基于談判博弈的微電網(wǎng)群多主體共享儲能容量優(yōu)化配置策略

楊昆,劉通,柏林,侯祖鋒,郭曉燕,周承啟

(1. 廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司珠海供電局,廣東 珠海 519000; 2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司,廣州 510663)

0 引 言

大力發(fā)展風(fēng)、光等新能源發(fā)電,是應(yīng)對環(huán)境污染問題、推動能源清潔轉(zhuǎn)型的必然選擇。根據(jù)中國2022年底的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),可再生能源發(fā)電裝機(jī)容量占全國總裝機(jī)容量的47.3%[1]。在“雙碳”目標(biāo)和推進(jìn)新型電力系統(tǒng)建設(shè)的大背景下,新能源發(fā)展迎來了新的機(jī)遇。隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn),分布式新能源將得到更大規(guī)模的發(fā)展。微電網(wǎng)是一種小型的、自治的電力系統(tǒng),它通過整合分布式電源(distributed generator,DG)、儲能系統(tǒng)、柔性負(fù)荷等分布式資源,具備能量匯集、使用和綜合管理功能[2],成為促進(jìn)分布式新能源規(guī)模化消納的重要手段[3]。

多微電網(wǎng)規(guī)模化接入,形成了微電網(wǎng)群,成為支撐配用電側(cè)分布式新能源消納利用的重要形態(tài)。對微電網(wǎng)來說,儲能系統(tǒng)是平移分布式新能源、負(fù)荷波動的重要手段[4],合理的儲能系統(tǒng)容量配置是提升微電網(wǎng)運(yùn)行性能的前提。文獻(xiàn)[5-7]針對微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的容量配置問題進(jìn)行了研究,構(gòu)建了多微電網(wǎng)系統(tǒng)兩階段調(diào)度策略模型并對微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)容量配置。考慮儲能系統(tǒng)高昂的投資成本,每個微電網(wǎng)單獨(dú)配置時所得儲能系統(tǒng)的容量通常很小[8],不利于分布式新能源的消納利用,并導(dǎo)致微電網(wǎng)的資產(chǎn)利用效率偏低。隨著共享經(jīng)濟(jì)的興起,電力、通信等不同行業(yè)均出現(xiàn)多樣化的共享模式[9-10],共享已成為提高資產(chǎn)利用率的有效方式。通過引入共享模式,在多個微電網(wǎng)之間進(jìn)行能量共享成為充分發(fā)揮微電網(wǎng)群協(xié)同優(yōu)勢、提高儲能系統(tǒng)能源利用效率的有效手段[11]。

從微電網(wǎng)群優(yōu)化規(guī)劃的角度,其通常存在兩個維度的共享:一是運(yùn)行層面多個微電網(wǎng)之間的能量共享。二是規(guī)劃層面微電網(wǎng)群運(yùn)營商(micro-grid cluster operator,MGCO)與共享儲能運(yùn)營商(shared energy storage operator,SESO)之間的容量共享。對于前者,文獻(xiàn)[12-13]提出了基于合作博弈理論優(yōu)化各微網(wǎng)的儲能容量配置和購能策略的方法,建立了微電網(wǎng)之間進(jìn)行能量交互的模型,實(shí)現(xiàn)了各微網(wǎng)間的經(jīng)濟(jì)調(diào)度并有效降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本,驗(yàn)證了多個微電網(wǎng)之間進(jìn)行能量共享能夠有效提升微電網(wǎng)群的分布式新能源消納能力。對于后者,通過與第三方主體(如SESO)的交互,實(shí)現(xiàn)多個主體之間的協(xié)同優(yōu)化?？紤]MGCO與SESO之間的儲能容量共享,現(xiàn)有共享機(jī)制包括容量租賃和能量交易兩種,其中,容量租賃是SESO將自身儲能系統(tǒng)的容量劃分為多個部分,并將其分配給不同的微電網(wǎng)[14-16]。與容量租賃模式相比,能量交易模式能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)群與共享儲能系統(tǒng)之間的靈活電力交互,如文獻(xiàn)[17]提出了共享場景下計(jì)及微電網(wǎng)運(yùn)營商和共享儲能運(yùn)營商投資效益的儲能配置和運(yùn)營方法,建立了一種共享儲能動態(tài)容量租賃模型,實(shí)現(xiàn)了共享儲能容量配置與分配,驗(yàn)證了與SESO進(jìn)行容量共享,可以有效降低MGCO的儲能系統(tǒng)投資成本,并有利于促進(jìn)分布式新能源的消納利用。

