一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法

技术领域

本申请涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法。

背景技术

近年来，电动汽车技术日臻成熟，再加上各国在不同层面上的政策扶持，全球电动汽车销量屡创新高。随着电动汽车电池充放电循环次数的增加，电池的容量会逐步衰减、下降。当电池容量下降到原始容量的80％以下时，将无法满足续航里程的要求，必须更换新的电池。

两三年前我国第一批电动汽车动力电池退役，动力电池梯级利用的概念便走进了人们的视野。对于电动汽车的退役动力电池，直接报废回收处理必将会对环境造成极大的危害，同时也是对电池价值的巨大浪费。电动汽车的退役动力电池虽然无法满足其在电动汽车应用领域的性能要求，但仍可在其它场合发挥其作用。一个最主要的用途就是用于储能领域，比如用于可再生能源发电、智能电网的削峰填谷、电动汽车充换电站、家庭备用电源和微电网等领域。

因此，随着电动汽车退役动力电池在电网储能领域的应用，对电网使用退役动力电池的单位容量购买价格的研究十分必要，对电网储能公平性收益的评价有十分重要的意义。

发明内容

本申请提供了一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法，计算不同公平性收益比下电网购买退役动力电池的单位容量价格。

本申请采用的技术方案如下：

一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法，包括以下步骤：

建立电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率数学模型；

建立电池回收企业电池交易利润率数学模型；

所述电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率与所述电池回收企业电池交易利润率之比作为电网和电池回收企业的公平性收益比，建立电网和电池回收企业的公平性收益比目标函数；

对所述目标函数添加约束条件，所述约束条件用于对所述目标函数进行限制；

计算在不同所述目标函数下，电网购买退役动力电池的单位容量价格。

进一步地，所述电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率数学模型，计算公式为：

S

式中，S

所述电池回收企业电池交易利润率数学模型，计算公式为：

S

式中，S

进一步地，所述目标函数，计算公式为：

式中，C

进一步地，所述电网使用退役动力电池的总成本等年值，计算公式为

式中，c

进一步地，所述电网使用新常规储能电池的总成本等年值，计算公式为

式中，c

进一步地，所述退役动力电池淘汰后电网出售电池的总收益，计算公式为：

C

所述新常规储能电池淘汰后电网出售电池的总收益，计算公式为：

C

所述电网使用退役动力电池的补贴总收益，计算公式为：

C

所述电池回收企业向电网售卖退役动力电池的总收益，计算公式为：

C

所述电池回收企业回收电动汽车退役动力电池的总成本，计算公式为：

C

所述电池回收企业回收电动汽车电池交易的固定成本，计算公式为：

C

所述回收的电动汽车退役动力电池不良品出售分解的总收益，计算公式为：

C

进一步地，所述约束条件包括动力电池容量约束、动力电池充放电功率约束和动力电池交易价格约束；

所述动力电池容量约束为：

βW

式中，β为退役动力电池衰退至标称容量的百分数；W

所述动力电池充放电功率约束为：

η

式中，η

所述动力电池交易价格约束为：

α

式中，α

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请将退役动力电池梯次利用于电网储能系统，分别建立电网利用退役动力电池替代新电池产生的收益率数字模型和电池回收企业电池交易的利润率数字模型，并以两数字模型之比建立电网和电池回收企业的公平性收益比目标函数，计算在不同公平性收益比的电网购买退役动力电池单位容量价格，为退役动力电池的合理利用提供指导，使电网系统和电池回收企业均获得令双方满意的收益；还激发了退役动力电池梯次利用的积极性，充分发挥了动力电池的容量价值，促进节能减排。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法的流程图。

本申请提供的一种基于动力电池梯次利用的电网储能收益公平定价方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：建立电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率数学模型。

电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率数学模型，计算公式为：

S

式中，S

S2：建立电池回收企业电池交易利润率数学模型。

电池回收企业电池交易利润率数学模型，计算公式为：

S

式中，S

S3：将电网利用退役动力电池替代新常规储能电池的收益率与电池回收企业电池交易利润率之比作为电网和电池回收企业的公平性收益比，建立所述电网和电池回收企业的公平性收益比目标函数，计算公式为：

式中，C

电网使用退役动力电池总成本包括：1.储能建设初年购买退役动力电池成本；2.建设初年进行实际容量测试和重组为储能电池的成本；3.随电池使用年限增加，动力电池梯次利用容量不足淘汰时，再次购买退役动力电池的成本；4.补充购买退役动力电池的测试重组成本；5.维护和运行成本。因此，式(3)中的所述电网使用退役动力电池的总成本等年值C

