陳艷波，武 超，焦 洋，孫志祥，戴 賽，張 璞

（1. 華北電力大學新能源電力系統(tǒng)國家重點實驗室，北京 102206；2. 青海大學啟迪新能源學院青海省清潔能源高效利用重點實驗室，青海 西寧 810016；3. 西寧大學工學院，青海 西寧 810016；4. 中國電力科學研究院有限公司電網(wǎng)安全與節(jié)能國家重點實驗室，北京 100192；5. 北京電力經(jīng)濟技術(shù)研究院有限公司，北京 100055）

0 引言

鑒于傳統(tǒng)化石能源具有不可再生的特點且其大量使用不可避免地會帶來環(huán)境問題，以風、光為主體的新能源電力在我國得到大力發(fā)展［1-2］。特別是隨著“雙碳”目標的提出，2030 年我國風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到1.2×109kW，然而風、光出力具有間歇性和波動性等特點，大規(guī)模風、光并網(wǎng)會給系統(tǒng)帶來消納和調(diào)峰難題，依靠火電機組的常規(guī)調(diào)峰已無法滿足需求。利用儲能削峰填谷及火電機組深度調(diào)峰是提高系統(tǒng)調(diào)峰能力的重要手段，而火電機組深度調(diào)峰運行和儲能壽命的影響會增加系統(tǒng)運行成本，因此，通過合理計及火儲成本并協(xié)調(diào)優(yōu)化其運行以更好地提高系統(tǒng)經(jīng)濟性并促進新能源的消納就顯得十分重要。此外，需求響應(yīng)作為負荷側(cè)參與調(diào)峰的一種手段，可改善負荷曲線，降低負荷峰谷差，有效地減輕系統(tǒng)調(diào)峰壓力和促進新能源消納［3］。

目前，在含新能源的混合電源優(yōu)化調(diào)度方面已有較多的研究［4-12］。文獻［6］提出了一種計及負荷峰谷特性的儲能調(diào)峰日前優(yōu)化調(diào)度策略，但未考慮需求側(cè)的調(diào)節(jié)響應(yīng)；文獻［7］提出了一種計及火電機組深度調(diào)峰和需求響應(yīng)的含風電系統(tǒng)調(diào)度方法，以系統(tǒng)成本最小為目標對火電機組進行統(tǒng)一調(diào)度優(yōu)化，但未進一步考慮儲能對系統(tǒng)調(diào)峰的影響；文獻［8-9］對風儲聯(lián)合系統(tǒng)的互補優(yōu)化調(diào)度進行了研究，利用儲能抵消風電的隨機波動性，以提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性和風電接納能力。上述研究均針對電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度提出了很好的解決方法，但缺乏對源、荷、儲側(cè)調(diào)節(jié)資源的綜合考慮。文獻［10］提出了一種儲能系統(tǒng)輔助火電機組深度調(diào)峰的分層優(yōu)化調(diào)度方案，通過荷儲互補作用改善火電機組深度調(diào)峰的情況；在此基礎(chǔ)上，文獻［11］考慮火電機組和風電機組的調(diào)峰主動性，建立了一種風光火水儲多能互補的協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度模型，以提升系統(tǒng)的新能源消納能力和運行經(jīng)濟性；文獻［12］計及火電機組的調(diào)峰主動性，同時考慮儲能和需求響應(yīng)，建立了電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型，以提高風電消納能力。上述研究均為含風光火儲的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度提供了較好的運行策略，雖然計及了火電機組深度調(diào)峰成本，但對儲能運行成本大多簡單地采用單位電量運行成本加以考慮，未計及儲能壽命模型，且儲能和火電機組分別位于上、下層模型中，未對火電機組和儲能的調(diào)峰運行進行統(tǒng)一優(yōu)化，而在實際運行中儲能調(diào)峰運行在不同方式下的成本也不同，所以研究考慮儲能壽命模型的火儲協(xié)調(diào)調(diào)度策略很有必要。