共享儲能容量優(yōu)化配置,是保證微電網(wǎng)群運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、促進(jìn)分布式新能源消納利用、提升系統(tǒng)資產(chǎn)利用率的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外對微電網(wǎng)共享儲能的容量優(yōu)化配置問題進(jìn)行了廣泛研究,但仍存在如下難點(diǎn):第三方主體的引入,使得共享儲能容量配置問題變成了多個主體交互協(xié)同的決策問題,如何實(shí)現(xiàn)多主體之間的友好互動,是進(jìn)行微電網(wǎng)群共享儲能規(guī)劃急需解決的問題。

為此,本文以微電網(wǎng)群為研究對象,聚焦微電網(wǎng)群多主體共享儲能容量優(yōu)化配置問題,提出了基于談判博弈的微電網(wǎng)群多主體共享儲能容量優(yōu)化配置方法。主要創(chuàng)新點(diǎn)梳理如下:

1)將共享儲能納入微電網(wǎng)群容量優(yōu)化配置,通過分析容量規(guī)劃過程中MCGO與SESO不同決策主體之間的交互特性,構(gòu)建了考慮共享儲能的微電網(wǎng)群多主體協(xié)同優(yōu)化框架。

2)建立了考慮能量共享與容量租賃的微電網(wǎng)群與共享儲能容量配置模型,采用談判博弈模型來表征MCGO與SESO之間的交互關(guān)系,提出了基于談判博弈的MCGO與SESO多主體共享儲能容量協(xié)同規(guī)劃方法,并設(shè)計(jì)了基于交替方向乘子法的分布式求解算法。

1 考慮共享儲能的微電網(wǎng)群多主體系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 考慮共享儲能的微電網(wǎng)群系統(tǒng)架構(gòu)

含共享儲能系統(tǒng)(share energy storage system,SESS)的微電網(wǎng)群系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。其中,微電網(wǎng)的內(nèi)部元件設(shè)備主要包括分布式光伏、分散式風(fēng)電、可控分布式電源和電力負(fù)荷。多個微電網(wǎng)接入配電網(wǎng),形成了微電網(wǎng)群。共享儲能系統(tǒng)與每個微電網(wǎng)進(jìn)行物理連接,可以實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)與共享儲能之間的雙向功率交互。本文是針對MGCO與SESO兩者之間協(xié)同配置儲能的場景,即不考慮微電網(wǎng)群內(nèi)部單獨(dú)配置儲能,而是通過MGCO與SESO交互來配置共享儲能容量。需要說明的是,所考慮的共享儲能系統(tǒng)為SESO的物理資產(chǎn),其可通過租賃或能量共享的方式與MGCO進(jìn)行互動。

圖1 含共享儲能系統(tǒng)的微電網(wǎng)群系統(tǒng)架構(gòu)

