基于用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的共享儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化策略

張桂紅，劉飛，田旭，白左霞，杜亞彬，李彬

（1. 國(guó)網(wǎng)青海省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院， 西寧 810001；2. 華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京 102206）

0 引言

高比例可再生能源并網(wǎng)給電網(wǎng)供需平衡帶來(lái)了愈加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。通過(guò)配置大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，將風(fēng)電、光伏的電力生產(chǎn)和消納進(jìn)行解耦，可促進(jìn)新能源規(guī)?；{、保障電網(wǎng)削峰填谷、提高電網(wǎng)的輸送能力和穩(wěn)定性［1］，但儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資規(guī)模大、投資回報(bào)周期長(zhǎng)，多數(shù)儲(chǔ)能用戶并不具備建設(shè)儲(chǔ)能控制系統(tǒng)的能力［2］。2021年國(guó)家發(fā)改委在《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》［3］中，提出鼓勵(lì)探索建設(shè)共享儲(chǔ)能，開啟儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài)，為更多的用戶提供儲(chǔ)能服務(wù)以增強(qiáng)其參與消納可再生能源的能力。

隨著電力市場(chǎng)的不斷完善，用戶可通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（point-to-point，P2P）交易直接參與電力市場(chǎng)交易，提高用戶側(cè)資源的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。目前，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)學(xué)者針對(duì)共享儲(chǔ)能已開展了大量研究，主要集中在共享儲(chǔ)能的容量配置、多主體博弈及分布式交易/費(fèi)用分?jǐn)偡矫妗?/p>

在容量配置方面，文獻(xiàn)［4］考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)的多重價(jià)值，以儲(chǔ)能綜合效益最優(yōu)為目標(biāo)，建立了優(yōu)化共享儲(chǔ)能配置與運(yùn)行策略的雙層規(guī)劃模型；文獻(xiàn)［5］針對(duì)傳統(tǒng)一體化共享儲(chǔ)能存在的靈活性較差且無(wú)法兼顧多類型用戶的差異性用電需求等問(wèn)題，提出一種分散式共享儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置與調(diào)度方法；文獻(xiàn)［6］建立了社區(qū)光伏產(chǎn)消者間的能量共享模型，并基于Lyapunov 優(yōu)化理論，提出了一種分布式實(shí)時(shí)分?jǐn)偪刂扑惴?，降低了社區(qū)用戶的用電成本；文獻(xiàn)［7］將共享儲(chǔ)能電站應(yīng)用到工業(yè)用戶經(jīng)濟(jì)運(yùn)行領(lǐng)域，通過(guò)配置共享儲(chǔ)能協(xié)調(diào)各用戶使用共享儲(chǔ)能電站進(jìn)行充電和放電，實(shí)現(xiàn)用戶群日運(yùn)行成本最優(yōu)。

在多主體博弈方面，共享儲(chǔ)能涉及多個(gè)控制主體間的優(yōu)化調(diào)度，因此常采用博弈理論來(lái)解決多主體間的利益分配問(wèn)題。如文獻(xiàn)［8］基于合作博弈理論研究了在分時(shí)電價(jià)下儲(chǔ)能用戶合作的優(yōu)化策略，并分別針對(duì)擁有獨(dú)立儲(chǔ)能的用戶和共同投資儲(chǔ)能的用戶，開展了合作運(yùn)行方式的討論；文獻(xiàn)［9］從博弈論的角度考慮用戶之間的交互，提出了包含容量交易和優(yōu)化運(yùn)行的博弈策略，以最大限度地降低總運(yùn)營(yíng)成本；文獻(xiàn)［10］分析了共享儲(chǔ)能背景下微網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商與用戶聚合商間的博弈關(guān)系，建立了兩者Stackelberg 博弈模型，并證明Stackelberg 均衡解的存在性與唯一性。文獻(xiàn)［11］建立了允許產(chǎn)消者之間以及產(chǎn)消者和主網(wǎng)P2P 交易的交互平臺(tái)，充分提高用戶側(cè)資源的靈活性；

