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四川大学 袁国淳何川国网宁夏经研院 车彬等:共享储能配置的创新方案:主从博弈视角下的优化探索

  考虑主从博弈多套餐定价与分布鲁棒机会约束的新能源共享储能优化配置研究/袁国淳,车彬,何川,喻颖倩,张泽龙,张玮琪

  在“双碳”目标的推动下,新能源发电成为电力系统发展的核心方向,但其出力具有较大的不确定性,这对电网的稳定性提出了新的挑战。共享储能作为一种能够灵活支持新能源接入的创新方案,具备在多个发电站之间共享储能资源的优势。然而,如何优化共享储能系统的配置,以兼顾经济性和可靠性,仍是研究的重要方向。为此,四川大学何川副教授团队提出了一种基于主从博弈的新能源共享储能双层优化配置模型(配置模式参见图1),为共享储能系统的高效管理提供了新思路。

  本文提出了一种基于双层优化配置模型的共享储能方案,结合主从博弈理论和分布鲁棒机会约束方法,以实现储能资源的配置和利用效率。首先,团队设计了多种共享储能服务套餐,包括功率、容量和时间套餐,以满足多种场站的需求。随后,基于主从博弈策略,通过双层优化模型实现了共享储能运营商与各新能源场站之间的策略互动,从而在博弈框架下确保各方收益的合理提升,并实现储能资源的优化配置。同时,分布鲁棒机会约束方法将新能源出力的不确定性纳入模型,提升了模型对不同条件下新能源场站对储能需求波动的适应性。该方法为共享储能在电力系统中的配置提供了新的优化思路,具有一定的实践参考价值。

  研究根据结果得出,所提出的双层优化配置模型在共享储能设施配置的经济性和资源利用效率方面取得了很明显的成效。首先,共享储能运营商作为第三方投建者,有效缓解了新能源场站自建储能的高成本问题,提高新能源场站储能服务需求量的同时,明显降低了新能源场站的总弃风量和上网偏差量,从而提升了新能源的消纳水平和新能源场站的整体收益。其次,模型中设置的多种储能服务套餐使得新能源场站可以依据自身需求灵活选择正真适合的服务方案,进一步激励了新能源场站使用共享储能服务的积极性。通过主从博弈的定价机制,共享储能运营商可以依据新能源场站的使用策略调整价格,获取更高利益的同时实现更合理的储能配置。最后,基于矩信息的分布鲁棒优化方法在考虑新能源出力不确定性的同时,可以针对实际数据选取合适的风险系数以降低模型的保守性,减少因出力不确定性而导致的过度储能投建,确保了在新能源场站需求满足的前提下保障储能运营商的盈利。

  研究团队将进一步探索共享储能系统在多电压等级电网中的适用性,一直在优化配置模型,以提升系统的灵活性和稳定能力。此外,团队还将研究共享储能在多种电网结构下的应用,寻求更高效的管理和调度策略。

  四川大学电力系统稳定与高压直流输电团队由刘天琪教授、王海风教授、何川副教授等人组成。深耕电力系统稳定与优化配置领域,研究方向涵盖特/超高压直流输电、新能源电网稳定性、综合能源系统建模、先进电力储能技术等。承担国家重点研发计划、863计划、973计划等50余项国家级、省部级纵向项目,与国家电网、南方电网等开展合作。研究成果大范围的应用于多个世界级工程,发表高质量论文700余篇,获中国电力科学进步奖等多项奖项。

  何川,四川大学副教授,博士生导师,担任国内EI期刊《电力系统保护与控制》青年编委;EI期刊《电力自动化设备》青年编委;《宁夏电力》编委;IEEE PES中国区技术委员会综合能源系统分委会常务理事;IEEE PES中国区技术委员会大电网规划技术分委会常务理事;IEEE PES中国区技术委员会电网运行规划新兴技术分委会常务理事;担任IEEE Transactions on Power Systems,Applied Energy,Energy,CSEE Journal of Power and Energy Systems等多个电力系统期刊审稿专家。