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為應(yīng)對(duì)日益突出的能源短缺、環(huán)境污染等問題，電力系統(tǒng)正在經(jīng)歷前所未有的轉(zhuǎn)型。作為這項(xiàng)轉(zhuǎn)型的一部分，預(yù)計(jì)市場(chǎng)將提供并整合大量可再生能源發(fā)電技術(shù)。但是，隨著可再生能源的大量接入，其出力的間歇性造成的問題較為突出，可能降低電網(wǎng)資產(chǎn)的利用率及系統(tǒng)的消納能力。作為有成本效益的新興技術(shù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)（Energy Storage System, ESS）等被認(rèn)為是支持可再生能源消納的主要靈活性來源，并且能夠存儲(chǔ)富余電量滿足用戶負(fù)荷需求。

目前儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本仍然較高，缺乏靈活性市場(chǎng)機(jī)制支撐下儲(chǔ)能系統(tǒng)在能量市場(chǎng)進(jìn)行價(jià)格套利的有限收益難以回收其高昂的初期投資。為此，國內(nèi)外已有諸多學(xué)者對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)營模式進(jìn)行探究。但是相關(guān)研究對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)資源的共享僅限于在同質(zhì)用戶之間，即僅參與了能量市場(chǎng)，并未實(shí)現(xiàn)多個(gè)服務(wù)共享儲(chǔ)能系統(tǒng)的模式。

有學(xué)者以收益最大化為目標(biāo)，研究儲(chǔ)能系統(tǒng)同時(shí)參與能量市場(chǎng)的價(jià)格套利和輔助服務(wù)市場(chǎng)的調(diào)頻或備用服務(wù)等多種服務(wù)組合的策略。有學(xué)者建立了儲(chǔ)能系統(tǒng)用于減小棄風(fēng)和參與電網(wǎng)二次調(diào)頻服務(wù)的風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)行的優(yōu)化模型。有學(xué)者提出利用儲(chǔ)能輔助風(fēng)電場(chǎng)跟蹤調(diào)度計(jì)劃同時(shí)提供調(diào)頻服務(wù)的控制策略。

上述學(xué)者的科研成果本質(zhì)上都是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與服務(wù)共享策略的研究，通過共享來自儲(chǔ)能系統(tǒng)的出力和容量來參與多個(gè)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)多服務(wù)組合，比起單一套利模式更能提高儲(chǔ)能系統(tǒng)所有者的收益，充分調(diào)動(dòng)其積極性。

但是由于調(diào)頻、備用等服務(wù)發(fā)生的概率是基于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)條件，雖然留有一定容量，但實(shí)際被調(diào)用情況則不一定會(huì)發(fā)生，且一次充放電動(dòng)作也可能會(huì)滿足兩個(gè)輔助服務(wù)需求，由此可能導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)往往存在“冗余”現(xiàn)象，即對(duì)其資源的利用仍然不足。那么如何改善其運(yùn)營策略，以最大程度地利用儲(chǔ)能系統(tǒng)資源來提高經(jīng)濟(jì)效益呢？

鑒于航空業(yè)廣泛存在的超售航班座位的運(yùn)營策略，有學(xué)者通過對(duì)比電力行業(yè)和航空業(yè)的共同特性，將超售運(yùn)營這一概念引入電力行業(yè)，其僅僅是理論分析，并未通過算例進(jìn)行驗(yàn)證。有學(xué)者使用分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)向系統(tǒng)運(yùn)營商提供服務(wù)，并考慮了備用服務(wù)的低利用率，以提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的利用率并改善其經(jīng)濟(jì)性，但是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)未交付服務(wù)的懲罰并未明確。有學(xué)者考慮超售分配給配網(wǎng)支撐服務(wù)的ESS資源以實(shí)現(xiàn)更多的平衡服務(wù)，驗(yàn)證了儲(chǔ)能系統(tǒng)超售運(yùn)營策略的可行性，但未考慮接入PV等清潔能源。

為此，在當(dāng)前清潔能源和可再生能源受到極大重視的新形勢(shì)下，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院、中國電科院南京分院電力自動(dòng)化所的研究人員以社區(qū)分布式光儲(chǔ)資源由少及多的普及過程為背景，提出考慮超售的共享分布式光儲(chǔ)參與套利及調(diào)頻輔助服務(wù)提供等混合商業(yè)模式的協(xié)同運(yùn)營策略，建立面向終端用戶收益最大化的光儲(chǔ)聯(lián)合運(yùn)營策略優(yōu)化模型。

