電池儲能系統（Battery Energy Storage System, BESS）的充放電特性能夠對能量進行時空平移，在一定程度上實現削峰填谷。因此，電力系統配置儲能，將有效解決新能源并網給系統帶來的運行壓力。且隨著我國市場化進程的不斷推進、儲能技術的不斷革新、成本的不斷下降，儲能系統作為獨立的運行商參與電力市場成為可能。合理的儲能系統選址與定容是儲能技術在電力系統中推廣應用的關鍵。

已有許多學者在儲能容量優化配置方面進行了相關研究。

從規劃的角度出發，有學者采用不同的智能算法以節點的電壓波動和儲能的容量為目標建立儲能系統選址定容的多目標優化模型。有學者在系統安全穩定的基礎上，提出考慮分時電價的蓄電池儲能系統運行策略。

從運行角度出發，有學者在考慮風電、負荷預測誤差對機組組合的影響的前提下，基于雙層規劃和機會約束目標規劃，改變儲能的接入位置和容量來研究機組組合問題。有學者將儲能系統引入含風電的電力系統安全約束機組組合問題中，考慮風電、負荷的預測誤差，實現系統運行的經濟性。有學者考慮電池儲能的實際使用壽命，利用電池儲能去補償風電實際出力與預測值之間的差值，改善風電的可調度性。

儲能系統規劃問題與運行問題相互影響，鮮有文獻從運行與規劃這兩個角度出發進行研究。有學者提出基于雙層模型的風光儲聯合優化方法，外層考慮系統的經濟性，內層考慮系統的穩定性，實現儲能容量的優化配置。有學者采用內外雙層的決策方法綜合考慮儲能系統規劃與運行，來提高電網對風電的接納水平，具有很好的啟發性。然而現階段，受制于儲能系統的投資成本，電力系統配置儲能還面臨著在推廣過程中經濟優勢不足的問題。

新電改9號文發布以來，隨著市場改革的進一步深化，我國的電力市場已進入深水區，電力輔助服務市場正逐步完善。2017年11月，國家能源局發布了《完善電力輔助服務補償（市場）機制工作方案》，明確表示鼓勵儲能參與其中。因此有必要研究儲能作為獨立的運營商參與市場的規劃問題。已有學者在這方面進行了相關研究。

有學者以節能效益最大為目標，將分時電價和儲能系統相結合，通過改變負荷分布來提高風電接入水平。有學者在電力市場背景下，將儲能引入需求側，通過發電側、供電側、儲能和用戶響應各個參與方的動態博弈，制定實時電價來確定BESS的配置規模。

上述研究未能從系統側出發，考慮儲能參與后多個利益主體的多目標優化問題，且大多數儲能的容量配置都是單點集中式選址，而合理的多點分布式選址可使儲能的接入達到事半功倍的效果。

針對上述不足，本文從面向電網的儲能配置出發，基于成本效益分析提出一種市場機制下儲能系統選址定容優化方法。儲能系統參與電力市場，在對各個利益主體進行成本效益分析的基礎上，建立了綜合考慮規劃和運行的儲能優化配置多目標雙層決策模型。

外層考慮以儲能側綜合收益（包括投資成本、高儲低放套利以及調峰輔助服務補償）、常規機組側運行收益、新能源側附加并網收益以及電網側網損收益最大為目標；內層考慮以儲能、新能源和常規機組的協調運行成本最小為目標。

為求解提出的綜合優化模型，外層采用改進的多目標粒子群法實現儲能的選址定容；內層采用改進的二進制粒子群求解機組組合。最后采用改進的39節點系統進行仿真分析，結果驗證了所提方法和模型的有效性。

圖1 BESS參與市場的效益分析

圖2 雙層規劃模型架構

圖4 BESS優化配置求解流程

結論

本文從面向電網的儲能出發，提出一種市場機制下儲能系統選址定容優化方法，結論如下：

1）儲能作為獨立的運行商參與系統運行，給自身帶來經濟性的同時也帶來了較好的社會效益。可有效減小棄風電量，減小常規機組起停以提高機組運行經濟性，同時在一定程度上改善了電網潮流分布。雖然儲能投資成本與帶來的社會效益正相關，但是市場機制的作用仍能保證儲能系統正收益，實現了共贏。

2）隨著配置位置的增多，儲能總配置容量呈現先增大后減小的趨勢，且除電網側收益外，其他利益主體的收益都呈現出先增再減的趨勢，且三位置時效果最差。因此，對于本文采用的改進39節點系統，權衡各場景下不同利益主體的運行指標后，選擇兩位置配置儲能系統更具合理性和優越性。

3）基于雙層決策的儲能選址與定容方法把規劃與運行結合在一起，且計及儲能的充放電策略對循環壽命的影響，讓運行指導規劃，為儲能應用于電力系統提供了新的思路。