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01.研究背景
分布式儲(chǔ)能作為靈活調(diào)節(jié)資源對(duì)于促進(jìn)新能源消納具有重要作用，然而，當(dāng)前儲(chǔ)能投資成本仍然較高，僅通過峰谷電價(jià)差套利對(duì)于成本回收及盈利較為困難。本文結(jié)合功率型電儲(chǔ)能及能量型氫儲(chǔ)能的運(yùn)行特點(diǎn)，提出了聚合分布式電儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)能的復(fù)合儲(chǔ)能多市場(chǎng)運(yùn)行策略及合作收益分配方案。通過聚合分布式儲(chǔ)能參與電能量市場(chǎng)與輔助服務(wù)市場(chǎng)，不僅可以保障電網(wǎng)的安全運(yùn)行，還可以豐富儲(chǔ)能的盈利模式。
02.研究內(nèi)容
2.1 系統(tǒng)運(yùn)營框架
系統(tǒng)框架如圖1所示，首先通過聚合分布式電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能形成復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)，然后復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)作為一個(gè)整體參與電能量市場(chǎng)及輔助服務(wù)市場(chǎng)。由于目前分布式電儲(chǔ)能數(shù)量龐大而氫儲(chǔ)能的部署仍相對(duì)有限，因此考慮聚合的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)由一個(gè)氫儲(chǔ)能系統(tǒng)和多個(gè)電儲(chǔ)能共同組成，其中氫儲(chǔ)由電解槽、壓縮機(jī)、儲(chǔ)氫罐和燃料電池組成。電解槽可利用電能生產(chǎn)氫氣，氫氣被壓縮后存儲(chǔ)于儲(chǔ)氫罐中，而儲(chǔ)氫罐內(nèi)的氫氣不僅可以供燃料電池發(fā)電也可直接進(jìn)行售賣獲利。復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅可以參與電能量市場(chǎng)還可以參與旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)和基于調(diào)頻性能表現(xiàn)的調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)。
圖1 系統(tǒng)框圖
2.2 約束條件
復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)在日前市場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)和調(diào)頻市場(chǎng)的報(bào)量均由電解槽、燃料電池和電儲(chǔ)能3個(gè)部分共同組成；而針對(duì)電儲(chǔ)能具有充放電兩種運(yùn)行方式的情況對(duì)充放電的報(bào)量行為進(jìn)行了解耦建模。具體地，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)在各市場(chǎng)的報(bào)量及系統(tǒng)中各模塊中運(yùn)行約束在文中2.2節(jié)進(jìn)行了建模及說明。
2.3 分布式儲(chǔ)能收益分配及經(jīng)濟(jì)性分析
1）分布式儲(chǔ)能收益分配
針對(duì)聚合運(yùn)行后各分布式儲(chǔ)能的收益分配問題，引入Shapley值法，在考慮各主體所做貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，將合作后的利潤向各分布式儲(chǔ)能主體進(jìn)行分配。
2）分布式儲(chǔ)能投資經(jīng)濟(jì)性分析
由于系統(tǒng)中不同設(shè)備的運(yùn)行壽命年限不同，因此將復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)總投資成本等效折算為日投資成本從而與系統(tǒng)日運(yùn)行收益對(duì)比以評(píng)估投資的經(jīng)濟(jì)性。
03.算例分析
以1個(gè)氫儲(chǔ)能和3個(gè)電儲(chǔ)能聚合而成的復(fù)合儲(chǔ)能進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)比分析了復(fù)合儲(chǔ)能的多種商業(yè)運(yùn)營模式。
3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)收益
1）復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)收益
通過不同運(yùn)營模式下的利潤對(duì)比可看出參與輔助服務(wù)市場(chǎng)帶來的收益遠(yuǎn)大于僅參與電能量市場(chǎng)，同時(shí)調(diào)頻市場(chǎng)中的收益要大于旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)。而同時(shí)參與電能量市場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)及調(diào)頻市場(chǎng)則可使復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)收益最大化。
2）各分布式儲(chǔ)能收益分配
基于Shapley值法進(jìn)行合作收益分配后，對(duì)比各分布式儲(chǔ)能在各模式下與獨(dú)立運(yùn)營的利潤可看出：在參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的模式下，包括電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能在內(nèi)的各分布式儲(chǔ)能利潤均有所增長，這不僅證明了分布式儲(chǔ)能聚合運(yùn)營的優(yōu)勢(shì)，也證明了利潤分配的合理性。
3.2 合作互補(bǔ)性分析
通過收益分析對(duì)比可發(fā)現(xiàn)：在獨(dú)立運(yùn)行情況下，電儲(chǔ)能在調(diào)頻市場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)收益最大化，而氫儲(chǔ)能則更偏向于參與備用市場(chǎng)；在聚合運(yùn)行情況下，合作后的復(fù)合儲(chǔ)能可以獲得更大的收益，這說明了電儲(chǔ)能和氫儲(chǔ)能可以形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。這是由于電儲(chǔ)能的加入提高了復(fù)合儲(chǔ)能的靈活調(diào)節(jié)能力，從而提高了調(diào)頻性能評(píng)分。而氫儲(chǔ)能的容量優(yōu)勢(shì)使得復(fù)合儲(chǔ)能可以在各市場(chǎng)進(jìn)行更多的報(bào)量從而增加收益。
04.結(jié)語
電化學(xué)儲(chǔ)能是當(dāng)前發(fā)展最為迅速的儲(chǔ)能裝置，氫儲(chǔ)能則被看作是未來最有前景的儲(chǔ)能技術(shù)之一。本文研究了聚合分布式電儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)能形成復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)后參與多市場(chǎng)的運(yùn)行策略，并得出以下結(jié)論。
1）復(fù)合儲(chǔ)能同時(shí)參與電能量市場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)備用市場(chǎng)及調(diào)頻市場(chǎng)可以實(shí)現(xiàn)收益最大化，所獲得的收益遠(yuǎn)大于僅參與電能量市場(chǎng)。
2）電儲(chǔ)能與氫儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，合作模式下復(fù)合儲(chǔ)能參與多市場(chǎng)獲得的收益顯著高于兩者各自獨(dú)立運(yùn)營時(shí)所獲得的收益之和，同時(shí)各分布式儲(chǔ)能的收益也均大于獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的收益。
3）在考慮投資成本的情況下，氫儲(chǔ)系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立主體參與多市場(chǎng)仍不能實(shí)現(xiàn)盈利。但氫儲(chǔ)系統(tǒng)通過與電儲(chǔ)能合作作為一個(gè)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)共同投資并參與多市場(chǎng)則可實(shí)現(xiàn)較高的盈利率。
