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从原始电费单、负荷数据,到最终的容量配置与收益测算,全程分为 7 步。每一步都可核对、可修改。
系统需要两类原始输入,都要求覆盖一个完整自然年(保证一年四季、工作日/节假日都被代表):
把两种来源、不同时间间隔的数据统一到同一条时间轴上,是后续建模的前提:
T = 4 × 24 × 365 = 35040 个时间步(闰年 35136);t 挂载三样信息:负荷 load(t)、电价 price(t)、所属月份 m。把 35040 个时间点逐点映射到四档电价,形成全年的「价格曲线」。这是「第一笔钱——峰谷套利」的来源:
把问题写成一个线性规划(LP):一组决策变量、一个目标函数、一组约束条件。核心只回答一句话——「电池买多大、每个 15 分钟怎么充放,年化净收益最大?」
| 变量 | 含义 | 单位 | 数量 |
|---|---|---|---|
P | 储能额定功率 | kW | 1 |
E | 储能额定容量 | kWh | 1 |
p_ch(t) | 每个时间步充电功率 | kW | T |
p_dis(t) | 每个时间步放电功率 | kW | T |
e(t) | SOC 能量轨迹 | kWh | T+1 |
d(m) | 月度最大需量 | kW | 12 |
其中 CRF = r(1+r)N / ((1+r)N − 1) 是资本回收系数,把一次性投资摊成每年成本。需量项里的 base(m) 是不装储能时第 m 月的最高负荷——装储能后 d(m) 比它低,差额就是「第二笔钱」。
| # | 约束 | 含义 |
|---|---|---|
| ① | e(t+1) = e(t) + η_ch·p_ch(t)·Δt − p_dis(t)/η_dis·Δt | SOC 递推(能量守恒) |
| ② | soc_min·E ≤ e(t) ≤ soc_max·E | SOC 上下限(防过充过放) |
| ③ | p_ch(t) ≤ α·P,p_dis(t) ≤ P | 功率不超额定 |
| ④ | p_dis(t) − p_ch(t) ≤ load(t) | 不向电网倒送电 |
| ⑤ | load(t) + p_ch(t) − p_dis(t) ≤ d(m) | 需量结算:购电功率 ≤ 本月需量 |
| ⑥ | load(t) + p_ch(t) − p_dis(t) ≤ p_import_max | 不超变压器 / 并网容量 |
| ⑦ | e(0) = e(T) = soc_init·E | 首末态一致(每日循环闭合) |
约束⑤的直观含义:哪怕一个月只有 15 分钟用电飙到很高,这个月都按那个最高值(需量)收费。储能在高峰放电顶上,把这条「最高线」压下来,两条虚线之间的落差就是省下的基本电费。
用开源求解器 HiGHS(线性规划领域的高性能引擎)在约束范围内全局搜索最优解:
这样既保证「全局最优」,又保证「真的买得到、装得下」,而不是给一个无法落地的小数容量。
把最优策略折算成现金流,再算出标准的投资指标:
CAPEX = capex_p·P + capex_e·E(默认 300 元/kW + 780 元/kWh,可改);系统把以上结果打包成可直接使用的交付物:
P / E 配置与等效时长(本例 1125 kW / 4698 kWh / 4.18 h);「容量测算」页左侧的所有参数(电价表、分时时段、需量电价、分成比例、增值税、变压器容量)都可以改,系统会回到第 3–6 步重新计算。