在分布式交易/費(fèi)用分?jǐn)偡矫?，文獻(xiàn)［12］提出一種基于ADMM 算法的分布式儲(chǔ)能雙層點(diǎn)對(duì)點(diǎn)合作共享模型，并采用改進(jìn)Owen值法進(jìn)行成本分?jǐn)?。文獻(xiàn)［13-14］設(shè)計(jì)了面向多用電主體與移動(dòng)儲(chǔ)能的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易控制方法，提高了各參與主體的經(jīng)濟(jì)效益；文獻(xiàn)［15］提出了面向虛擬電廠能量管理的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)市場(chǎng)交易機(jī)制與模型，降低了交易方信息暴露風(fēng)險(xiǎn)。因此，一些學(xué)者將點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易引入到共享儲(chǔ)能的研究中，如文獻(xiàn)［16］提出了一種含優(yōu)化匹配功能的分布式儲(chǔ)能線上共享交易模式，可實(shí)現(xiàn)用戶的優(yōu)化匹配和自主決策。文獻(xiàn)［17］提出了基于智能合約的儲(chǔ)能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享雙層交易模式，實(shí)現(xiàn)了分布式儲(chǔ)能去中心化點(diǎn)對(duì)點(diǎn)共享。文獻(xiàn)［18］提出了一種基于半分布式結(jié)構(gòu)化拓?fù)涞脑苾?chǔ)能P2P 交易框架，將能量流、信息流、業(yè)務(wù)流緊密地耦合在一起，在兼顧效率的同時(shí)保障了用戶交易數(shù)據(jù)的隱私性。文獻(xiàn)［19］提出了共享儲(chǔ)能與火電聯(lián)合調(diào)頻的商業(yè)模式。文獻(xiàn)［20］則在風(fēng)電場(chǎng)群管理方面提出了一種共享儲(chǔ)能協(xié)同并網(wǎng)機(jī)制，給出了不確定性成本計(jì)算與分?jǐn)偡椒?。文獻(xiàn)［21］針對(duì)電熱綜合能源微網(wǎng)提出了共享儲(chǔ)能動(dòng)態(tài)容量租賃模型，并給出了共享儲(chǔ)能容量配置的雙層優(yōu)化模型。

可以看出，已有研究重點(diǎn)關(guān)注共享儲(chǔ)能容量投資建設(shè)、成本利益分擔(dān)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等問(wèn)題，但缺少對(duì)用戶側(cè)負(fù)荷調(diào)節(jié)特性與用戶之間能源點(diǎn)對(duì)點(diǎn)互補(bǔ)交易的研究。用戶可根據(jù)電價(jià)、可再生能源出力和共享儲(chǔ)能電量等情況調(diào)節(jié)用電需求，提升系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。用戶使用共享儲(chǔ)能時(shí)可優(yōu)先考慮自身可再生能源的互補(bǔ)性進(jìn)行能源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，實(shí)現(xiàn)能源的就近消納，避免過(guò)度依賴儲(chǔ)能。因此，本文基于用戶負(fù)荷的調(diào)節(jié)特性，設(shè)計(jì)了用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)能源交易機(jī)制，從而實(shí)現(xiàn)用戶的最優(yōu)運(yùn)行。

1 系統(tǒng)模型

共享儲(chǔ)能是一種將傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)與共享經(jīng)濟(jì)模式相融合的新型商業(yè)應(yīng)用模式，儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)商在用戶側(cè)建立大型共享儲(chǔ)能電站，對(duì)儲(chǔ)能電站進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理，為同一配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的多個(gè)用戶提供共享儲(chǔ)能服務(wù)［22-23］。該模式可使微網(wǎng)用戶在避免高額投資的情況下使用儲(chǔ)能系統(tǒng)，同時(shí)借助共享經(jīng)濟(jì)的靈活性確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效利用，實(shí)現(xiàn)共享儲(chǔ)能電站成本的快速回收［24］。用戶自身可配置一定的可再生能源供自身用電，為了彌補(bǔ)自身用電缺口，可通過(guò)大電網(wǎng)購(gòu)電、儲(chǔ)能放電及用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易。同時(shí)，當(dāng)用戶在用電低谷時(shí)段可將多余電能存儲(chǔ)，在使用共享儲(chǔ)能時(shí)同時(shí)也需要向運(yùn)營(yíng)商支付相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 共享儲(chǔ)能架構(gòu)圖Fig.1 Shared energy storage architecture

1.1 共享儲(chǔ)能模型

儲(chǔ)能電站運(yùn)營(yíng)商在共享儲(chǔ)能電站內(nèi)設(shè)置調(diào)控子站，根據(jù)每個(gè)時(shí)段各用戶的充電需求和放電需求進(jìn)行匹配，其容量匹配過(guò)程如式所示［25］。

