16、其中ptrans为系统上级变压器的额定容量，pload(t)为谷电价时段某小时的耗电量，tvallystart为谷电价时段开始的时间，tvallystop谷电价时段结束的时间，echar为谷电价时段的可充电量。

17、若可用充电量小于预期充电量，则采用可用充电量作为系统的预期充电量，否则预期充电量值保持不变并通过逆运算反向求得系统合理储能容量，即有储能系统推荐电池容量为：

18、

19、其中echar为谷电价时段的可充电量，e*char为谷电价时段的预期充电量，ebatt为系统推荐电池容量；

20、配置储能电站为两充两放模式，首先应判断输入电价是否有两个谷时段，如果是则系统分别在两个谷时段充电，供应后续两个峰时段放电使用，如果当地电价只有一个谷时段，则无法启用两充两放模式；

21、两充两放模式激活后，储能系统推荐电池容量为：

22、

23、其中ed1、ed2分别为第一峰段和第二峰段的最大合理用电量，ηsys为系统效率，echar1、echar2为第一和第二谷价时段的可充电量。

24、s4，计算最小pcs的功率，判断全天全部的峰、谷时段区间最短，对时长最短的时段进行功率分析，先确定全年每天该时段内的最大功率，然后对这全年最大功率数据从大到小进行排序得到一个数值序列，即

25、分析充电时段时，先确定全年每天该时段内的最大功率，然后用变压器可用容量减去最大值后，对这365个差值从大到小进行排序得到一个数值序列；

26、即

27、随后再根据容量利用度选择序列中对应数据值，作为pcs功率；

28、s5，计算电池日均循环次数，对已有历史用电数据和前述步骤计算得到的电池容量和pcs功率数据计算每天系统可充功率，方法为谷段为电池充电，以变压器容量减当前功率的差和pcs功率二者中较小的值逐时累加，直至电池充满或谷段时间结束，记录这段时间的总电能作为充入电量，当一天内有多个谷时段时，多个谷段的充电量需要叠加，按365天逐天累加每天的充电量，其累加和除以365再除以电池容量即为日均循环次数，即有：echar是全天充电总电量，ebatt为前述步骤计算得到的电池容量，navg为全年平均的电池日循环次数；

29、优选的，还包括如下步骤：

30、s6，计算储能系统的内部收益率，

31、获取项目的现金流，根据前期输入的电池寿命和计算得到的日均循环次数，获得储能设备的运行年限，再由日均循环次数和峰谷价差容易求得项目每年的现金收益，累加收益后利用内部收益率公式即可求得该储能项目的内部收益率，该过程中需要用到的公式为：

32、cfi＝ebatt*navg*峰谷价差*365；

33、

34、ebatt为推荐电池容量，navg为电池日循环次数，cfi为每年充放电收益，此处认为每年充放电量相同，navg为全年平均的电池日循环次数，峰谷价差来自前期输入的电价信息并对峰电价和谷电价做差，电池寿命来自系统默认的参数，n是系统可运行的年限，项目的npv为项目的现金折现率，计算内部收益率时按此值为0考虑。

35、优选的，所述s1获取的数据至少为一年以上的历史用电数据，历史用电数据至少为每小时一个采样点，历史用电数据包括时间戳和功率信息，时间戳用于明确其具体的采样时间，时间戳至少应包含月、日、小时信息，功率信息用于表征对应时段整个系统的用电情况。

36、优选的，所述s2中配置储能电站的工作模式时，默认为一充一放模式，一充一放模式为储能系统在夜间谷电价期间充电，在白天峰电价期间放电，两充两放模式为储能系统在白天谷电价期间或者平电价期间充电，晚峰电价期间放电。

37、优选的，对所述s6中的收益率进行敏感性分析，在上述步骤给出的储能容量和推荐pcs功率的基础上，选定合理步长和尝试值，并对尝试值进行排列组合，针对组合后的尝试值反复执行上一环节的s3和s4，得到该配置下系统的收益总额及收益率数值，完成全部需要尝试的组合后绘制出收益总额和收益率的曲线，以便最终确定系统的合理容量。

38、有益效果，本技术的技术方案具备如下技术效果：

39、1、本发明提出了一种基于峰谷差套利收益最大化的用户侧储能电站容量规划方法。该方法首先根据用户历史用电数据进行定量分析，计算出用户侧的峰谷差。根据峰谷差和储能设备的成本收益模型，计算出不同储能容量的峰谷差套利收益。根据峰谷差套利收益最大化的原则，评估出储能电站投资收益最高的储能容量。

40、2、本技术充分考虑了用户侧储能系统的多种运行模式，例如一充一放模式、两充两放模式、防过载模式、电池循环寿命等，避免出现预期收益率和实际收益差异过大的情况，本方案基于统计学原理，基于少量计算即可得到系统合理的配置参数和预期收益。降低了计算量，大大提高了储能系统方案设计的效率。

41、应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。

42、结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。