1.2 多主體交互行為分析

如前文所述,考慮共享儲能的微電網(wǎng)群容量配置涉及兩個決策主體,即MGCO和SESO。對于MGCO,其考慮各微電網(wǎng)之間的能量共享以及微電網(wǎng)群與共享儲能系統(tǒng)之間的容量/能量共享,兼顧自身規(guī)劃成本與分布式能源消納率,對各微電網(wǎng)中分布式光伏、分散式風(fēng)電、可控分布式電源(本研究以微燃機(jī)為例)的容量進(jìn)行優(yōu)化配置。對于SESO,其綜合考慮不同微電網(wǎng)的容量/能量共享需求,以自身利益最大化為目標(biāo),進(jìn)行共享儲能系統(tǒng)容量的規(guī)劃。不同于每個微電網(wǎng)單獨(dú)配置儲能場景,本文考慮MGCO與SESO協(xié)同配置儲能重點(diǎn)考慮如下兩方面協(xié)調(diào):一是微電網(wǎng)群與共享儲能系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。在規(guī)劃模型層面,由于MGCO與SESO為不同利益主體,多主體決策過程復(fù)雜,不同決策者之間的協(xié)調(diào)關(guān)系難以直接用數(shù)學(xué)形式表示。因此,本文提出了基于談判博弈多主體容量配置方法,基于談判博弈模型來刻畫MGCO與SESO之間的協(xié)調(diào)關(guān)系。在運(yùn)行策略層面,本研究考慮SESO與MGCO之間既存在直接的能量交互,也存在考慮租賃的儲能容量共享策略。MGCO向SESO提供容量租賃費(fèi)用來獲取共享儲能的使用權(quán),SESO通過收取共享儲能容量租賃費(fèi)用來實(shí)現(xiàn)自身收益最大。二是微電網(wǎng)群內(nèi)部各個微電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)。本研究假定微電網(wǎng)群中不同微電網(wǎng)間可直接進(jìn)行功率交互,從而實(shí)現(xiàn)缺電微電網(wǎng)與余電微電網(wǎng)間的功率互濟(jì)。

2 考慮能量共享的MGCO規(guī)劃模型

2.1 微電網(wǎng)元件基本模型

1)PV模型。

光伏發(fā)電設(shè)備的輸出功率與光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度之間的關(guān)系如式(1)所示:

(1)

2)風(fēng)力發(fā)電模型。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)(WT)的輸出功率與風(fēng)速v存在以下關(guān)系:

(2)

3)微型燃?xì)廨啓C(jī)模型。

當(dāng)微電網(wǎng)中可再生能源的發(fā)電量不足時,微型燃?xì)廨啓C(jī)(DG)可作為輔助調(diào)度資源,其輸出功率和成本之間的關(guān)系表示為:

DDG(PDG)=αDG(PDG)2+βDGPDG+γDG

(3)

式中PDG為微型燃?xì)廨啓C(jī)的輸出功率;αDG、βDG、γDG均為發(fā)電成本系數(shù)。

2.2 考慮能量共享的微電網(wǎng)群容量規(guī)劃模型

2.2.1 目標(biāo)函數(shù)

微電網(wǎng)群容量規(guī)劃目標(biāo)為總成本最低,具體包括微電網(wǎng)群的投資成本和運(yùn)行成本兩部分,其中,運(yùn)行成本主要包括微電網(wǎng)向配電網(wǎng)的購電成本、可控分布式電源的發(fā)電成本以及與SESO功率交互成本,具體表示如下:

minC=CDG+Cgrid+Cflue+Cess,b-Cess,s

(4)

式中CDG為微電網(wǎng)分布式電源的投資成本;Cgrid為分時電價下微電網(wǎng)購售電成本;Cfule為微網(wǎng)購買燃料成本;Cess,b為微電網(wǎng)向共享儲能電站購電成本;Cess,s為微電網(wǎng)向共享儲能電站售電收益。

1)微電網(wǎng)群分布式電源投資成本。

CDG=?bnQn

(5)

式中?為投資回報率;bn為微網(wǎng)n中分布式電源的建設(shè)成本系數(shù);Qn為微網(wǎng)n中分布式電源的容量。

2)分時電價下微電網(wǎng)購售電成本。

處于同一主體的微電網(wǎng)以相同的分時電價向配電網(wǎng)購電和售電,分時電價購售電成本Cgrid為:

(6)

式中:δx,t、δy,t分別為n號微電網(wǎng)在時段t從配電網(wǎng)購售電的單價;Pn,x,t、Pn,y,t分別為n號微電網(wǎng)在時段t與配電網(wǎng)進(jìn)行的購售電功率,Pgrid為微電網(wǎng)與配電網(wǎng)交互的聯(lián)絡(luò)線功率。

