摘要

居民用戶配置共享儲能可以降低儲能的配置成本，提高儲能帶來的套利收益。針對目前居民用戶共享儲能配置存在的容量冗余問題，提出一種考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置方法。首先，以全體居民用戶在共享儲能全壽命周期內(nèi)的凈收益最大為目標構建共享儲能優(yōu)化配置模型，獲取居民用戶的充/放電策略；其次，運用統(tǒng)計學原理，對該充/放電策略進行分析，計算居民用戶同時充/放電的概率；再次，引入削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置結果進行修正，通過對居民用戶的同時充/放電概率進行約束，以計及運行風險成本的共享儲能配置成本最小為目標確定最優(yōu)的削減比例系數(shù)；最后，通過算例進行驗證，結果表明，所提的共享儲能可在傳統(tǒng)共享儲能的基礎上進一步縮減儲能配置規(guī)模，減少共享儲能的配置成本。

01 研究背景

為了實現(xiàn)“雙碳”目標，亟需加快構建以新能源為主的新型電力系統(tǒng)，然而新能源出力的隨機性、波動性給電力系統(tǒng)運行帶來了新挑戰(zhàn)。儲能因其靈活的功率調(diào)節(jié)能力在保障電力系統(tǒng)安全運行方面具有獨特優(yōu)勢。目前，儲能廣泛應用于電力系統(tǒng)的電源側、電網(wǎng)側和用戶側，其中用戶側儲能大多應用于工業(yè)用戶和商業(yè)用戶。隨著儲能多應用場景和多技術路線的規(guī)?；l(fā)展，居民用戶儲能受到了廣泛關注。對于居民用戶儲能而言，其投資成本較高、使用壽命周期有限等問題成為限制其大規(guī)模發(fā)展的主要因素。因此，對于居民用戶的儲能規(guī)劃而言，如何實現(xiàn)儲能的優(yōu)化配置成為研究重點。

針對居民用戶儲能優(yōu)化配置問題，大多文獻為居民用戶獨立配置儲能，由于居民用戶所需儲能的容量較小，單用戶單儲能的配置和運行模式將導致居民用戶所需儲能容量定制難、儲能容量閑置和儲能投資經(jīng)濟效益不理想等問題。共享儲能可通過一個公共儲能為多個居民用戶提供服務，從而可以實現(xiàn)儲能的大規(guī)模配置，解決居民用戶儲能容量定制難的問題，并且可以充分利用大規(guī)模儲能帶來成本低廉的好處，以及居民用戶之間充/放電策略的互補性，減少儲能配置規(guī)模和容量閑置，提高居民用戶儲能配置的經(jīng)濟收益。

目前，對居民用戶共享儲能的研究尚處于起步階段，相關文獻聚焦于優(yōu)化共享儲能的運行策略，但未對共享儲能的容量配置進行研究。然而，只有對共享儲能的容量配置和運行策略同步進行研究才能進一步推動居民用戶側共享儲能的發(fā)展。相關文獻在進行居民用戶共享儲能優(yōu)化配置研究時，未考慮居民用戶用電行為的變化對共享儲能優(yōu)化配置結果的影響。實際上，居民負荷具有一定波動性，低谷及尖峰電價時段負荷量的大小，將強烈影響居民用戶充/放電功率的大小，進而造成共享儲能容量的冗余。因此，從居民用戶負荷行為中，分析并獲取居民用戶的充/放電概率，并在此基礎上，考慮容量削減建立共享儲能優(yōu)化配置模型具有研究意義。

02 研究思路

本文選取具有不同居民用戶類型的某一樓棟為研究對象，以居民用戶負荷為基礎，分析并獲取居民用戶的充/放電概率，并以此為基礎，建立考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置模型。首先，以在共享儲能全壽命周期內(nèi)全體居民用戶凈收益最大為目標，對共享儲能進行優(yōu)化配置，獲取共享儲能初步配置結果以及居民用戶的充/放電策略；其次，運用統(tǒng)計學原理，對該充/放電策略進行分析，計算居民用戶同時充/放電概率；再次，引入削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置結果進行修正，通過對居民用戶同時充/放電概率進行約束，以計及運行風險成本的共享儲能配置成本最小為目標，獲取考慮容量削減的共享儲能最優(yōu)配置結果；最后，通過對比居民用戶獨立配置儲能、配置共享儲能和配置考慮容量削減的共享儲能三種場景，驗證模型的有效性。

圖1　居民用戶共享儲能系統(tǒng)結構

03 結論

針對居民用戶共享儲能配置存在容量冗余的問題，提出了一種考慮容量削減的居民用戶共享儲能優(yōu)化配置模型。首先，建立了在共享儲能全壽命周期內(nèi)全體居民用戶凈收益最大為目標的共享儲能優(yōu)化配置模型，獲取了各居民用戶的充/放電策略。其次，運用了統(tǒng)計學原理對居民用戶充/放電策略進行分析，發(fā)現(xiàn)居民用戶同時充/放電概率較低，共享儲能存在容量削減的空間。再次，引入了削減比例系數(shù)對共享儲能初步配置的結果進行了修正，以計及運行風險成本的共享儲能配置成本最小為目標獲取了最優(yōu)的削減比例。最后，通過算例仿真表明:

1)相比于居民用戶獨立配置儲能，共享儲能可以在一定程度上減小儲能的配置規(guī)模，減少儲能的容量冗余，而考慮容量削減的共享儲能則可以進一步減少儲能容量冗余，降低儲能配置成本，提高儲能配置的收益，縮短儲能投資回報年限。

2)在不同居民用戶同時充/放電概率閾值下，存在最優(yōu)削減比例系數(shù)使共享儲能的配置成本最小。當削減比例大于最優(yōu)比例時，系統(tǒng)的風險成本較小，減少的配置成本能完全覆蓋風險成本；當削減比例小于最優(yōu)比例時，系統(tǒng)的風險成本較大，減少的配置成本將不能覆蓋風險成本。

本文可為居民用戶共享儲能優(yōu)化配置提供新的思路。由于儲能運行成本、峰谷電價差、儲能補貼政策、分布式電源出力等因素均會影響居民用戶的充/放電概率。因此，未來將進一步從不同影響因素入手細化對居民用戶充/放電概率的研究。