儲(chǔ)能裝置已經(jīng)逐漸成為電網(wǎng)中的關(guān)鍵要素。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能可以為發(fā)電提供后備支援，并發(fā)揮調(diào)壓調(diào)頻的功能。而用戶側(cè)儲(chǔ)能則可以幫助用戶儲(chǔ)存多余的可再生能源發(fā)電，并利用峰谷電價(jià)差降低用電成本。但是對(duì)于家庭用戶以及小型商戶而言，當(dāng)前儲(chǔ)能裝置的價(jià)格依然居高不下，而固定的儲(chǔ)能容量也可能造成不必要的浪費(fèi)。因此如何構(gòu)建一個(gè)新的商業(yè)模型促進(jìn)用戶側(cè)儲(chǔ)能的高效利用是值得研究的問(wèn)題。

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研究方法與結(jié)果

我們提出一種嶄新的虛擬儲(chǔ)能商業(yè)模型，此模型聚合利用不同用戶的不同用電模式，從而激勵(lì)用戶群體使用儲(chǔ)能裝置，降低用電成本。具體而言，類似于計(jì)算機(jī)中的云計(jì)算模式，我們?cè)O(shè)想電網(wǎng)中有個(gè)儲(chǔ)能供應(yīng)商投資建設(shè)集中式儲(chǔ)能裝置，并將其虛擬化，通過(guò)一定的定價(jià)策略將虛擬容量賣給用戶。用戶可以購(gòu)買虛擬儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)和安裝實(shí)體儲(chǔ)能裝置相同的功能，比如儲(chǔ)存太陽(yáng)能電量。我們提出的虛擬儲(chǔ)能有以下兩大優(yōu)點(diǎn)。

一是可以充分利用不同用戶互補(bǔ)性的充放電模式。在一個(gè)社區(qū)中，在某個(gè)時(shí)刻，一些用戶可能想要給儲(chǔ)能裝置充電（電能流入），一些用戶可能想要給儲(chǔ)能裝置放電（電能流出）。而整個(gè)社區(qū)電能的流入流出是用戶群體充放電疊加的凈值，不同個(gè)體的充電與放電是相互抵消的。這樣的話，儲(chǔ)能供應(yīng)商可以投資建設(shè)一個(gè)容量較小的實(shí)體儲(chǔ)能裝置，以滿足用戶更大的儲(chǔ)能容量需求。

另一個(gè)是用戶購(gòu)買的儲(chǔ)能是虛擬的，如果以日為運(yùn)行周期，用戶可以根據(jù)其自身用電需求，每日調(diào)整購(gòu)買的虛擬容量大小，從而大大提高儲(chǔ)能的利用效率。如果用戶安裝實(shí)體儲(chǔ)能裝置，由于容量固定，而用戶不同日子的充放電需求不同，這樣會(huì)造成容量的不夠用或浪費(fèi)，而虛擬儲(chǔ)能則不會(huì)出現(xiàn)這一問(wèn)題。


本文對(duì)儲(chǔ)能供應(yīng)商與用戶的交互進(jìn)行兩階段的建模。

第一階段，在投資期限內(nèi)，儲(chǔ)能供應(yīng)商決定儲(chǔ)能裝置最優(yōu)的投資容量以及虛擬容量的最優(yōu)價(jià)格。

第二階段，每日運(yùn)行時(shí)，用戶決定其虛擬儲(chǔ)能的購(gòu)買容量以及不同時(shí)刻的充放電決策，之后儲(chǔ)能供應(yīng)商聚合所有用戶的充放電決策來(lái)確定實(shí)體儲(chǔ)能裝置的運(yùn)行。

在求解過(guò)程中，我們首先在用戶的決策目標(biāo)中加入對(duì)其充放電電量的懲罰項(xiàng)，從而解決用戶充放電的多解問(wèn)題。此外，我們證明，在懲罰項(xiàng)趨向于零時(shí)，用戶的最優(yōu)購(gòu)買容量隨虛擬容量?jī)r(jià)格的變化趨向于階梯函數(shù)。基于此，我們采用搜索分段函數(shù)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的方式求解儲(chǔ)能供應(yīng)商的最優(yōu)定價(jià)與投資策略。我們采用實(shí)際用戶負(fù)荷和可再生能源發(fā)電的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果顯示我們可以投資建設(shè)較小容量的實(shí)體儲(chǔ)能裝置，以滿足用戶群體更大的儲(chǔ)能容量需求。與此同時(shí)，對(duì)比用戶自己安裝實(shí)體儲(chǔ)能裝置的模式，我們的虛擬儲(chǔ)能模式可以極大降低用戶的用電成本。

相關(guān)論文

Dongwei Zhao, Hao Wang, Jianwei Huang, Xiaojun Lin, “Virtual Energy Storage Sharing and Capacity Allocation”, IEEE Transactions on Smart Grid.