與具有固定運行壽命的抽水蓄能不同，電池儲能的壽命受到荷電狀態(tài)SOC（State Of Charge）、放電深度DOD（Depth Of Discharge）、溫度、充放電率、能量吞吐量等多種因素的影響。文獻［13-14］通過限制電池充放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換和循環(huán)次數(shù)來保證電池儲能一定的循環(huán)壽命；文獻［15］根據(jù)儲能衰減機理，以交換功率構(gòu)建壽命模型并將其嵌入儲能運行中，引入功率交換成本以防止儲能過快折損，但功率交換成本系數(shù)依賴儲能的實際運行，難于獲取，大多將其設(shè)為常數(shù)，導致模型的準確度不高；文獻［16］建立了由放電深度決定儲能循環(huán)次數(shù)的壽命模型。然而，較少有研究將儲能壽命模型內(nèi)嵌于機組的優(yōu)化運行中。文獻［17］在機組組合中考慮了放電深度對儲能壽命成本的影響；在此基礎(chǔ)上，文獻［18］將基于交換功率和基于放電深度這2 類電池儲能壽命模型內(nèi)嵌到火電機組組合優(yōu)化問題中進行一體化優(yōu)化求解，對在運行中合理計及儲能壽命模型提供了一種很好的借鑒方法。但上述研究在計算儲能壽命成本時，將成本作為分段放電深度內(nèi)每天循環(huán)次數(shù)的線性函數(shù)，同時儲能放電深度與放電始末的荷電狀態(tài)有關(guān)，文獻［18］直接將放電結(jié)束時的荷電狀態(tài)作為放電深度進行近似計算，會導致結(jié)果不精確。

在“雙碳”目標背景下，為了緩解越來越高比例的新能源接入系統(tǒng)帶來的調(diào)峰壓力及解決新能源消納難題，需要從源、荷、儲多側(cè)入手。為此，本文提出一種考慮需求響應(yīng)與儲能壽命模型的火儲協(xié)調(diào)優(yōu)化運行方法，在負荷側(cè)考慮需求響應(yīng)以引導用電負荷與新能源出力相協(xié)調(diào)，改善負荷曲線以減小系統(tǒng)調(diào)峰壓力；同時，計及儲能壽命模型與火電機組深度調(diào)峰成本，以最小化系統(tǒng)總調(diào)度成本為目標協(xié)調(diào)優(yōu)化火電機組與儲能的運行，提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性和新能源消納能力。最后，以某區(qū)域?qū)嶋H系統(tǒng)為例進行仿真分析，驗證所提方法的有效性。

1 需求響應(yīng)模型及火電機組深度調(diào)峰分析

1.1 需求響應(yīng)模型

需求響應(yīng)可以分為價格型需求響應(yīng)和激勵型需求響應(yīng)，本文主要考慮較為常用的基于分時電價的價格型需求響應(yīng)機制。分時電價通過設(shè)定各時段不同的用電價格來引導用戶改變用電行為［19］，從而優(yōu)化負荷曲線，達到減輕系統(tǒng)調(diào)峰壓力或提高新能源消納等目的。

根據(jù)經(jīng)濟學理論，用戶當前時段的用電量與當前時段的電價及其他時段的電價有關(guān)，這一響應(yīng)關(guān)系可用需求價格彈性系數(shù)κ表征，如式（1）所示。

本文根據(jù)時序負荷特性，將仿真周期劃分為峰時段、平時段、谷時段3 個階段，引入需求價格彈性系數(shù)矩陣K表示施行分時電價后不同時段的負荷響應(yīng)。分時電價響應(yīng)模型可表示為：

1.2 火電機組深度調(diào)峰分析

火電機組具有良好的調(diào)峰能力，可以跟蹤負荷和新能源出力的變化維持系統(tǒng)功率平衡，促進新能源的消納?；痣姍C組調(diào)峰示意圖如附錄A 圖A1 所示，根據(jù)火電機組調(diào)峰出力的不同，可以將火電機組調(diào)峰劃分為常規(guī)調(diào)峰和深度調(diào)峰2個階段。

