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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

考虑可再生能源发电商与共享储能合作的市场框架

A Market Framework Considering Cooperation Between Renewable Generators and Shared Energy Storage

作者 Shaohua Zhang · Xian Wang · Ziyan Zhang · Jingjie Ma · Shengqi Zhang · Fei Wang
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年3月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 可再生能源发电 共享储能系统 混合资源联盟 日前市场 利润分配
语言:

中文摘要

风力和光伏等可再生能源生产商正越来越多地参与电力市场。然而,可再生能源的严重不确定性会导致显著的投标偏差,影响其在市场中的竞争力。在此背景下,与共享储能系统(SESS)合作对于可再生能源发电商解决这一问题具有巨大潜力。本研究提出了一种新颖的市场框架,其中包括一个由风力和光伏发电商与共享储能系统合作形成的合作式混合资源联盟(HRC),该联盟在日前市场中与火力发电商展开竞争。通过允许联盟内部进行电力共享,并使共享储能系统能够减轻投标偏差并利用市场套利,该市场框架显著提高了储能的利用率。基于此市场框架,建立了一个多阶段博弈论模型,以研究混合资源联盟和共享储能系统的定价行为。采用场景生成和缩减方法来模拟风力和光伏相关的不确定性。此外,运用夏普利值法在混合资源联盟的成员之间进行公平的利润分配。最后,通过数值算例验证了所提出市场框架的有效性。

English Abstract

Renewable energy producers, such as wind and photovoltaic (PV) power generators, are increasingly participating in electricity markets. Nonetheless, severe uncertainties of renewable sources can introduce significant bid deviations, impacting their competitiveness in the market. In this context, collaborating with shared energy storage system (SESS) shows huge potentials for renewable generators to tackle the problem. In this study, we propose a novel market framework that involves a cooperative hybrid resource coalition (HRC), formed by wind and PV power producers cooperating with SESS, competing in the day-ahead market with thermal power generators. By allowing power sharing within the coalition and empowering the SESS to mitigate bid deviations and leverage market arbitrage, the market framework significantly boosts the utilization rate of energy storage. Based on the market framework, a multi-period game-theoretic model is developed to examine the price-making behaviors of the HRC and SESS. Scenario generation and reduction methods are used to simulate the uncertainties associated with wind and PV. Furthermore, using the Shapley value method, profits are fairly allocated among the coalition members within the HRC. Finally, numerical examples are used to validate the effectiveness of the proposed market framework.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项研究提出的"可再生能源与共享储能协同市场框架"具有重要战略价值,与公司"光储融合"解决方案高度契合。

该框架的核心创新在于构建风光储混合资源联盟参与日前市场竞价,通过共享储能系统(SESS)平抑可再生能源出力波动,同时实现市场套利。这与阳光电源当前推广的"1+X"模块化储能系统和PowerTitan液冷储能产品战略方向完全吻合。研究采用博弈论建模分析联盟成员价格行为,并运用Shapley值法实现利润公平分配,为多主体协同运营提供了理论依据,这对阳光电源开发储能云平台和能量管理系统(EMS)具有直接指导意义。

从技术成熟度评估,该框架涉及的场景生成、多期博弈优化等算法已较为成熟,但实际应用仍面临挑战:一是需要高精度的新能源功率预测系统支撑偏差管理;二是多主体协同控制对储能系统响应速度和通信可靠性要求极高;三是不同电力市场规则差异需要框架本地化适配。

对阳光电源而言,这项研究揭示了三大业务机遇:首先,可推动公司从单一设备供应商向"设备+算法+运营服务"综合方案商转型;其次,共享储能模式能显著提升储能资产利用率(研究显示可达传统模式的1.5-2倍),强化储能项目投资回报论证;最后,联盟协同机制为阳光电源整合风光储资源、打造虚拟电厂(VPP)平台提供了商业模式创新路径。建议公司重点关注该框架在源网荷储一体化项目中的试点应用,并加强相关算法的自主研发能力。