式中，c

电网使用新常规储能电池总成本包括：1.储能建设初年购买新常规储能电池成本；2.随电池使用年限增加，储能电池利用容量不足淘汰时，再次购买新电池的成本；3.维护和运行成本。因此，式(3)中所述的电网使用新的常规储能电池的总成本等年值C

式中，c′

式(3)中的退役动力电池淘汰后电网出售电池的总收益C

C

式中，α

式(3)中所述的新常规储能电池淘汰后电网出售电池的总收益C

C

式中，α

式(3)中所述的电网使用退役动力电池的补贴总收益C

C

式中，α

式(3)中所述的电池回收企业向电网售卖退役动力电池的总收益C

C

式(3)中所述的电池回收企业回收电动汽车退役动力电池的总成本C

C

式中，α

式(3)中所述的电池回收企业回收电动汽车电池交易的固定成本C

C

式中，λ为回收电动汽车退役动力电池的固定成本系数；

式(3)中所述的回收的电动汽车退役动力电池不良品出售分解的总收益C

C

式中，α

将式(4)-(12)代入式(3)中，得到目标函数F与电网购买退役动力电池的单位容量价格α

S4：对目标函数添加约束条件，所述约束条件用于对所述目标函数中数值的取值进行限制；具体用于对电网所购买的退役动力电池的电池容量、充放电效率以及单位容量购买价格进行限制。

所述约束条件包括动力电池容量约束、动力电池充放电功率约束和动力电池交易价格约束。

所述动力电池容量约束用于限制购买的退役动力电池的总容量，电网购买的退役动力电池来替代常规新电池，所以要求退役动力电池的总容量应大于或等于常规新电池的总容量，这种动力电池容量约束条件用公式表示为：

βW

式中，β为退役动力电池衰退至标称容量的百分数，W

所述动力电池充放电功率约束用于限制购买的退役动力电池的充放电功率，电网购买的退役动力电池来替代常规新电池，所以要求退役动力电池的充放电功率应大于或等于常规新电池的充放电功率，这种动力电池充放电功率约束条件用公式表示为：

η

式中，η

所述动力电池交易价格约束用于限制购买的退役动力电池的价格，电网购买的退役动力电池来替代常规新电池，所以要求电网购买退役动力电池的价格应大于或等于电池回收企业的回收成本，否则电池回收企业赔本交易；并且电网购买退役动力电池的价格应小于或等于电网购买常规新电池的价格，否则电网在退役电池梯次利用中无法获利，这种动力电池价格约束条件用公式表示为：

α

式中，α

S5：对所述电网利用退役动力电池替代新电池的收益率数学模型和所述电池回收企业电池交易利润率数学模型进行求解，计算在不同所述公平性收益比下，电网退役动力电池的单位容量购买价格。

本申请方法在实际中的应用：假设某储能系统总容量为800kW·h，电网如采购新的常规储能电池，单个新常规储能电池的额定容量W

将上述数值代入式(5)中求得电网使用新常规储能电池的总成本等年值C

电网如采用退役动力电池，采用动力电池容量约束条件对购买的退役动力电池总容量进行限制，如式βW

如表1所示，为电网系统分别利用新常规储能电池和退役动力电池作为电网储能的相关量对比结果。

表1

对于电池回收企业，回收电动汽车退役动力电池的单位容量成本α

将上述数值代入式(3)-(12)式中，即可得到电网购买退役动力电池的单位容量价格α

参见表2为不同目标函数值下的电网购买退役动力电池的单位容量价格。

表2

目标函数为电网和电池回收企业的公平性收益比。通过调整公平性收益比目标函数值，可以得到不同公平性收益比下的退役动力电池的单位容量购买价格。当目标函数值越趋近于0，电网和电池回收企业的收益率分配越公平；当目标函数值等于0，电网和电池回收企业的收益率相等。

本申请将退役动力电池梯次利用于电网储能系统，分别建立电网利用退役动力电池替代新电池产生的收益率数字模型和电池回收企业电池交易的利润率数字模型，并以两数字模型之比建立电网和电池回收企业的公平性收益比目标函数，计算在不同公平性收益比的电网购买退役动力电池单位容量价格，为退役动力电池的合理利用提供指导，使电网系统和电池回收企业均获得令双方满意的收益；还激发了退役动力电池梯次利用的积极性，充分发挥了动力电池的容量价值，促进节能减排。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。