- 頭條東南大學科研人員提出考慮超售的共享光儲混合運營模式的協同策略2022-09-09 作者：葉晨、王蓓蓓 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語隨著能源短缺、環境污染等問題日益突出，大量的可再生能源和儲能（ESS）開始接入用戶側。由于可再生能源出力的間歇性造成的問題較為突出，因此研究電力市場環境下分布式光儲的運營策略，對提高用戶用電的經濟性、ESS資源的利用率及系統的消納能力具有重要意義。 東南大學電氣工程學院、中國電科院南京分院電力自動化所的研究人員葉晨、王蓓蓓、薛必克、馮樹海，在2022年第7期《電工技術學報》上撰文，以社區為背景，借鑒航空等領域的超售運營策略，以社區用戶群總收益最大為目標，建立了超售策略下社區共享光儲聯合運行的優化模型。對基于超售模式下共享光儲社區能量管理系統進行了算例仿真，結果表明對于光儲系統推廣初期發掘用戶積極性方面，少量超售ESS資源參與調頻市場是一種經濟高效的運營策略，能夠充分利用ESS資源，促進清潔能源消納。
為應對日益突出的能源短缺、環境污染等問題，電力系統正在經歷前所未有的轉型。作為這項轉型的一部分，預計市場將提供并整合大量可再生能源發電技術。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，可能降低電網資產的利用率及系統的消納能力。作為有成本效益的新興技術，儲能系統（Energy Storage System, ESS）等被認為是支持可再生能源消納的主要靈活性來源，并且能夠存儲富余電量滿足用戶負荷需求。
目前儲能系統的成本仍然較高，缺乏靈活性市場機制支撐下儲能系統在能量市場進行價格套利的有限收益難以回收其高昂的初期投資。為此，國內外已有諸多學者對儲能系統的運營模式進行探究。但是相關研究對儲能系統資源的共享僅限于在同質用戶之間，即僅參與了能量市場，并未實現多個服務共享儲能系統的模式。
有學者以收益最大化為目標，研究儲能系統同時參與能量市場的價格套利和輔助服務市場的調頻或備用服務等多種服務組合的策略。有學者建立了儲能系統用于減小棄風和參與電網二次調頻服務的風儲聯合運行的優化模型。有學者提出利用儲能輔助風電場跟蹤調度計劃同時提供調頻服務的控制策略。
上述學者的科研成果本質上都是對儲能系統參與服務共享策略的研究，通過共享來自儲能系統的出力和容量來參與多個市場實現多服務組合，比起單一套利模式更能提高儲能系統所有者的收益，充分調動其積極性。
但是由于調頻、備用等服務發生的概率是基于系統的實時條件，雖然留有一定容量，但實際被調用情況則不一定會發生，且一次充放電動作也可能會滿足兩個輔助服務需求，由此可能導致儲能系統往往存在“冗余”現象，即對其資源的利用仍然不足。那么如何改善其運營策略，以最大程度地利用儲能系統資源來提高經濟效益呢？
鑒于航空業廣泛存在的超售航班座位的運營策略，有學者通過對比電力行業和航空業的共同特性，將超售運營這一概念引入電力行業，其僅僅是理論分析，并未通過算例進行驗證。有學者使用分布式儲能系統向系統運營商提供服務，并考慮了備用服務的低利用率，以提高儲能系統的利用率并改善其經濟性，但是對儲能系統未交付服務的懲罰并未明確。有學者考慮超售分配給配網支撐服務的ESS資源以實現更多的平衡服務，驗證了儲能系統超售運營策略的可行性，但未考慮接入PV等清潔能源。
為此，在當前清潔能源和可再生能源受到極大重視的新形勢下，東南大學電氣工程學院、中國電科院南京分院電力自動化所的研究人員以社區分布式光儲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參與套利及調頻輔助服務提供等混合商業模式的協同運營策略，建立面向終端用戶收益最大化的光儲聯合運營策略優化模型。
圖1 社區能量流和信息流
對基于超售模式下共享光儲社區能量管理系統進行算例仿真，結果表明對于光儲系統推廣初期發掘用戶積極性方面，少量超售儲能系統資源是一種經濟高效的運營策略，有利于提高社區用電經濟性，充分利用儲能系統資源并達到促進清潔能源消納的目的，以期對光儲系統的不同發展階段提供一定的參考。
圖2 超售模式下模型求解流程
研究人員進一步指出，1）所提出的共享光儲模式，能夠促進清潔能源的消納，并且使得儲能系統能夠參與多個市場實現多服務組合，促進了綠色、經濟用電；2）相比于單純的共享模式，超售模式是對其的進一步改進和優化，該策略大大提高了聚合商、用戶價值及儲能系統資源的利用率，確保將其分配給最有價值的服務，避免閑置資源的浪費，具有更可觀的經濟效益；3）通過對光儲運營模式的探究，為光儲系統的不同發展階段提供了新思路。
另外，針對共享光儲超售運營策略的研究，他們對光儲系統的不同發展階段提出了相應的建議。
1）在光儲系統發展起步期，為了發掘用戶積極性，市場監管者允許用戶超售儲能系統資源。但同時為了抑制在發展初期市場并不成熟時，用戶無限制地申報參與調頻容量而獲得不恰當的收益，甚至可能導致電力系統承擔一定的安全風險，市場監管者必須進行嚴格的監管，可以通過設置較高的罰金系數等措施，來限制用戶無限制的超售，將超售量控制在很小的范圍，以此來穩定市場。
2）在光儲系統發展成熟期，市場已漸漸趨于穩定，市場監管者應在電力系統安全裕度內，適當降低罰金系數，提高儲能系統資源的超售量；同時社區管理者可以通過對市場中出現的超售行為進行更加深入的研究分析，提高信息的獲取渠道和調頻容量被調用的預測模型精度，以此對用戶下達更加合適的調度計劃。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值。
此外，他們指出本課題僅研究了超售策略下光儲共享參與價格套利和調頻服務，下一步將考慮擴展儲能系統可以共享參與的服務類型，比如備用服務等，以及考慮用戶間合理的成本分攤，并進行進一步的仿真和應用。
本文編自2022年第7期《電工技術學報》，論文標題為“考慮超售的共享分布式光儲混合運營模式協同策略研究”。論文第一作者為葉晨，1998年生，碩士研究生，研究方向為儲能系統優化、電力市場等。通訊作者為王蓓蓓，1979年生，副教授，博士生導師，研究方向為電力市場、新能源接入系統運行控制等。本課題得到了國家電網公司科技項目的支持。
