中国储能网讯：

01.研究背景

  分布式储能作为灵活调节资源对于促进新能源消纳具有重要作用，然而，当前储能投资成本仍然较高，仅通过峰谷电价差套利对于成本回收及盈利较为困难。本文结合功率型电储能及能量型氢储能的运行特点，提出了聚合分布式电储能与氢储能的复合储能多市场运行策略及合作收益分配方案。通过聚合分布式储能参与电能量市场与辅助服务市场，不仅可以保障电网的安全运行，还可以丰富储能的盈利模式。

02.研究内容

  2.1 系统运营框架

  系统框架如图1所示，首先通过聚合分布式电储能和氢储能形成复合储能系统，然后复合储能系统作为一个整体参与电能量市场及辅助服务市场。由于目前分布式电储能数量庞大而氢储能的部署仍相对有限，因此考虑聚合的复合储能系统由一个氢储能系统和多个电储能共同组成，其中氢储由电解槽、压缩机、储氢罐和燃料电池组成。电解槽可利用电能生产氢气，氢气被压缩后存储于储氢罐中，而储氢罐内的氢气不仅可以供燃料电池发电也可直接进行售卖获利。复合储能系统不仅可以参与电能量市场还可以参与旋转备用市场和基于调频性能表现的调频辅助服务市场。

图1 系统框图

  2.2 约束条件

  复合储能系统在日前市场、旋转备用市场和调频市场的报量均由电解槽、燃料电池和电储能3个部分共同组成；而针对电储能具有充放电两种运行方式的情况对充放电的报量行为进行了解耦建模。具体地，复合储能系统在各市场的报量及系统中各模块中运行约束在文中2.2节进行了建模及说明。

  2.3 分布式储能收益分配及经济性分析

  1）分布式储能收益分配

  针对聚合运行后各分布式储能的收益分配问题，引入Shapley值法，在考虑各主体所做贡献的基础上，将合作后的利润向各分布式储能主体进行分配。

  2）分布式储能投资经济性分析

  由于系统中不同设备的运行寿命年限不同，因此将复合储能系统总投资成本等效折算为日投资成本从而与系统日运行收益对比以评估投资的经济性。

03.算例分析

  以1个氢储能和3个电储能聚合而成的复合储能进行分析，同时对比分析了复合储能的多种商业运营模式。

  3.1 储能系统收益

  1）复合储能系统收益

  通过不同运营模式下的利润对比可看出参与辅助服务市场带来的收益远大于仅参与电能量市场，同时调频市场中的收益要大于旋转备用市场。而同时参与电能量市场、旋转备用市场及调频市场则可使复合储能系统收益最大化。

  2）各分布式储能收益分配

  基于Shapley值法进行合作收益分配后，对比各分布式储能在各模式下与独立运营的利润可看出：在参与辅助服务市场的模式下，包括电储能和氢储能在内的各分布式储能利润均有所增长，这不仅证明了分布式储能聚合运营的优势，也证明了利润分配的合理性。

  3.2 合作互补性分析

  通过收益分析对比可发现：在独立运行情况下，电储能在调频市场可以实现收益最大化，而氢储能则更偏向于参与备用市场；在聚合运行情况下，合作后的复合储能可以获得更大的收益，这说明了电储能和氢储能可以形成优势互补。这是由于电储能的加入提高了复合储能的灵活调节能力，从而提高了调频性能评分。而氢储能的容量优势使得复合储能可以在各市场进行更多的报量从而增加收益。

04.结语

  电化学储能是当前发展最为迅速的储能装置，氢储能则被看作是未来最有前景的储能技术之一。本文研究了聚合分布式电储能与氢储能形成复合储能系统后参与多市场的运行策略，并得出以下结论。

  1）复合储能同时参与电能量市场、旋转备用市场及调频市场可以实现收益最大化，所获得的收益远大于仅参与电能量市场。

  2）电储能与氢储可以实现优势互补，合作模式下复合储能参与多市场获得的收益显著高于两者各自独立运营时所获得的收益之和，同时各分布式储能的收益也均大于独立运行时的收益。

  3）在考虑投资成本的情况下，氢储系统作为一个独立主体参与多市场仍不能实现盈利。但氢储系统通过与电储能合作作为一个复合储能系统共同投资并参与多市场则可实现较高的盈利率。