3)微型燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行成本。

(7)

4)微電網(wǎng)群向共享儲能電站購電成本。

(8)

5)微網(wǎng)向共享儲能電站售電收益。

(9)

2.2.2 約束條件

1)規(guī)劃層面約束。

MGCO進(jìn)行容量規(guī)劃的變量為各微電網(wǎng)中分布式光伏、分散式風(fēng)電、微燃機(jī)的容量,考慮安裝空間等條件限制,需滿足如下容量約束:

分布式電源容量約束:

(10)

式中XPVmax和XPVmin分別為分布式光伏的容量上下限;XWTmin和XWTmax分別為分布式風(fēng)電的容量上下限;XMTmin和XMTmax分別為微燃機(jī)的容量上下限。

2)運(yùn)行層面約束。

a)微網(wǎng)與配電網(wǎng)電能交互約束。

各微網(wǎng)可以與配電網(wǎng)進(jìn)行電能交互,應(yīng)滿足如下約束:

(11)

(12)

(13)

Pn,t,total=Pn,x,t-Pn,y,t

(14)

b)微網(wǎng)間能量共享約束。

(15)

c)微燃機(jī)出力約束。

(16)

d)分布式光伏出力約束。

(17)

e)分散式風(fēng)電出力約束。

(18)

f)共享儲能充放電約束。

微電網(wǎng)可以與共享儲能進(jìn)行能量交換,且同一時刻不能同時充放電,能量交換約束為:

(19)

3 SESO共享容量優(yōu)化配置模型

3.1 儲能容量租賃模型

當(dāng)每個微電網(wǎng)單獨(dú)配置儲能時,各個微網(wǎng)中的儲能調(diào)度行為會呈現(xiàn)無序性,使儲能效率低下,可能會出現(xiàn)儲能沒有完全利用的情況,即儲能容量曲線沒有達(dá)到容量上下限,造成導(dǎo)致儲能容量的浪費(fèi)和能源的損耗。而共享儲能運(yùn)營商在配置儲能時,考慮到每個微網(wǎng)各時段實(shí)際所需的儲能容量,使共享儲能容量配置以及每個微網(wǎng)儲能容量的利用率最大化。

因此本文提出基于微電網(wǎng)群運(yùn)營商的共享儲能系統(tǒng)容量租賃模型,實(shí)現(xiàn)了儲能容量資源的高效利用。儲能運(yùn)營商將共享儲能設(shè)備容量劃分為N+1個容量邊界,租賃給微電網(wǎng)群運(yùn)營商,如式(20)所示。

(20)

式(20)表示共享儲能運(yùn)營商將共享儲能容量劃分為若干個動態(tài)的容量邊界,其在每個調(diào)度過程中規(guī)劃了向微電網(wǎng)群運(yùn)營商提供的最優(yōu)儲能租賃容量,實(shí)現(xiàn)了共享儲能與各個微網(wǎng)之間的容量互補(bǔ),減少了儲能容量的浪費(fèi),提高儲能容量的利用率。

3.2 規(guī)劃模型

3.2.1 目標(biāo)函數(shù)

共享儲能容量規(guī)劃目標(biāo)包括兩部分:共享儲能的投資成本和運(yùn)行成本。其中前者為共享儲能的投資建設(shè)成本,后者為共享儲能的容量租賃收益,以共享儲能系統(tǒng)的容量配置和運(yùn)行成本最小為優(yōu)化目標(biāo),具體表示如下:

minF=Cinv-Iser-Cess,d

(21)

式中Cinv為共享儲能電站投資和運(yùn)行維護(hù)成本;Iser為共享儲能設(shè)備提供容量租賃服務(wù)所得的服務(wù)費(fèi);Cess,d為共享儲能電站向微網(wǎng)售電收益。

1)共享儲能設(shè)備日均投資和維護(hù)成本。

(22)