在常規(guī)調(diào)峰階段，火電機組出力運行在最大出力值Pmax與常規(guī)調(diào)峰的最小出力值Pa之間，此時的火電機組調(diào)峰成本主要為煤耗成本C1，i，t，如式（4）所示。

式中：Pi，t為時段t火電機組i的出力；ai、bi、ci為火電機組i的煤耗系數(shù)。

當需要火電機組出力進一步降低時，火電機組進入深度調(diào)峰階段，根據(jù)是否需要投油助燃以保證機組鍋爐穩(wěn)定運行可將深度調(diào)峰分為不投油深度調(diào)峰和投油深度調(diào)峰。在深度調(diào)峰階段，除了煤耗成本外，當機組偏離常規(guī)運行狀態(tài)時，會引起機組蠕變損耗和疲勞損耗，縮短火電機組的運行壽命，進而產(chǎn)生附加損耗成本?；痣姍C組的壽命損耗可由致裂循環(huán)周次表示，致裂循環(huán)周次與應(yīng)力之間的關(guān)系可由Langer式計算，如式（5）所示。

式中：Nf為轉(zhuǎn)子致裂循環(huán)周次；EY為材料彈性模量；φ為斷面收縮系數(shù)；σα為計算點應(yīng)力；σω為材料疲勞強度的極限值。

火電機組每次參與深度調(diào)峰造成的壽命損耗成本C2，i，t可表示為：

式中：Cunit為火電機組的購置成本。

當火電機組處于投油深度調(diào)峰階段時，為了維持火電機組穩(wěn)定運行，必須采取投油措施，此時火電機組的調(diào)峰成本還需計及投油成本C3，i，t，如式（7）所示。

式中：Pb、Pc分別為火電機組運行在不投油、投油調(diào)峰階段的出力最小值。

2 儲能壽命模型分析

2.1 雨流計數(shù)法

電池儲能的運行壽命是其在循環(huán)充放電過程中損耗的直接體現(xiàn)，已有研究表明，放電深度為影響電池儲能運行壽命的關(guān)鍵因素，在運行過程中放電深度越大，則電池儲能的循環(huán)使用次數(shù)越少，即運行壽命越短。需要注意的是，電池儲能的一個完整充放電循環(huán)周期為SSOC1→SSOC2→SSOC1（SSOC1、SSOC2分別為電池儲能放電開始、結(jié)束時的荷電狀態(tài)，且有0≤SSOC1

雨流計數(shù)法是一種在材料疲勞壽命分析中常用的方法，工程上常利用其計算電池儲能的放電深度對儲能運行壽命的影響［20］。通常采用雨流計數(shù)法測得某類型電池儲能的放電深度與其對應(yīng)的循環(huán)使用次數(shù)，并基于所得數(shù)據(jù)進行曲線擬合，常用的擬合方法包括冪函數(shù)法、分段擬合法等。某型號磷酸鐵鋰電池在不同放電深度下對應(yīng)的循環(huán)使用次數(shù)數(shù)據(jù)［21］如附錄A 表A1 所示?；诒鞟1 中的數(shù)據(jù)進行曲線擬合，可得到采用3 階多項式函數(shù)表征的電池儲能循環(huán)使用次數(shù)NS與放電深度DDOD間的關(guān)系式為：

2.2 基于交換功率的儲能壽命成本計算

基于交換功率的儲能壽命成本是將儲能在全壽命周期的成本分攤到單位電量上，根據(jù)儲能在不同時段的充放電功率和時長計算儲能壽命成本。這種計算方法簡單明了，但由于儲能壽命與放電深度有關(guān)，全壽命周期的放電電量并不是固定值，這種線性化儲能壽命成本的方法并不精確。

為了更合理地反映儲能的實際運行成本，本文假設(shè)電池儲能等可能地以中等放電深度放電，根據(jù)式（9）得到儲能在放電深度為20%～80%范圍內(nèi)總充放電電量的平均值Eˉlife，將其作為電池儲能在全壽命周期內(nèi)的總充放電電量，進而得到單位電量的儲能壽命成本ck如式（10）所示。