圖1 社區(qū)能量流和信息流

對(duì)基于超售模式下共享光儲(chǔ)社區(qū)能量管理系統(tǒng)進(jìn)行算例仿真，結(jié)果表明對(duì)于光儲(chǔ)系統(tǒng)推廣初期發(fā)掘用戶積極性方面，少量超售儲(chǔ)能系統(tǒng)資源是一種經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)營策略，有利于提高社區(qū)用電經(jīng)濟(jì)性，充分利用儲(chǔ)能系統(tǒng)資源并達(dá)到促進(jìn)清潔能源消納的目的，以期對(duì)光儲(chǔ)系統(tǒng)的不同發(fā)展階段提供一定的參考。

圖2 超售模式下模型求解流程

研究人員進(jìn)一步指出，1）所提出的共享光儲(chǔ)模式，能夠促進(jìn)清潔能源的消納，并且使得儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠參與多個(gè)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)多服務(wù)組合，促進(jìn)了綠色、經(jīng)濟(jì)用電；2）相比于單純的共享模式，超售模式是對(duì)其的進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化，該策略大大提高了聚合商、用戶價(jià)值及儲(chǔ)能系統(tǒng)資源的利用率，確保將其分配給最有價(jià)值的服務(wù)，避免閑置資源的浪費(fèi)，具有更可觀的經(jīng)濟(jì)效益；3）通過對(duì)光儲(chǔ)運(yùn)營模式的探究，為光儲(chǔ)系統(tǒng)的不同發(fā)展階段提供了新思路。

另外，針對(duì)共享光儲(chǔ)超售運(yùn)營策略的研究，他們對(duì)光儲(chǔ)系統(tǒng)的不同發(fā)展階段提出了相應(yīng)的建議。

1）在光儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展起步期，為了發(fā)掘用戶積極性，市場(chǎng)監(jiān)管者允許用戶超售儲(chǔ)能系統(tǒng)資源。但同時(shí)為了抑制在發(fā)展初期市場(chǎng)并不成熟時(shí)，用戶無限制地申報(bào)參與調(diào)頻容量而獲得不恰當(dāng)?shù)氖找?，甚至可能?dǎo)致電力系統(tǒng)承擔(dān)一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，市場(chǎng)監(jiān)管者必須進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)管，可以通過設(shè)置較高的罰金系數(shù)等措施，來限制用戶無限制的超售，將超售量控制在很小的范圍，以此來穩(wěn)定市場(chǎng)。

2）在光儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)展成熟期，市場(chǎng)已漸漸趨于穩(wěn)定，市場(chǎng)監(jiān)管者應(yīng)在電力系統(tǒng)安全裕度內(nèi)，適當(dāng)降低罰金系數(shù)，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)資源的超售量；同時(shí)社區(qū)管理者可以通過對(duì)市場(chǎng)中出現(xiàn)的超售行為進(jìn)行更加深入的研究分析，提高信息的獲取渠道和調(diào)頻容量被調(diào)用的預(yù)測(cè)模型精度，以此對(duì)用戶下達(dá)更加合適的調(diào)度計(jì)劃。由此能夠使ESS資源得到更加充分的利用，并且用戶和聚合商也能夠獲得更大的價(jià)值。

此外，他們指出本課題僅研究了超售策略下光儲(chǔ)共享參與價(jià)格套利和調(diào)頻服務(wù)，下一步將考慮擴(kuò)展儲(chǔ)能系統(tǒng)可以共享參與的服務(wù)類型，比如備用服務(wù)等，以及考慮用戶間合理的成本分?jǐn)?，并進(jìn)行進(jìn)一步的仿真和應(yīng)用。

本文編自2022年第7期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“考慮超售的共享分布式光儲(chǔ)混合運(yùn)營模式協(xié)同策略研究”。論文第一作者為葉晨，1998年生，碩士研究生，研究方向?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化、電力市場(chǎng)等。通訊作者為王蓓蓓，1979年生，副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)殡娏κ袌?chǎng)、新能源接入系統(tǒng)運(yùn)行控制等。本課題得到了國家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目的支持。