中國儲能網(wǎng)訊：
01.研究背景
園區(qū)共享儲能（SES）模式是解決工業(yè)用戶單獨配儲建設(shè)成本高昂、利用效率低下等問題的有效途徑之一。在此模式下，處于同一園區(qū)內(nèi)的工商業(yè)用戶可共同投資運營一個SES電站。各用戶無須單獨安裝儲能，即可享受同樣的儲能調(diào)節(jié)服務(wù)，可以充分發(fā)揮不同用戶調(diào)節(jié)需求的時序互補特性，通過統(tǒng)籌優(yōu)化提升儲能設(shè)備利用率、改善投資成效。然而，現(xiàn)有用戶側(cè)SES模式的盈利渠道較為單一，經(jīng)濟效益受峰谷電價的影響較大。這些問題嚴重影響了SES模式的經(jīng)濟性，制約著SES模式的應(yīng)用與推廣。因此，本文針對現(xiàn)有SES模式的痛點問題，以SES的優(yōu)化配置問題為切入點，提出了新的規(guī)劃思路。
現(xiàn)有研究一方面多側(cè)重于協(xié)調(diào)多用戶調(diào)節(jié)需求以確定最佳儲能配置方案，鮮少針對電力市場環(huán)境下共享儲能的其他盈利渠道與投資成效作進一步探討；另一方面，在測算SES經(jīng)濟效益時常常忽視市場政策、峰谷價差等因素的演化特性。針對上述問題，本文結(jié)合現(xiàn)有電力市場規(guī)則設(shè)計了基于多用戶合作的工業(yè)園區(qū)SES運營模式，并且在SES經(jīng)濟效益測算過程中考慮了重要因素的演化特性，旨在提高SES的利用效率與經(jīng)濟效益，制定最佳的SES配置方案。
02.基于多用戶合作的園區(qū)共享儲能運營模式
在利用SES節(jié)約用戶用電成本的基礎(chǔ)上，若能整合園區(qū)用戶與SES的靈活調(diào)節(jié)能力到電力輔助服務(wù)交易中，將進一步發(fā)揮二者的互補調(diào)節(jié)潛能、改善投資成效。補貼價格較高的需求響應(yīng)（DR）市場的出現(xiàn)為上述需求側(cè)資源有序參與電網(wǎng)運行調(diào)節(jié)提供了可能。在配置SES后，園區(qū)用戶通過組成合作聯(lián)盟可達到DR市場的準(zhǔn)入門檻，通過提供DR服務(wù)獲取高額的響應(yīng)補貼。因此，本文在現(xiàn)有模式的基礎(chǔ)上考慮配置SES的工業(yè)用戶聯(lián)盟參與DR市場獲取額外收益，提出了如圖1所示的園區(qū)共享儲能運營模式。
圖1 基于多用戶合作的園區(qū)共享儲能運營模式
根據(jù)用戶的日負荷水平，可將SES的應(yīng)用場景分為高峰負荷場景與一般負荷場景。高峰負荷場景下用戶較高的尖峰負荷直接影響著用戶的月度需量電費以及專變擴建需求，此時SES主要通過需量管理與動態(tài)增容降低用戶成本。一般負荷場景下SES一方面可以在DR市場開啟時配合用戶聯(lián)盟參與其中獲取響應(yīng)補貼，另一方面也可以通過低儲高發(fā)實現(xiàn)峰谷套利。
03.市場時序演變情況分析
目前我國的DR市場主要針對需求側(cè)主體開放，雖制定了可觀的補貼價格但較低的開啟頻次使得需求側(cè)資源的調(diào)節(jié)能力未得到充分利用；調(diào)峰輔助服務(wù)市場主要針對具有較強調(diào)節(jié)能力的電源型主體開放，雖允許需求側(cè)主體的參與但較低的補貼價格使得需求側(cè)主體的參與意愿較低。結(jié)合兩類市場的不平衡現(xiàn)狀以及國家發(fā)展改革委所提出的“逐步將DR作為電網(wǎng)經(jīng)濟運行常態(tài)化調(diào)節(jié)措施”，本文預(yù)測DR服務(wù)將會逐步納入調(diào)峰輔助服務(wù)市場之中，其開展頻次遠高于目前DR市場的開啟頻次以充分發(fā)揮需求側(cè)資源的調(diào)節(jié)能力，補貼價格則在目前的DR補貼價格與調(diào)峰補償價格之間。本文的后續(xù)研究均站在未來的時間節(jié)點，建立在此假設(shè)的基礎(chǔ)之上。
