近年來商用儲能裝置和家用儲能裝置的應(yīng)用越來越廣泛。這些儲能裝置一方面可以為用戶儲存電能，比如儲存來自太陽發(fā)電的多余電量，另一方面也可以為電力系統(tǒng)提供服務(wù)，比如通過放電來賣電給電網(wǎng)。然而，用戶側(cè)的儲能裝置，尤其是家用儲能裝置，其容量一般都很小，無法直接參與傳統(tǒng)的電力批發(fā)市場。對此，俗話說的好，“團(tuán)結(jié)就是力量“，一個(gè)解決方案是成立儲能整合商（Energy storage aggregator），由整合商整合電網(wǎng)中各個(gè)中小型儲能裝置，然后由整合商直接參與電力批發(fā)市場。

研究問題

雖然團(tuán)結(jié)就是力量，但需要解決的問題是“如何團(tuán)結(jié)”以及“團(tuán)結(jié)后帶來的影響”。由于電力系統(tǒng)中的各個(gè)儲能單元可能分屬于不同個(gè)體或機(jī)構(gòu)，儲能整合商無法直接控制儲能單元。本文中，儲能整合商以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的方式引導(dǎo)各個(gè)儲能單元進(jìn)行充放電。儲能單元充電相當(dāng)于從電網(wǎng)吸收電能，放電相當(dāng)于向電網(wǎng)注入電能。同時(shí)，儲能整合商參與電力市場，勢必對電力系統(tǒng)的整體效益產(chǎn)生影響。因此，本文將著重回答“如何團(tuán)結(jié)“以及“團(tuán)結(jié)后的影響”兩個(gè)問題：

1. 儲能整合商和各個(gè)儲能裝置之間如何分配利潤？

2. 儲能整合商參與電力市場對系統(tǒng)整體效益有何影響？

研究方法與結(jié)果

本文系統(tǒng)模型如圖一所示。儲能單元，儲能整合商，以及電力批發(fā)市場三足鼎立，儲能單元與儲能整合商交易電能，然后儲能整合商參與電力批發(fā)市場獲取利潤。三者交互細(xì)節(jié)如下： 首先，儲能整合商為各個(gè)儲能單元的充放電設(shè)定價(jià)格，各個(gè)儲能單元待價(jià)而沽，依據(jù)整合商的價(jià)格決定充放電的電量以最大化其利潤。然后，儲能整合商“團(tuán)結(jié)”所有儲能單元的充放電，參與電力批發(fā)市場，從市場電價(jià)獲取收益，同時(shí)為儲能單元的充放電支付費(fèi)用。儲能整合商決定其設(shè)定給各個(gè)儲能單元的價(jià)格以最大化其利潤。

（注：電力市場中，電力系統(tǒng)調(diào)度員負(fù)責(zé)調(diào)度系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)施以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中電量的供需平衡，同時(shí)最小化系統(tǒng)運(yùn)營成本。本文中，電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的出清電價(jià)由節(jié)點(diǎn)的邊際成本決定，而儲能整合商在各節(jié)點(diǎn)的充放電將影響節(jié)點(diǎn)邊際成本，進(jìn)而影響出清電價(jià)，影響自己在電力市場中的收益。）

對于“研究問題”中提出的兩個(gè)問題，本文是如何解決的呢？

對于第一個(gè)“如何團(tuán)結(jié)儲能單元”的問題： 本文采用納什談判（Nash bargaining）來對整合商和各個(gè)儲能單元的交互進(jìn)行建模，從而得到整合商價(jià)格設(shè)定與儲能單元充放電決策的唯一解。這個(gè)解可以實(shí)現(xiàn)整合商與所有儲能單元總利潤的最大化。

對于第二個(gè)“團(tuán)結(jié)后的影響”的問題：本文證明，儲能整合商如果在不虧損的情況下參與電力市場，那么他將使系統(tǒng)運(yùn)營總成本降低，從而使系統(tǒng)獲利。

但是注意到納什談判下的充放電的解雖然能夠使整合商與所有儲能單元的總利潤最大化，但不一定能使總系統(tǒng)的成本最低。

針對此，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)新的電價(jià)策略，如果市場運(yùn)營機(jī)構(gòu)對儲能整合商實(shí)行此新的電價(jià)，那么納什談判下的解可以錦上添花，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總成本的最低。

此外，這個(gè)新的電價(jià)策略中含有可調(diào)節(jié)的固定參數(shù)，可以靈活調(diào)控儲能整合商的利潤，避免其利潤過高或過低，從而能有效降低儲能整合商的市場勢力，同時(shí)能提供足夠的經(jīng)濟(jì)激勵(lì)讓其參與電力市場。

最后，基于新的電價(jià)策略，我們也可以對儲能整合商靈活設(shè)計(jì)補(bǔ)貼或稅收政策。真所謂“一石多鳥“。