式中：Et為儲(chǔ)能電站在t時(shí)段的荷電狀態(tài)；u為儲(chǔ)能電站自放電率；ηabs和ηrelea分別為儲(chǔ)能電站充電效率和放電效率；和分別為儲(chǔ)能電站充電功率和放電功率；Δt為單位調(diào)度時(shí)段時(shí)長(zhǎng)。為保障儲(chǔ)能電站的正常運(yùn)行，要滿足如下約束。

式中：Emin與Emax分別為儲(chǔ)能電站最小和最大容量；Pmax為儲(chǔ)能電站的最大充放電功率；Uabs和Urelea分別為儲(chǔ)能電站的充電和放電的狀態(tài)位。

1.2 用戶負(fù)荷模型

在用戶側(cè)存在大量的需求響應(yīng)資源，能夠根據(jù)電價(jià)、激勵(lì)或者交易信息調(diào)整用電方式，具體的用戶側(cè)資源主要包括工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)負(fù)荷、生產(chǎn)輔助負(fù)荷、樓宇負(fù)荷、居民電器負(fù)荷、電動(dòng)汽車等。本文根據(jù)需求響應(yīng)資源響應(yīng)特性，將其分為可中斷負(fù)荷與可轉(zhuǎn)移負(fù)荷兩類，不具備調(diào)節(jié)能力的負(fù)荷不在本文考慮范圍之內(nèi)。

1.2.1 可中斷負(fù)荷

可中斷負(fù)荷可多次啟停，在保證用戶滿意的同時(shí)，改變其工作狀態(tài)減少耗電量，中斷時(shí)間受到用戶限制。用戶i調(diào)節(jié)后的功率如式（3）—（4）所示。

1.2.2 可轉(zhuǎn)移負(fù)荷

可轉(zhuǎn)移負(fù)荷用電靈活，完成工作所需總耗電量一定，是能夠在規(guī)定的時(shí)間、空間滿足用電需求、具有轉(zhuǎn)移能力的負(fù)荷?？赊D(zhuǎn)移負(fù)荷能通過(guò)調(diào)節(jié)用電時(shí)間和用電模式實(shí)現(xiàn)合理用電，其模型如式（5）—（6）所示。

在現(xiàn)實(shí)情況中，受諸多不確定因素的影響，用戶的實(shí)際響應(yīng)能力一般往往難以達(dá)到預(yù)期值。通常，用戶i的可中斷負(fù)荷與可轉(zhuǎn)移負(fù)荷最大調(diào)節(jié)能力與均為期望值，可能會(huì)存在一定的偏差與。在本文中，假設(shè)由不確定的因素引起的偏差可由式（7）表示。

式中：θi（0 ≤θi≤1）為一個(gè)常數(shù)，表示用戶i的偏差水平；?為平均值等于0 的隨機(jī)變量，其分布在-1和1之間。

因此考慮不確定后，式（4）與式（6）的第一行可表示為：

對(duì)于用戶i來(lái)說(shuō)，與很難進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。因此，對(duì)式（8）進(jìn)行機(jī)會(huì)約束，有：

式中：Pr{.}為約束發(fā)生的概率；qIL與qtrans反映了置信水平。

本文基于霍夫丁不等式定理，將機(jī)會(huì)約束式（9）重新構(gòu)建為線性模型如式（10）所示，從而獲得每個(gè)用戶i的預(yù)估調(diào)節(jié)能力。

2 基于用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的共享儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化

2.1 用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易機(jī)制

本文考慮共同租賃共享儲(chǔ)能的用戶可以優(yōu)先進(jìn)行能源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，利用自身分布式可再生能源進(jìn)行創(chuàng)收，未被交易的部分可自己使用或存入儲(chǔ)能。其點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易框架如圖2所示。

圖2 用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易框架圖Fig.2 User point-to-point transaction framework

步驟 1：用戶i加入點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易市場(chǎng)后，同時(shí)發(fā)布購(gòu)電需求、可售電量、售電價(jià)格（購(gòu)電需求與可售電量不會(huì)在同一時(shí)間段發(fā)布），發(fā)布的信息Ui，t如式（11）所示。

步驟2：具有購(gòu)電需求的用戶上報(bào)需求量，售電用戶上報(bào)售電量和售電電價(jià)，以用電成本最小進(jìn)行篩選和匹配，撮合購(gòu)電用戶與一個(gè)或多個(gè)售電用戶簽訂購(gòu)電合同。

步驟3：根據(jù)交易訂單信息，與實(shí)際物理輸送電能進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行購(gòu)售電及違約懲罰費(fèi)用的資金結(jié)算。