2)共享儲能系統(tǒng)容量租賃服務(wù)費(fèi)。

(23)

式中Iser為微電網(wǎng)運(yùn)營商需要支付的租賃容量費(fèi)用;δser為微電網(wǎng)運(yùn)營商租賃共享儲能系統(tǒng)的單位電量需要繳納的費(fèi)用。

3)共享儲能電站向微網(wǎng)售電收益。

(24)

3.2.2 約束條件

1)規(guī)劃層面約束。

SESO進(jìn)行共享儲能容量規(guī)劃的變量為待配置的共享儲能系統(tǒng)容量,需滿足如下容量約束:

XESS,min≤XESS≤XESS,max

(25)

式中XESS,min和XESS,max分別為共享儲能系統(tǒng)容量的上下限。

2)運(yùn)行層面約束。

a)能量倍率約束。

儲能電池容量與額定功率之間存在能量倍率約束,具體表示為:

Eess=βPess

(26)

式中β為儲能電池能量倍率;Pess為共享儲能系統(tǒng)額定功率。

b)充放電約束。

在同一調(diào)度時段,電站的充放電狀態(tài)由各微網(wǎng)用戶電站母線處完成能量交換后的總能量需求決定,同時限制在同一時刻共享儲能電站不能同時充電和放電,其約束為:

(27)

c)儲能電池荷電狀態(tài)約束。

(28)

4 基于談判博弈的多主體容量配置方法

4.1 基于談判博弈多主體容量配置模型

4.1.1 談判博弈模型

在多微網(wǎng)系統(tǒng)中,屬于不同主體的各個微網(wǎng)之間存在電能交互,其價格經(jīng)過各個運(yùn)營商之間統(tǒng)一規(guī)定會比向儲能和配電網(wǎng)購買電能的價格低。故各個微網(wǎng)都不想舍棄自身的利益,無條件地將電能共享給其他微網(wǎng),而是希望其他微網(wǎng)能夠無條件地將電能共享給自己來減少從儲能系統(tǒng)購買電能,從而使本微網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。故各個微網(wǎng)以及微網(wǎng)與共享儲能間存在博弈關(guān)系。談判博弈的核心是集體理性和社會福利最大化,同時關(guān)注個體和集體的利益。納什談判博弈模型如式(29)所示,其解可使聯(lián)盟中成員都獲得帕雷托最優(yōu)收益,即為納什談判的均衡解。

(29)

利用納什談判理論構(gòu)建多微網(wǎng)與儲能運(yùn)營商之間的合作運(yùn)行模型:

(30)

4.1.2 模型等價變換

(31)

4.2 基于ADMM的分布式求解算法

雖然微電網(wǎng)參與了儲能運(yùn)營商的能量共享優(yōu)化調(diào)度,考慮到不同微電網(wǎng)都是以自身成本最小化為目標(biāo),集中式優(yōu)化方法要求儲能運(yùn)營商大量收集下層微電網(wǎng)目標(biāo)函數(shù)及約束信息,這對于儲能運(yùn)營商來說是非常困難的。因此,為了使激勵機(jī)制切實(shí)可行,本節(jié)選用基于ADMM的分布式算法的解決方案對式(30)進(jìn)行求解。

交替方向乘子法(alternating direction multiplier method,ADMM),具有對偶上升法的可分解性和乘子法較快的收斂速度,并且不要求目標(biāo)函數(shù)為嚴(yán)格凸形式,較其他分布式算法收斂速度更快,目前被廣泛應(yīng)用。

(32)

上述優(yōu)化問題可以分解為局部優(yōu)化問題和一個主優(yōu)化問題,微電網(wǎng)優(yōu)化模型可表示為:

(33)

儲能運(yùn)營商的主要優(yōu)化模型可表示為:

(34)

式中λn,t為拉格朗日乘子;ρn為懲罰因子。

利用分布式算法求解微電網(wǎng)-儲能運(yùn)營商多主體聯(lián)盟效益最大化問題,具體步驟如下:

4)更新拉格朗日乘子。

(35)

