26915

تعيين ظرفيت بهينه ذخيره¬سازهاي باتري در ريزشبكه با درنظر گرفتن تخريب ظرفيت باتري

كارشناسي ارشد

برق- سيستم هاي قدرت

1398-1401

1401/3/9

دكتر محسن كلانتر

برق

افزايش منابع انرژي تجديدپذير در ريزشبكه ها و وابستگي شديد اين منابع به شرايط آب و هوايي باعث ايجاد چالش در برقراري تعادل توان توليدي و مصرفي شده است. استفاده از ذخيره سازهاي باتري، از جمله راهكارهاي مناسب براي مقابله با چالش تعادل توان در ريزشبكه ها است. همچنين با اضافه كردن ذخيره¬ساز باتري به ريزشبكه و مديريت مناسب شارژ و دشارژ باتري مي توان هزينه هاي عملياتي ريزشبكه را كاهش داد. اما از سويي، هزينه ذخيره¬ساز به مجموع هزينه ها اضافه مي شود و بايد ظرفيت ذخيره ساز را به نحوي تعيين كرد كه مجموع هزينه هاي عملياتي و هزينه ذخيره ساز كمترين مقدار ممكن شود. يكي از چالش هاي مهم در مسئله تعيين ظرفيت بهينه ذخيره ساز باتري، تخريب ظرفيت باتري است. با گذشت زمان به دليل تخريب ظرفيت باتري، انرژي قابل تحويل باتري كم مي شود. در اين پايان نامه عوامل موثر بر تخريب ظرفيت باتري شناسايي و مدل سازي مي شوند و دو مدل سازي براي تعيين ظرفيت بهينه ذخيره ساز باتري ضمن در نظر گرفتن عوامل موثر بر تخريب ظرفيت باتري ارائه مي شود. عوامل موثر بر تخريب ظرفيت باتري به دو دسته تقسيم مي شوند. دسته اول پيري سيكل باتري و دسته دوم پيري تقويمي باتري. مهم ترين عوامل تاثيرگذار بر پيري سكيل باتري، تعداد سيكل و عمق دشارژ سيكل است. همچنين مهم ترين عوامل موثر بر پيري تقويمي باتري هم سطح ميانگين SOC و زمان است. اين عوامل تواسط توابع تخريب باتري مدل سازي خواهند شد. سپس در روش پيشنهادي اول تعيين ظرفيت بهينه ذخيره ساز باتري بر اساس اين توابع تخريب تعيين مي شود و يك سطح ميانگين SOC بهينه و يك عمق دشارژ بهينه براي كل طول عمر پروژه تعيين مي شود. در روش پيشنهادي دوم يك سطح ميانگين SOC بهينه براي هر روز و يك عمق دشارژ بهينه براي هر سيكل تعيين مي شود. اين روش هاي پيشنهادي براي يك ريزشبكه شبيه سازي مي شود و مسئله بدون در نظر گرفتن تخريب ظرفيت باتري و با در نظر گرفتن تخريب باتري به صورت روش پيشنهادي اول و روش پيشنهادي دوم حل مي شود و تاثير در نظر گرفتن عوامل موثر بر تخريب باتري بر روي نتايج خروجي مسئله نشان داده مي-شود. نتايج روش پيشنهادي دوم با روش پيشنهادي اول مقايسه مي¬شوند. نتيجه شبيه¬سازي مدل سازي دوم كاهش هزينه ها نسبت به مدل¬سازي اول است. در افق زماني 10 ساله ميزان كاهش هزينه¬ها نسبت به مدل-سازي اول برابر $401,122 (458%/0) و براي افق زماني 15 ساله ميزان كاهش هزينه¬ها نسبت به نتايج مدل¬سازي اول برابر $878,401 (924%/0) است.

1401/06/09

Optimal sizing of battery energy storage in microgrid with considering capacity degradation of battery

5/30/2023 12:00:00 AM

Increasing in renewable energy resources in microgrids and their highly dependence on the climate circumstances leads to challenges in equivalence between power generation and consumption. One of the solutions for this challenge is to utilize battery energy storage in the microgrids. By adding battery energy storage to microgrids and managing batteries charging and discharging appropriately, the operational costs can be reduced significantly. However, the battery energy storage capital cost is added to sum of the expenses. Hence, the battery size should be determined so that the total cost be the minimum possible value. One of the major challenges in determining the optimal size of a battery energy storage is the degradation of the battery capacity. Over time, due to the degradation of the battery capacity, the deliverable energy of the battery decreases. In the present study, the factors affecting the degradation of battery capacity are identified and modeled, and two models are proposed to determine the optimal capacity of the battery storage while considering the factors affecting the degradation of battery capacity. Factors affecting battery capacity degradation are divided into two categories. The first category is battery cycle aging and the second category is battery calendar aging. The most important factors affecting the cycle aging of the battery are the number of cycles and the depth of discharge. Also, the most important factors affecting the calendar aging of the battery are the average of SOC and time. These factors will be modeled by battery degradation functions. Then, in the first proposed method, the optimal size of the battery storage is determined based on these degradation functions, and an optimal average SOC level and an optimal discharge depth are determined for the entire project life. In the second proposed method, an optimal average SOC level for each day and an optimal depth of discharge for each cycle are determined. These proposed methods are simulated for a microgrid and the problem is solved without considering battery capacity degradation and by considering the battery degradation as the first proposed method and the second proposed method and the effect of considering the factors the effect of battery degradation on the output results of the problem is shown. The results of the second proposed method are compared with the first proposed method. The result of the second modeling simulation is a reduction in costs compared to the first modeling. In the 10-year time horizon, the rate of cost reduction compared to the first modeling is $122,401(0.458%) and for the 15-year time horizon, the rate of cost reduction compared to the results of the first modeling is $401,878 (0.924%).

ريزشبكه , تعيين ظرفيت بهينه , ذخيره سازهاي باتري , تخريب ظرفيت باتري

Microgrid , Optimal sizing , Battery Energy Storage , Battery capacity degradation

reza fallahifar

dr mohsen kalantar