近年來商用儲(chǔ)能裝置和家用儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用越來越廣泛。這些儲(chǔ)能裝置一方面可以為用戶儲(chǔ)存電能，比如儲(chǔ)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(chǔ)能裝置，尤其是家用儲(chǔ)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(chǔ)能整合商（Energy storage aggregator），由整合商整合電網(wǎng)中各個(gè)中小型儲(chǔ)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(chǔ)能單元可能分屬于不同個(gè)體或機(jī)構(gòu)，儲(chǔ)能整合商無法直接控制儲(chǔ)能單元。本文中，儲(chǔ)能整合商以經(jīng)濟(jì)激勵(lì)的方式引導(dǎo)各個(gè)儲(chǔ)能單元進(jìn)行充放電。儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能整合商和各個(gè)儲(chǔ)能裝置之間如何分配利潤？

2. 儲(chǔ)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(chǔ)能單元，儲(chǔ)能整合商，以及電力批發(fā)市場三足鼎立，儲(chǔ)能單元與儲(chǔ)能整合商交易電能，然后儲(chǔ)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(chǔ)能整合商為各個(gè)儲(chǔ)能單元的充放電設(shè)定價(jià)格，各個(gè)儲(chǔ)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(chǔ)能整合商“團(tuán)結(jié)”所有儲(chǔ)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(chǔ)能單元的充放電支付費(fèi)用。儲(chǔ)能整合商決定其設(shè)定給各個(gè)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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“。