5)更新迭代次數(shù)k+1。

6)判斷收斂性。

(36)

式中ξ為收斂精度;kmax為最大迭代次數(shù)。

如果滿足式(36)中收斂條件則迭代過程終止,否則返回步驟2)進(jìn)入下一次迭代,直至算法收斂到設(shè)置精度以下或達(dá)到最大的迭代次數(shù),結(jié)束迭代。

5 算例分析

5.1 算例描述

基于圖1所示的考慮共享儲能的多微電網(wǎng)系統(tǒng),以3個微電網(wǎng)為例對所提微電網(wǎng)多主體容量配置方法進(jìn)行有效性驗(yàn)證。其中,3個微電網(wǎng)的典型日負(fù)荷曲線如圖2所示,典型日的標(biāo)準(zhǔn)化風(fēng)電、光伏出力曲線如圖3所示,配電網(wǎng)的分時電價曲線如圖4所示。風(fēng)電、光伏、微燃機(jī)以及共享儲能設(shè)備的使用年限分別為10、10、15和13年,相關(guān)參數(shù)如表1所示。所有仿真分析均基于MATLAB R2018b+CPLEX 12.8求解器,系統(tǒng)硬件環(huán)境:CPU為 Intel(R) Core(TM) i7-4790,其主頻為3.60 GHz;內(nèi)存為8 GB。

表1 算例相關(guān)參數(shù)

圖2 微電網(wǎng)典型日的負(fù)荷曲線

圖3 典型日的風(fēng)光曲線

圖4 配電網(wǎng)的分時電價曲線

5.2 算例結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證所提出的優(yōu)化方法的有效性,設(shè)計(jì)了以下對比分析方案:

方案1:不考慮共享儲能,即每個微電網(wǎng)單獨(dú)配備儲能設(shè)備;

方案2:考慮共享儲能,但僅考慮共享儲能容量租賃;

方案3:考慮共享儲能,但僅考慮共享儲能與微電網(wǎng)群之間進(jìn)行功率交互;

方案4:考慮共享儲能,考慮共享儲能與微電網(wǎng)群之間進(jìn)行容量共享和功率交互,即所提優(yōu)化方法。

不同方案下得到MGCO和SESO的規(guī)劃與運(yùn)行成本如表2所示,可以得出,與每個微電網(wǎng)單獨(dú)配置儲能設(shè)備相比(即方案1),考慮共享儲能能夠有效降低MGCO的總成本(與方案1相比,方案2、3、4情況下MGCO的總成本分別降低4%、5.43%、8.51%)。此外,與方案2和方案3相比,在共享儲能背景下,協(xié)同考慮共享儲能容量租賃和功率交互能夠不僅能夠降低MGCO的成本,也可以降低SESO的運(yùn)行成本,從而達(dá)到了雙贏的效果。

表2 不同方案下的經(jīng)濟(jì)性對比

為了分析本文所提考慮共享儲能與微電網(wǎng)群之間進(jìn)行容量共享和功率交互方法與現(xiàn)有其他文獻(xiàn)方法的差異,選取文獻(xiàn)[19]、[20]中的方法進(jìn)行對比如表3所示。本文所提到的方法不同于文獻(xiàn)[19-20]中方法,本文考慮了同一主體下微電網(wǎng)之間的功率互濟(jì),這樣可以降低微電網(wǎng)運(yùn)營商的運(yùn)行成本,還考慮了共享儲能容量租賃,共享儲能運(yùn)營商將共享儲能容量劃分為若干個動態(tài)的容量邊界,其在每個調(diào)度過程中規(guī)劃了向微電網(wǎng)群運(yùn)營商提供的最優(yōu)儲能租賃容量,實(shí)現(xiàn)了共享儲能與各個微網(wǎng)之間的容量互補(bǔ),減少了儲能容量的浪費(fèi),提高儲能容量的利用率。

