小容量用户侧储能参与电力市场新方案：成立储能整合商

近年来商用储能装置和家用储能装置的应用越来越广泛。这些储能装置一方面可以为用户储存电能，比如储存来自太阳发电的多余电量，另一方面也可以为电力系统提供服务，比如通过放电来卖电给电网。然而，用户侧的储能装置，尤其是家用储能装置，其容量一般都很小，无法直接参与传统的电力批发市场。对此，俗话说的好，“团结就是力量“，一个解决方案是成立储能整合商（Energy storage aggregator），由整合商整合电网中各个中小型储能装置，然后由整合商直接参与电力批发市场。

研究问题

虽然团结就是力量，但需要解决的问题是“如何团结”以及“团结后带来的影响”。由于电力系统中的各个储能单元可能分属于不同个体或机构，储能整合商无法直接控制储能单元。本文中，储能整合商以经济激励的方式引导各个储能单元进行充放电。储能单元充电相当于从电网吸收电能，放电相当于向电网注入电能。同时，储能整合商参与电力市场，势必对电力系统的整体效益产生影响。因此，本文将着重回答“如何团结“以及“团结后的影响”两个问题：

1. 储能整合商和各个储能装置之间如何分配利润？

2. 储能整合商参与电力市场对系统整体效益有何影响？

研究方法与结果

本文系统模型如图一所示。储能单元，储能整合商，以及电力批发市场三足鼎立，储能单元与储能整合商交易电能，然后储能整合商参与电力批发市场获取利润。三者交互细节如下： 首先，储能整合商为各个储能单元的充放电设定价格，各个储能单元待价而沽，依据整合商的价格决定充放电的电量以最大化其利润。然后，储能整合商“团结”所有储能单元的充放电，参与电力批发市场，从市场电价获取收益，同时为储能单元的充放电支付费用。储能整合商决定其设定给各个储能单元的价格以最大化其利润。

（注：电力市场中，电力系统调度员负责调度系统中的发电设施以实现系统中电量的供需平衡，同时最小化系统运营成本。本文中，电力系统各节点的出清电价由节点的边际成本决定，而储能整合商在各节点的充放电将影响节点边际成本，进而影响出清电价，影响自己在电力市场中的收益。）

对于“研究问题”中提出的两个问题，本文是如何解决的呢？

对于第一个“如何团结储能单元”的问题： 本文采用纳什谈判（Nash bargaining）来对整合商和各个储能单元的交互进行建模，从而得到整合商价格设定与储能单元充放电决策的唯一解。这个解可以实现整合商与所有储能单元总利润的最大化。

对于第二个“团结后的影响”的问题：本文证明，储能整合商如果在不亏损的情况下参与电力市场，那么他将使系统运营总成本降低，从而使系统获利。

但是注意到纳什谈判下的充放电的解虽然能够使整合商与所有储能单元的总利润最大化，但不一定能使总系统的成本最低。

针对此，本文设计了一个新的电价策略，如果市场运营机构对储能整合商实行此新的电价，那么纳什谈判下的解可以锦上添花，进一步实现系统总成本的最低。

此外，这个新的电价策略中含有可调节的固定参数，可以灵活调控储能整合商的利润，避免其利润过高或过低，从而能有效降低储能整合商的市场势力，同时能提供足够的经济激励让其参与电力市场。

最后，基于新的电价策略，我们也可以对储能整合商灵活设计补贴或税收政策。真所谓“一石多鸟“。