东南大学科研人员提出考虑超售的共享分布式光储混合运营模式的协同策略

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随着能源短缺、环境污染等问题日益突出，大量的可再生能源和储能（ESS）开始接入用户侧。由于可再生能源出力的间歇性造成的问题较为突出，因此研究电力市场环境下分布式光储的运营策略，对提高用户用电的经济性、ESS资源的利用率及系统的消纳能力具有重要意义。

东南大学电气工程学院、中国电科院南京分院电力自动化所的研究人员叶晨、王蓓蓓、薛必克、冯树海，在2022年第7期《电工技术学报》上撰文，以社区为背景，借鉴航空等领域的超售运营策略，以社区用户群总收益最大为目标，建立了超售策略下社区共享光储联合运行的优化模型。对基于超售模式下共享光储社区能量管理系统进行了算例仿真，结果表明对于光储系统推广初期发掘用户积极性方面，少量超售ESS资源参与调频市场是一种经济高效的运营策略，能够充分利用ESS资源，促进清洁能源消纳。

为应对日益突出的能源短缺、环境污染等问题，电力系统正经历前所未有的转型。作为这项转型的一部分，预计市场将提供并整合大量可再生能源发电技术。但是，随着可再生能源的大量接入，其出力的间歇性造成的问题较为突出，可能降低电网资产的利用率及系统的消纳能力。作为有成本效益的新兴技术，储能系统（Energy Storage System, ESS）等被认为是支持可再生能源消纳的主要灵活性来源，并且能够存储富余电量满足用户负荷需求。

目前ESS的成本仍然较高，缺乏灵活性市场机制支撑下ESS在能量市场进行价格套利的有限收益难以回收其高昂的初期投资。为此，国内外已有诸多学者对ESS的运营模式进行探究。但是相关研究对ESS资源的共享仅限于在同质用户之间，即仅参与了能量市场，并未实现多个服务共享ESS的模式。

有学者以收益最大化为目标，研究ESS同时参与能量市场的价格套利和辅助服务市场的调频或备用服务等多服务组合的策略。有学者建立了ESS用于减小弃风和参与电网二次调频服务的风储联合运行的优化模型。有学者提出利用储能辅助风电场跟踪调度计划同时提供调频服务的控制策略。上述学者的科研成果本质上都是对ESS参与服务共享策略的研究，通过共享来自ESS的出力和容量来参与多个市场实现多服务组合，比起单一套利模式更能提高ESS所有者的收益，充分调动其积极性。

但是由于调频、备用等服务发生的概率是基于系统的实时条件，虽然留有一定容量，但实际被调用情况则不一定会发生，且一次充放电动作也可能会满足两个辅助服务需求，由此可能导致ESS往往存在“冗余”现象，即对其资源的利用仍然不足。那么如何改善其运营策略，以最大程度地利用ESS资源来提高经济效益呢？

鉴于航空业广泛存在的超售航班座位的运营策略，有学者通过对比电力行业和航空业的共同特性，将超售运营这一概念引入电力行业，其仅仅是理论分析，并未通过算例进行验证。有学者使用分布式ESS向系统运营商提供服务，并考虑了备用服务的低利用率，以提高ESS的利用率并改善其经济性，但是对ESS未交付服务的惩罚并未明确。有学者考虑超售分配给配网支撑服务的ESS资源以实现更多的平衡服务，验证了ESS超售运营策略的可行性，但未考虑接入PV等清洁能源。

为此，在当前清洁能源和可再生能源受到极大重视的新形势下，东南大学电气工程学院、中国电科院南京分院电力自动化所的研究人员以社区分布式光储资源由少及多的普及过程为背景，提出考虑超售的共享分布式光储参与套利及调频辅助服务提供等混合商业模式的协同运营策略，建立面向终端用户收益最大化的光储联合运营策略优化模型。

图1 社区能量流和信息流

对基于超售模式下共享光储社区能量管理系统进行算例仿真，结果表明对于光储系统推广初期发掘用户积极性方面，少量超售ESS资源是一种经济高效的运营策略，有利于提高社区用电经济性，充分利用ESS资源并达到促进清洁能源消纳的目的，以期对光储系统的不同发展阶段提供一定的参考。

图2 超售模式下模型求解流程

研究人员进一步指出，1）所提出的共享光储模式，能够促进清洁能源的消纳，并且使得ESS能够参与多个市场实现多服务组合，促进了绿色、经济用电；2）相比于单纯的共享模式，超售模式是对其的进一步改进和优化，该策略大大提高了聚合商、用户价值及ESS资源的利用率，确保将其分配给最有价值的服务，避免闲置资源的浪费，具有更可观的经济效益；3）通过对光储运营模式的探究，为光储系统的不同发展阶段提供了新思路。

另外，针对共享光储超售运营策略的研究，他们对光储系统的不同发展阶段提出了相应的建议。

1）在光储系统发展起步期，为了发掘用户积极性，市场监管者允许用户超售ESS资源。但同时为了抑制在发展初期市场并不成熟时，用户无限制地申报参与调频容量而获得不恰当的收益，甚至可能导致电力系统承担一定的安全风险，市场监管者必须进行严格的监管，可以通过设置较高的罚金系数等措施，来限制用户无限制的超售，将超售量控制在很小的范围，以此来稳定市场。

2）在光储系统发展成熟期，市场已渐渐趋于稳定，市场监管者应在电力系统安全裕度内，适当降低罚金系数，提高ESS资源的超售量；同时社区管理者可以通过对市场中出现的超售行为进行更加深入的研究分析，提高信息的获取渠道和调频容量被调用的预测模型精度，以此对用户下达更加合适的调度计划。由此能够使ESS资源得到更加充分的利用，并且用户和聚合商也能够获得更大的价值。

此外，他们指出本课题仅研究了超售策略下光储共享参与价格套利和调频服务，下一步将考虑扩展ESS可以共享参与的服务类型，比如备用服务等，以及考虑用户间合理的成本分摊，并进行进一步的仿真和应用。

本文编自2022年第7期《电工技术学报》，论文标题为“考虑超售的共享分布式光储混合运营模式协同策略研究”。论文第一作者为叶晨，1998年生，硕士研究生，研究方向为储能系统优化、电力市场等。通讯作者为王蓓蓓，1979年生，副教授，博士生导师，研究方向为电力市场、新能源接入系统运行控制等。本课题得到了国家电网公司科技项目的支持。

下载论文PDF版，请点击左下角“阅读原文”，访问期刊网站。

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