步驟4：考慮到可再生能源出力的隨機(jī)性較大，日前預(yù)測(cè)會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，因此可能會(huì)引發(fā)違約。售電用戶違約懲罰Ri，t計(jì)算如式（14）所示。

式中：M為懲罰系數(shù)；Qi，j，t為用戶i在t時(shí)刻與用戶j售電電量與實(shí)際輸送電量之間偏差電量的絕對(duì)值；為用戶i在t時(shí)刻的交易電價(jià)；W為買家的總數(shù)。

用戶i的收益如式（15）所示。

因此本文基于用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的共享儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化方法流程圖如圖3所示。

圖3 基于用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的共享儲(chǔ)能協(xié)同優(yōu)化方法流程圖Fig.3 Flow chart of collaborative optimization method for shared energy storage based on user point-to-point transaction

用戶根據(jù)可再生能源出力負(fù)荷預(yù)測(cè)功率和分時(shí)電價(jià)等數(shù)據(jù)可中斷負(fù)荷和可轉(zhuǎn)移負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，當(dāng)不滿足此時(shí)的用電需求時(shí)，用戶決定是否進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)買電、是否向共享儲(chǔ)能放電和電網(wǎng)購(gòu)電來(lái)滿足用電需求；當(dāng)用戶可再生能源有剩余時(shí)，用戶決定是否進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)買電和向共享儲(chǔ)能充電來(lái)解決能源過(guò)剩的問(wèn)題。

2.2 目標(biāo)函數(shù)

接入共享儲(chǔ)能電站的用戶以運(yùn)行成本最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，運(yùn)行成本包括從電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用Cgrid、向儲(chǔ)能電站繳納的費(fèi)用Cess以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易收益Ctrade，由于引入了用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，用戶會(huì)將多余的能源進(jìn)行交易。這樣會(huì)導(dǎo)致部分用戶選擇余電交易，而不向儲(chǔ)能充電，但在供電不足時(shí)過(guò)度使用儲(chǔ)能會(huì)引起其他用戶和儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商的不滿。因此本文引入過(guò)度放電懲罰，減少或避免該行為，所以儲(chǔ)能電站繳納的費(fèi)用包括充放電服務(wù)費(fèi)和防止用戶i過(guò)度放電的懲罰成本。

式中：N為用戶的數(shù)量；為從電網(wǎng)購(gòu)電的電價(jià)；S為過(guò)度放電懲罰系數(shù)。

2.3 約束條件

1） 電功率平衡約束

2） 用戶使用共享儲(chǔ)能電站充放電功率約束

式中：Pmax，ess為用戶i充放電的最大功率；和分別為用戶i充電和放電的狀態(tài)。

3） 儲(chǔ)能電站充放電功率平衡約束

各用戶利用共享儲(chǔ)能電站充放電功率之和為儲(chǔ)能電站的充放電功率。

4） 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易約束

3 案例與分析

3.1 仿真參數(shù)設(shè)置

本文設(shè)置共有3 個(gè)用戶共同租賃儲(chǔ)能并開展能源交易，各用戶的負(fù)荷與可再生能源出力如圖4 和圖5所示。其中用戶1的部分負(fù)荷具備可中斷特性，占全部負(fù)荷的20%；用戶2 的部分負(fù)荷具備可中斷特性與可轉(zhuǎn)移特性，分別占全部負(fù)荷的10%和20%；用戶3 的部分負(fù)荷具備可轉(zhuǎn)移特性，占全部負(fù)荷的20%。電網(wǎng)購(gòu)電電價(jià)采用分時(shí)電價(jià)如表1 所示。共享儲(chǔ)能的最小容量Emin與最大容量Emax分別為配置容量的0.1 與0.9。初始容量為配置容量的0.2。儲(chǔ)能的充放電效率ηabs與ηrelea均為0.95。儲(chǔ)能服務(wù)價(jià)格為0.25 元/kWh。每個(gè)用戶交易功率上限均為100 kW，過(guò)度放電懲罰系數(shù)S設(shè)置為0.25 元/kWh。

表1 電價(jià)參數(shù)Tab.1 Electricity price

圖4 各用戶負(fù)荷需求情況Fig.4 The load demand of each user

圖5 各用戶分布式能源出力情況Fig.5 Distributed energy output of each user

3.2 優(yōu)化結(jié)果

在MATLAB 平臺(tái)下通過(guò)YALMIP 工具箱調(diào)用Gurobi 對(duì)模型進(jìn)行求解。接入共享儲(chǔ)能電站的3 個(gè)用戶的優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果如圖6—8 所示。圖中黑色陰影部分表示削減的負(fù)荷功率，紅色陰影表示增加的負(fù)荷功率。