式中：mP、my分別為電池儲能單位功率投資成本、運維成本；mS為電池儲能單位容量投資成本；PNC、SNC分別為電池儲能的額定功率、額定容量。

2.3 基于放電深度的等效循環(huán)壽命成本計算

基于放電深度的等效循環(huán)壽命模型的原理是將不同放電深度下的循環(huán)使用次數(shù)折算為100%放電深度下的等效循環(huán)次數(shù)，例如電池儲能以放電深度DDODk進行1次完整充放電循環(huán)，其折算系數(shù)Neq，k為：

式中：n為調(diào)度周期內(nèi)儲能的累計充放電循環(huán)次數(shù)。

3 計及儲能壽命模型與火電機組深度調(diào)峰的優(yōu)化調(diào)度模型

為了更好地緩解系統(tǒng)調(diào)峰壓力、提高新能源消納能力和系統(tǒng)運行經(jīng)濟性，提出一種考慮需求響應(yīng)與儲能壽命模型的火儲協(xié)調(diào)雙層優(yōu)化調(diào)度模型，如圖1 所示。上層由分時電價引導用電負荷跟蹤新能源出力，優(yōu)化得到以凈負荷波動性最小為目標的響應(yīng)后負荷曲線，以改善火儲調(diào)峰情況；下層以系統(tǒng)總調(diào)度成本最低為目標協(xié)調(diào)優(yōu)化風光火儲運行，綜合考慮火電機組深度調(diào)峰成本和計及儲能壽命模型的運行成本。其中，為了合理反映儲能運行方式對儲能壽命折損的影響，本文考慮影響儲能壽命最關(guān)鍵的因素——放電深度，將儲能運行的放電深度作為一個待優(yōu)化變量，限制儲能的實際運行行為，優(yōu)化得到調(diào)度周期內(nèi)儲能充放電循環(huán)的放電深度，以該放電深度下的單次循環(huán)成本和累計充放電循環(huán)次數(shù)得到儲能的運行成本。對所建立的優(yōu)化模型進行求解，最終得到調(diào)度周期內(nèi)系統(tǒng)的運行結(jié)果。

圖1 火儲協(xié)調(diào)雙層優(yōu)化調(diào)度模型Fig.1 Two-level optimal scheduling model for thermal power-energy storage coordination

3.1 上層模型

3.1.1 目標函數(shù)

考慮清潔能源全額上網(wǎng)，負荷側(cè)采取分時電價策略進行響應(yīng)調(diào)節(jié)，以負荷跟蹤風光出力曲線得到的凈負荷波動性最小為目標，得到響應(yīng)后的負荷曲線。目標函數(shù)可表示為：

3.2 下層模型

3.2.1 目標函數(shù)

將上層模型優(yōu)化所得負荷Pl，t代入下層模型用于功率平衡，下層模型以系統(tǒng)總調(diào)度成本最低為目標，求解得到各類電源以及儲能的最優(yōu)運行方式，目標函數(shù)為：

式中：Ctotal為系統(tǒng)總調(diào)度成本；CM為火電機組的運行成本；CW為污染物排放成本；Cu為火電機組的啟停成本；Cq為棄新能源懲罰成本；I為火電機組數(shù)量；K為污染物種類數(shù)量；cw，k為第k種污染物的單位排放成本；PM為火電機組的總發(fā)電量；βk為單位電量第k種污染物的排放量；zi，t為時段t火電機組i的開停機狀態(tài)，為0-1變量，開機時取值為1，停機時取值為0；Gi為火電機組i的單次啟停成本；θf、θg分別為棄風、棄光懲罰系數(shù)；PF，t、PG，t分別為時段t風電、光伏實際上網(wǎng)功率。