此外，分時電價的峰谷價差影響著SES的套利收益，因此必須考慮到長時間尺度內(nèi)峰谷價差的變化情況。2021年4月，國家能源局、國家發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》等一系列文件，提出要進一步拉大峰谷價差，為用戶創(chuàng)造更大的效益空間，因此從短期的角度看峰谷價差將呈逐漸拉大的趨勢。但從長期的角度看，隨著儲能規(guī)模的增加、一系列削峰填谷的措施逐漸生效，電網(wǎng)的峰谷差將逐漸得到控制，峰谷價差最終必然呈逐漸減小的趨勢。
04.雙層模型框架
本文針對所提出的園區(qū)SES運營模式，構(gòu)建考慮全周期運行調(diào)度過程的園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置決策框架，如圖2所示。上層模型根據(jù)用戶調(diào)節(jié)需求形成SES初始配置方案，并將該方案傳遞給下層模型；下層模型則對該方案在全運行周期內(nèi)的經(jīng)濟效益進行測算，并將聯(lián)盟年運營成本傳遞給上層模型以修正規(guī)劃結(jié)果，上下層模型既獨立求解又相互制約。
圖2 雙層模型框架
05.算例分析
本文基于浙江某工業(yè)園區(qū)內(nèi)4個中小型工業(yè)用戶的真實數(shù)據(jù)進行了仿真實驗，驗證了所提方法的有效性。同時，本文還設(shè)計了以下4個算例對不同運營模式下的儲能經(jīng)濟效益進行分析，算例結(jié)果如表1所示。
算例1：用戶不配置儲能，不參與DR市場；
算例2：用戶單獨配置儲能但不參與DR市場；
算例3：用戶共同投資SES但不參與DR市場；
算例4：用戶共同投資SES且聯(lián)合參與DR市場（本文模式）。
表1 不同盈利模式下SES配置結(jié)果及經(jīng)濟效益對比
對比算例1與算例2，可以看出各用戶單獨配置儲能后，僅利用儲能進行套利、需量管理以及動態(tài)增容，總成本節(jié)省153萬元，經(jīng)濟性提升2.42%。
對比算例2與算例3，可以看出各用戶組成合作聯(lián)盟共同投資運營SES后能夠根據(jù)用戶不同的儲能調(diào)節(jié)需求實現(xiàn)SES的分時復(fù)用，從而提高SES的利用效率與經(jīng)濟效益，使得總成本進一步節(jié)省179萬元，經(jīng)濟性提升2.91%。
對比算例3與算例4，可以看出考慮用戶聯(lián)盟參與DR市場后，由于SES的利用效率進一步提高，用戶聯(lián)盟傾向于配置更大容量的SES，既可在DR市場開啟時賺取高額的響應(yīng)補貼，又可在其未開啟時通過套利、需量管理等方式節(jié)省用電成本，最終可使得總成本進一步節(jié)省334萬元，經(jīng)濟性提升5.50%。
06.總結(jié)
本文針對用戶側(cè)SES應(yīng)用場景考慮單一、運營收益測算粗糙問題，提出了市場環(huán)境下考慮全周期經(jīng)濟效益的工業(yè)園區(qū)共享儲能優(yōu)化配置方法，整合工業(yè)用戶與SES的靈活調(diào)節(jié)能力到DR市場交易之中，并且考慮了重要參數(shù)在SES運行周期內(nèi)的演化特性。所提方法拓寬了SES的盈利渠道，能夠通過對SES經(jīng)濟效益的準(zhǔn)確測算制定最佳儲能配置方案，改善投資成效。
未來將聚焦于各用戶的負荷特性以及用戶間的需求互補關(guān)系，優(yōu)化園區(qū)用戶的聯(lián)盟策略，促進用戶側(cè)SES的推廣應(yīng)用。