表3 不同文獻(xiàn)中方法對比

所提微電網(wǎng)群多主體共享儲能容量規(guī)劃結(jié)果如表4所示,可以得出,SESO配置的共享儲能容量為830 kW/(1 660 kW·h),其中,555 kW/(1 110 kW·h)的共享儲能通過容量租賃的形式分配給各微電網(wǎng),275 kW/(550 kW·h)的共享儲能與各微電網(wǎng)進(jìn)行功率交互。具體地,方案4下各微電網(wǎng)的凈負(fù)荷曲線(微電網(wǎng)的傳統(tǒng)負(fù)荷減去優(yōu)化后的分布式光伏與風(fēng)電出力)如圖5所示。以微電網(wǎng)1與微電網(wǎng)3為例,得到微電網(wǎng)1和微電網(wǎng)3間的優(yōu)化結(jié)果如圖6所示。以共享儲能租賃為例,各微電網(wǎng)租賃儲能的核電狀態(tài)如圖7所示。由圖5和圖6可以得出,微電網(wǎng)間進(jìn)行能量共享有利于實(shí)現(xiàn)缺電微電網(wǎng)與余電微電網(wǎng)間的功率互濟(jì):在時段0:00—5:00,此時微電網(wǎng)1為缺電微電網(wǎng)而微電網(wǎng)3為余電微電網(wǎng),微電網(wǎng)3向微電網(wǎng)1輸出功率;在時段10:00—15:00,此時微電網(wǎng)1為余電微電網(wǎng)而微電網(wǎng)3為缺電微電網(wǎng),微電網(wǎng)1向微電網(wǎng)3輸出功率。此外,采用容量租賃以及與共享儲能直接進(jìn)行功率交互是消納微電網(wǎng)群內(nèi)新能源出力的重要手段,如在時段21:00—23:00,此時微電網(wǎng)群內(nèi)部新能源發(fā)電過剩,通過向共享儲能進(jìn)行充電來實(shí)現(xiàn)對新能源出力的消納利用。由圖5和圖7可以得出,在凈負(fù)荷高峰時段(如時段17:00—18:00),通過共享儲能放電來為負(fù)荷供電(使得核電狀態(tài)下降);在凈負(fù)荷低谷時段(如時段20:00—21:00),通過為共享儲能充電來消納剩余電量(使得核電狀態(tài)上升),算例結(jié)果與理論分析一致,驗(yàn)證了所提優(yōu)化方法的有效性。

表4 微電網(wǎng)容量優(yōu)化配置結(jié)果

圖5 微電網(wǎng)群的凈負(fù)荷曲線

圖6 多微電網(wǎng)間的能量共享優(yōu)化結(jié)果

圖7 共享儲能荷電狀態(tài)優(yōu)化結(jié)果

6 結(jié)束語

本文針對微電網(wǎng)群多主體儲能容量配置問題,提出了基于談判博弈的微電網(wǎng)群多主體共享儲能容量優(yōu)化配置方法,實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)群運(yùn)營商與共享儲能運(yùn)營商之間的協(xié)同優(yōu)化。通過算例分析可以得出,與每個微電網(wǎng)單獨(dú)配置儲能設(shè)備相比,考慮共享儲能能夠有效降低微電網(wǎng)群的總成本。此外,協(xié)同考慮共享儲能容量租賃和功率交互能夠?qū)崿F(xiàn)缺電微電網(wǎng)與余電微電網(wǎng)間的功率互濟(jì),從而能夠有效降低共享儲能運(yùn)營商的運(yùn)行成本,從而達(dá)到了微電網(wǎng)群運(yùn)營商與共享儲能運(yùn)營商雙贏的效果。在本研究中,假定未來的微電網(wǎng)中的負(fù)荷分布為預(yù)測值,考慮長周期負(fù)荷分布及增長趨勢不確定性的規(guī)劃方法,以及在新型電力系統(tǒng)建設(shè)背景下,如何將促進(jìn)分布式新能源消納利用考慮在內(nèi),是進(jìn)行微電網(wǎng)群儲能規(guī)劃需解決的問題,將是進(jìn)一步開展的研究。