3.2.2 常規(guī)約束條件

常規(guī)約束條件包括功率平衡約束、風光出力約束、火電機組出力約束、火電機組爬坡約束、火電機組啟停約束以及正負備用約束，分別如式（26）—（31）所示。

式中：Pch，t、Pcf，t分別為時段t儲能的充、放電功率；Pi，max、Pi，min分別為火電機組i允許出力的上、下限；ρM，i，down、ρM，i，up分別為火電機組i的向下、向上爬坡速率；PM，i為火電機組i的額定功率；Ti，on、Ti，off分別為火電機組i的持續(xù)開機、停機時間；Ti，MU、Ti，MD分別為火電機組i的最小持續(xù)開機、停機時間；rd、rf、rg分別為系統(tǒng)負荷、風電、光伏發(fā)電所需備用系數(shù)。

3.2.3 儲能約束條件

在儲能參與系統(tǒng)調(diào)峰運行時，其頻繁充放電會對儲能壽命產(chǎn)生折損，只考慮儲能較低的可變運行成本會導致過高評估電池儲能對調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性，已有研究并沒有充分考慮這一問題。本文在基于放電深度的等效循環(huán)壽命成本的基礎(chǔ)上，在優(yōu)化調(diào)度模型中嵌入儲能壽命模型，以合理計算儲能的運行成本。

考慮影響儲能壽命和成本最關(guān)鍵的因素——放電深度，將調(diào)度周期內(nèi)儲能運行的放電深度作為一個待優(yōu)化變量，與風光火荷整體優(yōu)化得到調(diào)度周期內(nèi)經(jīng)濟性最優(yōu)的儲能放電深度，以限制儲能的實際運行行為。

式中：Yt、Zt為時段t儲能的放電、充電狀態(tài)轉(zhuǎn)換變量，為0-1 變量，Yt=1 表明時段t儲能發(fā)生充電到放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，Yt=0 表明時段t儲能未發(fā)生充電到放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，Zt=1 表明時段t儲能發(fā)生放電到充電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，Zt=0 表明時段t儲能未發(fā)生放電到充電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

調(diào)度周期始末儲能電量平衡約束：

式中：S0、ST分別為調(diào)度周期始、末時刻儲能的電量。

3.3 模型求解

本文所建模型是混合整數(shù)非線性規(guī)劃模型，對其直接求解比較困難，可對儲能壽命模型進行分段線性化處理，然后根據(jù)式（41）—（43）確定儲能放電深度所屬分段，進而計算儲能運行成本。

式中：wi，t為0-1 變量，其值為1 表示時段t火電機組i處于常規(guī)調(diào)峰階段，為0 表示不處于常規(guī)調(diào)峰階段；vi，t為0-1變量，其值為1表示時段t火電機組i處于不投油深度調(diào)峰階段，為0 表示不處于不投油深度調(diào)峰階段；ui，t為0-1 變量，其值為1 表示時段t火電機組i處于投油深度調(diào)峰階段，為0 表示不處于投油深度調(diào)峰階段；M為一較大正值。

則火電機組的運行成本CM，i，t可表示為：

最后通過MATLAB 軟件平臺基于YALMIP 工具箱調(diào)用Gurobi求解器進行求解。

4 算例分析

4.1 算例數(shù)據(jù)

本文以某實際區(qū)域系統(tǒng)為算例進行仿真，該系統(tǒng)包括6 臺火電機組，機組參數(shù)如附錄B 表B1 所示，風電裝機容量為100 MW，光伏電站裝機容量為50 MW。儲能系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池，配置功率、容量分別為20 MW、80 MW·h，單位功率投資成本為1300元／kW，單位容量投資成本為1000元／（kW·h），單位功率運維成本占單位功率投資成本的5%，充放電效率為90%。本文算例中假設(shè)只有容量為200 MW的火電機組參與深度調(diào)峰，Pa、Pb、Pc的取值分別為額定功率的50%、40%、30%，火電機組深度調(diào)峰損耗部分參數(shù)見文獻［14］。CO2、SO2、NOx的單位排放成本分別為54、3 000、3 000 元／t。單位電量棄風、棄光懲罰成本分別為600、500 元／（MW·h）。以某典型日為例，該日負荷預(yù)測曲線如圖2 所示，風光預(yù)測曲線如附錄B 圖B1 所示，該地區(qū)峰谷分時電價如附錄B表B2所示。

