参与辅助服务的用户侧储能优化配置及经济分析-北极星储能网

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为使用户侧储能收益最大化，提出了一种参与辅助服务市场的用户侧储能优化配置方法。首先，建立了用户侧储能的全生命周期成本和考虑辅助服务的收益模型；其次，在两部制电价下，基于对储能电池运行特性和用户负荷特性的考虑，建立了一种参与辅助服务的用户侧储能优化配置模型，以储能容量和辅助服务参数为优化变量，对工业用户全寿命周期的净收益进行优化计算；然后，以广西储能辅助服务市场为例，实现了用户侧储能最优容量下的配置优化，确定了参与辅助服务的变量值；最后，通过改变政策敏感度对比分析了不同辅助服务的经济效益，给后续储能投资提供了指导性意见。

（来源：中国电力作者：尚博阳, 许寅, 王颖, 张景平北京交通大学电气工程学院）

引言

储能系统具有灵活可调的特性[1-2]，其可在电力系统中作为“缓冲器”参与电网削峰填谷[3-4]、调频[5-7]、需求响应[8]等方面的服务。中国的储能研究虽然相对起步较晚，但是随着相关重要文件的相继发布[9-12]，给构建储能辅助服务市场奠定了一定的基础，越来越多的科研工作者和工业人员投身于用户侧储能的辅助服务市场研究中。

用户侧配置储能系统可响应辅助服务市场中各种电力政策以及相关服务应用，为用户提供直接收益[13-14]。目前储能系统仍然存在投资成本较高和运行效率较低的问题[15-17]，导致用户配置储能后不能充分地获取其带来的经济效益。因此，如何在考虑参与辅助服务的前提下，对储能容量优化配置和经济性分析具有重要意义。

用户侧储能系统的容量配置和经济性分析是储能产业发展的关键。文献[18]以分时电价政策为基础，通过建立电池储能系统经济性模型，优化计算储能系统的配置。文献[19]在两部制分时电价下，对用户侧储能系统进行容量优化。然而文献[18-19]在配置模型中考虑的时间尺度较短，缺少在储能全寿命周期的建模，对储能经济性的评估不准确。文献[20]对用户侧储能系统在全寿命周期下的成本以及投资回报进行建模。文献[21]在储能系统容量配置模型中加入了储能电池全寿命周期的成本和收益，结果表明储能的成本仍旧是效益的关键。文献[22]基于对储能电池全寿命周期衰减特性的考虑，提出了参与需量管理的储能容量配置优化方法。然而该文献仅考虑了峰谷套利和需量管理2种用户侧储能收益模式。文献[23]选择了需求管理、需求响应和政策补贴3个辅助服务，计算了对4种类型电池储能的收益和配置结果，但是该文献着重在于对不同储能电池的配置结果进行经济分析，对储能的辅助服务建模相对简单。

综上所述，用户侧储能系统的收益来源于电费成本削减和参加辅助服务的盈利。但是，目前大多数储能优化模型没有对用户响应的政策和辅助服务应用建模。因此，为使得用户侧储能经济效益最佳，本文以全寿命周期净收益作为目标函数采用数学建模法对用户侧储能建模分析，得到考虑参加辅助服务的储能系统容量配置，并对比储能系统参与辅助服务的经济效益。

1 用户侧储能经济分析

1.1 成本模型

储能系统主要由电池组、功率转换装置和配套辅助设施等构成。其初始投资成本Cinv主要取决于储能额定功率和额定容量，可以表示为