圖6 用戶1優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果Fig.6 Optimized operation results of User 1

由圖6可以看出，用戶1在時(shí)段8 h之前，光伏出力為0，用戶1 主要通過(guò)購(gòu)買用戶2 與用戶3 的能源來(lái)滿足需求。在時(shí)段9—16 h，光伏出力大于用戶的電負(fù)荷需求，用戶1 進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)售電量為994.5 kWh，向儲(chǔ)能充電電量為980.2 kWh；在時(shí)段17—21 h，光伏出力小于用戶的電負(fù)荷需求且電價(jià)較高，用戶1 全部使用共享儲(chǔ)能電站放電滿足負(fù)荷需求。用戶負(fù)荷具有可中斷特性，在整個(gè)調(diào)度周期內(nèi)共削減負(fù)荷327 kW。

由圖7 可以看出，在第4—9 h 時(shí)段，風(fēng)電大于用戶負(fù)荷需求時(shí)，會(huì)將多余的能量進(jìn)行存儲(chǔ)或進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易。在時(shí)段10—16 h，用戶2 從用戶1 購(gòu)買了部分可再生能源，并將自身多余的能源存儲(chǔ)到共享儲(chǔ)能中。在時(shí)段17—21 h，風(fēng)機(jī)出力小于用戶的電負(fù)荷需求，大部分通過(guò)共享儲(chǔ)能放電合點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易來(lái)填補(bǔ)供電缺口。用戶2 負(fù)荷具有可中斷特性和可轉(zhuǎn)移特性，在1—24 h可中斷負(fù)荷削減了369.6 kW，可轉(zhuǎn)移負(fù)荷在16—24 h 向1—15 h 轉(zhuǎn)移了155.8 kW。

圖7 用戶2優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果Fig.7 Optimized operation results of User 2

圖8為用戶3優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果。

圖8 用戶3優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果Fig.8 User 3 optimized operation results

由圖8 可以看出，在第1—3 h 時(shí)段，風(fēng)電大于用戶負(fù)荷需求時(shí)，將多余能源進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易或存儲(chǔ)。在時(shí)段4—5 h，用戶3 選擇了從電網(wǎng)或用戶2購(gòu)買部分低價(jià)電能，并將剩余的風(fēng)電進(jìn)行交易。在時(shí)段8—20 h，風(fēng)機(jī)出力小于用戶的電負(fù)荷需求，大部分通過(guò)共享儲(chǔ)能放電和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易來(lái)填補(bǔ)供電缺口，在電價(jià)低谷時(shí)段，也從電網(wǎng)購(gòu)買部分電能，同時(shí)將部分電能進(jìn)行存儲(chǔ)，保障儲(chǔ)能的正常使用。用戶3 負(fù)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷在第9—10 h 與16—24 h 分別向1—8 h和11—15 h轉(zhuǎn)移了101.5 kW和81.9 kW。

儲(chǔ)能電站的充放電功率和電量狀態(tài)如圖9所示。

圖9 共享儲(chǔ)能電站優(yōu)化運(yùn)行結(jié)果Fig.9 Optimal operation results of shared energy storage power station

由圖9 可以看出，儲(chǔ)能電站在時(shí)段1—8 h 和11—15 h 時(shí)段處于充電狀態(tài)，在第15h 儲(chǔ)能電站電量達(dá)到最大值1 540 kWh，最大充電功率達(dá)到400 kW。在時(shí)段9—10 h 和16—21 h 儲(chǔ)能電站處于放電狀態(tài)，電量?jī)?chǔ)能電站電量由1 540 kWh 下降到初始狀態(tài)342 kWh，其中最大放電功率達(dá)到266 kW。

3.3 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易結(jié)果

接入儲(chǔ)能的用戶可根據(jù)自身情況進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，減少用能成本，同時(shí)還可獲取一定的收益。各用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的結(jié)果如表2所示。

表2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易結(jié)果Tab. 2 Point to point transaction results

從表2 中可以看出，3 個(gè)用戶都將自身的部分能源進(jìn)行了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易，其中由于用戶1 光伏在10—15 h 出力較大，相對(duì)與負(fù)荷需求有較大的剩余，所以賣出的能源最多為994.5 kWh。由于光伏在早上和晚上出力為零，此時(shí)有較大的供應(yīng)缺口，所以用戶1 在這些時(shí)段向其他用戶購(gòu)買電能較多為703 kWh，整體獲益59.8 元。用戶2 售電電量為700.2 kWh，購(gòu)電量為620.9 kWh，整體花費(fèi)1.6 元；用戶3 較其他用戶售電電量與售電最少為235 kWh 和605.8 kWh，整體花費(fèi)58.2元。