圖2 分時電價響應(yīng)前、后負荷曲線Fig.2 Load curves before and after response of time-of-use electricity price

4.2 系統(tǒng)優(yōu)化運行結(jié)果分析

為了驗證本文所提方法的有效性，設(shè)置如下不同的情景對比分析考慮與不考慮需求響應(yīng)以及不同儲能成本計算模型下的運行結(jié)果：

1）情景1，不考慮需求響應(yīng)和儲能壽命成本模型；

2）情景2，不考慮需求響應(yīng)，采用基于交換功率的儲能壽命成本模型；

3）情景3，不考慮需求響應(yīng)，采用基于放電深度的等效循環(huán)壽命成本模型；

4）情景4，考慮需求響應(yīng)，采用基于交換功率的儲能壽命成本模型；

5）情景5，考慮需求響應(yīng)，采用基于放電深度的等效循環(huán)壽命成本模型。

在考慮需求響應(yīng)時，根據(jù)附錄B 表B2 所示時段劃分，假設(shè)需求價格彈性系數(shù)矩陣中的自彈性系數(shù)為-0.2，互彈性系數(shù)為0.03，按照3.1 節(jié)所述方法得到優(yōu)化后的峰、平、谷時段電價分別為1.015 6、0.745 0、0.267 6 元／（kW·h），響應(yīng)后的負荷曲線如圖2 所示。本文采用的儲能循環(huán)使用次數(shù)如附錄A表A1 所示，當不考慮儲能壽命成本模型時，儲能運行成本僅取其單位充放電電量可變運行成本，為0.02 元／（kW·h）。不同情景下的系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果、新能源消納結(jié)果分別見表1 和表2。表1 中，C′C為基于情景所采用成本模型所得儲能壽命成本；C″C為基于雨流計數(shù)法的儲能壽命成本；γCC=[(C′C-C″C)/C″C]×100%為儲能壽命成本誤差；系統(tǒng)實際總運行成本是由基于雨流計數(shù)法的儲能壽命成本進行修正后得到的總運行成本。

表1 不同情景下的系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果Table 1 System optimization results under different scenes

表2 不同情景下的新能源消納結(jié)果Table 2 New energy consumption results under different scenes

4.2.1 需求響應(yīng)對運行結(jié)果的影響

對比表1、2 中考慮與不考慮需求響應(yīng)情景下的結(jié)果可知，施行分時電價后系統(tǒng)總運行成本和新能源消納情況都得到了很好的改善。以情景2 和情景4 為例，通過需求響應(yīng)引導用戶改變用電行為從而優(yōu)化負荷曲線后，系統(tǒng)總運行成本減少了3.55%，棄新能源率從12.1%降低為5.15%。情景2 和情景4下火電機組和儲能的運行情況分別如圖3 和圖4 所示（圖中儲能放電功率為正值，充電功率為負值）。由圖可知，需求響應(yīng)降低了系統(tǒng)負荷峰谷差，同時也減輕了火電機組和儲能的調(diào)峰壓力，對比火電機組以及儲能出力可以看出，情景4 下火電機組和儲能的出力波動更小，且火電機組和儲能的運行成本更低。

圖3 情景2的優(yōu)化運行結(jié)果Fig.3 Optimal operation results under Scene 2

圖4 情景4的優(yōu)化運行結(jié)果Fig.4 Optimal operation results under Scene 4

4.2.2 儲能壽命成本模型對運行結(jié)果的影響

由表1可以看出，情景1不考慮儲能壽命成本模型，并不能合理反映儲能的運行成本，與基于雨流計數(shù)法得到的實際儲能運行成本偏差很大，會過高評估儲能調(diào)峰的經(jīng)濟性，該情景下的系統(tǒng)實際總運行成本比情景2 更高，可見在計算系統(tǒng)調(diào)度成本時必須考慮儲能運行對壽命折損的影響。