3.4 結(jié)果對(duì)比分析

為分析在共享儲(chǔ)能電站引入用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的經(jīng)濟(jì)性，設(shè)置以下場(chǎng)景進(jìn)行對(duì)比。

場(chǎng)景1：參照文獻(xiàn)［7］，接入共享儲(chǔ)能的各用戶考慮負(fù)荷調(diào)節(jié)特性，不考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易；

場(chǎng)景2：接入共享儲(chǔ)能的各用戶不考慮負(fù)荷調(diào)節(jié)特性，考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易；

場(chǎng)景3：接入共享儲(chǔ)能的各用戶考慮負(fù)荷調(diào)節(jié)特性和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易。

通過(guò)表3 可知，用戶考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易和負(fù)荷調(diào)節(jié)特性后，可靈活調(diào)節(jié)自身負(fù)荷并優(yōu)先將未利用的能源低價(jià)進(jìn)行交易，在一定程度上可降低電網(wǎng)購(gòu)電費(fèi)用和儲(chǔ)能服務(wù)費(fèi)。

表3 場(chǎng)景結(jié)果對(duì)比分析Tab.3 Comparative analysis of scene results

對(duì)比場(chǎng)景2、3 可得，在考慮用戶的負(fù)荷調(diào)節(jié)特性各用戶可通過(guò)可中斷負(fù)荷與可轉(zhuǎn)移負(fù)荷根據(jù)可再生能源和電價(jià)合理地調(diào)整用能需求，使得各用戶的購(gòu)電費(fèi)用分別降低了93%、55.6%和33.5%，儲(chǔ)能費(fèi)用分別降低了3.2%、37.7%和35.7%。在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易上，用戶1前后變化不大。用戶2和用戶3在交易的上成本減少了93.4%和34.6%，這是由于在考慮負(fù)荷特性的情況下，用戶負(fù)荷需求可較好地匹配可再生能源出力，在保證成本最小的前提下，可進(jìn)一步減少向其他用戶購(gòu)買能源，各用戶的整體費(fèi)用降低了27.4%、48.3%和11.7%；對(duì)比場(chǎng)景1、3 可得，考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易后使得各用戶的購(gòu)電費(fèi)用分別降低了90.6%、12.7.%和66.4%，儲(chǔ)能費(fèi)用分別降低了11.6%、67.5%和-0.07%。整體費(fèi)用降低了34.3%、45.9%和29.2%。所以考慮用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易和負(fù)載可調(diào)節(jié)特性后，各用戶的運(yùn)行總費(fèi)用都有不同程度上的降低，從而實(shí)現(xiàn)多方共贏。

4 結(jié)論

本文提出了基于用戶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易的共享儲(chǔ)能運(yùn)行優(yōu)化策略，根據(jù)可再生能源的出力、電價(jià)和用戶可調(diào)節(jié)特性進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，降低了運(yùn)行成本。基于仿真驗(yàn)證結(jié)果，得到以下結(jié)論。

1） 根據(jù)分時(shí)電價(jià)與可再生能源的出力，在充分考慮用戶調(diào)節(jié)能力的前提下，優(yōu)化用戶的用能需求，可達(dá)成更好的削峰填谷效果。

2） 用戶考慮點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易后，優(yōu)先將未利用的能源低價(jià)進(jìn)行交易，可以有效降低用戶的用能成本，從而進(jìn)一步提高用戶側(cè)的效益。

3） 通過(guò)用戶之間的能源互濟(jì)，有效減少了電網(wǎng)與儲(chǔ)能系統(tǒng)的供應(yīng)需求，在出現(xiàn)供需不平衡條件下，可有效減少用戶的用電損失。隨著用戶參與的不斷增加，用戶內(nèi)部資源互補(bǔ)能力加強(qiáng)，本文所提算法的適用性會(huì)更強(qiáng)。

未來(lái)，隨著我國(guó)雙碳戰(zhàn)略的推進(jìn)和電力市場(chǎng)完善，并依托于共享儲(chǔ)能和分布式儲(chǔ)能，配合用戶側(cè)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)能源交易，進(jìn)一步促進(jìn)分布式光伏所發(fā)電力就地就近消納。