儲能壽命成本模型對其自身及火電機組調(diào)峰出力結(jié)果也有影響，情景3 下火電機組的運行情況見附錄B圖B2，情景2、3下儲能的電量變化曲線如圖5所示。綜合上述結(jié)果可知，當儲能調(diào)峰深度增大時，會減輕火電機組的調(diào)峰壓力，場景3 下儲能調(diào)峰放電深度為70%，相較于場景2 下放電深度為90%的情況，導致火電機組處于深度調(diào)峰的時段更長，深度調(diào)峰成本更高。但由于情景3 采用基于放電深度的等效循環(huán)次數(shù)計算儲能運行成本，使其對儲能的狀態(tài)連續(xù)性有要求，導致調(diào)控靈活性略差，故情景3 的棄新能源率高于情景2。

圖5 情景2、3下儲能電量變化曲線Fig.5 Change curves of energy storage quantity under Scene 2 and Scene 3

基于儲能實際運行放電深度采用雨流計算法評估儲能壽命成本，本文所述2 種模型的計算結(jié)果與雨流計數(shù)法所得結(jié)果之間的差異可以反映模型計算的精確度。分析表1 中情景2、3 和情景4、5 的成本指標可以看出：基于放電深度的等效循環(huán)壽命成本模型計算所得儲能運行成本的精確度更高，誤差為-0.14%；而基于交換功率的儲能壽命成本模型的誤差大小則與具體的調(diào)度運行有關(guān)，誤差可能會過高也可能會過低估計儲能的實際運行成本，情景2 下儲能成本誤差較小，為3.10%，而在情景4 下成本誤差則達到了-27.70%；對比情景4和情景5（場景5的機組運行結(jié)果見附錄B 圖B3）的結(jié)果可知，情景5的儲能壽命成本計算模型使得儲能調(diào)峰運行成本更低，也使系統(tǒng)運行具有較好的經(jīng)濟性。

5 結(jié)論

本文針對新能源大規(guī)模并網(wǎng)后面臨的調(diào)峰和消納問題，提出一種考慮需求響應(yīng)與儲能壽命模型的火儲協(xié)調(diào)優(yōu)化運行方法，所得到結(jié)論如下。

1）分時電價引導優(yōu)化負荷曲線，可以改善其波動特性，有利于提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性和降低棄新能源率，本文算例中考慮需求響應(yīng)后新能源利用率提高了6%以上，有效減少了火電機組出力，促進了“雙碳”目標的實現(xiàn)。

2）儲能運行情況對壽命有很大影響，隨著“雙碳”目標的提出，未來新型電力系統(tǒng)對于儲能的需求必將大幅增加，通過在電力系統(tǒng)調(diào)度優(yōu)化中嵌入儲能壽命模型，可以更加合理地調(diào)用儲能并準確反映其運行成本，能夠更加真實反映儲能的經(jīng)濟效益。

3）基于放電深度的等效循環(huán)壽命模型的精確度較基于交換功率的壽命模型精確度更高。本文提出的考慮需求響應(yīng)與儲能壽命模型的含新能源系統(tǒng)協(xié)調(diào)優(yōu)化運行方法，可以有效減輕系統(tǒng)調(diào)峰壓力，減少調(diào)峰成本，降低棄新能源率，在準確計算儲能運行成本的基礎(chǔ)上又能保證整個系統(tǒng)運行具有較好的經(jīng)濟性。

本文采用優(yōu)化得到的調(diào)度周期內(nèi)最大放電深度與實際循環(huán)次數(shù)計算得到儲能運行成本，后續(xù)工作將主要針對儲能的實際運行狀態(tài)進行更細化的成本計算，并針對不同類型儲能系統(tǒng)的適用性展開研究；而結(jié)合火儲調(diào)峰收益對系統(tǒng)總體運行經(jīng)濟性進行分析也有待深入研究。

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