開賽江，譚捷，孫誼媊，王衡，袁鐵江

(1. 國網(wǎng)新疆電力有限公司，新疆 烏魯木齊 830063；2. 大連理工大學(xué) 電氣工程學(xué)院，遼寧 大連 116024)

0 引言

隨著新能源裝機比例的提升以及儲能技術(shù)成熟度的提高，儲能的需求空間和盈利空間也被不斷擴展和挖掘[1]。在出臺的相關(guān)政策支持下，鉛蓄電池儲能、鋰離子電池儲能、壓縮空氣儲能、氫儲能等各類儲能技術(shù)都在各自領(lǐng)域內(nèi)開展了一系列商業(yè)化探索[2]。儲能系統(tǒng)既可以在電力能量市場或輔助服務(wù)市場交易中獲得充放電價差收益，也可以利用其功率快速響應(yīng)或能量時空轉(zhuǎn)移的技術(shù)特性輔助提升新能源并網(wǎng)友好性和電力系統(tǒng)運行靈活性[3-4]。在未來清潔能源系統(tǒng)中，儲能技術(shù)將具有更大的應(yīng)用前景和價值空間[5-6]?，F(xiàn)階段儲能規(guī)?；瘧?yīng)用推廣并不順利，一個重要的原因是儲能技術(shù)及其應(yīng)用場景繁雜，缺乏科學(xué)合理的電價機制與統(tǒng)一的商業(yè)模式，使得各方資本在實際投資過程中缺乏積極性。

針對儲能的應(yīng)用場景和商業(yè)模式，國內(nèi)外開展了一系列研究。在儲能商業(yè)模式綜合效益分析和系統(tǒng)規(guī)劃方面，文獻[7]通過研究企業(yè)在儲能市場上的行為，探討了儲能商業(yè)模式創(chuàng)新對企業(yè)績效的影響，分析結(jié)果表明當(dāng)前的政策限制了大規(guī)模儲能的市場價值主張，以提高系統(tǒng)效率為主的商業(yè)模式創(chuàng)新將帶來更高的環(huán)境績效，從而提高客戶滿意度。文獻[8]提出在大規(guī)模儲能部署之前須考慮其對環(huán)境的影響，并采用全生命周期評估方法分析了各種儲能商業(yè)模式對環(huán)境的影響。文獻[9]分析了現(xiàn)有儲能商業(yè)模式的弊端，認為儲能系統(tǒng)商業(yè)模式不僅需要考慮電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、市場和監(jiān)管障礙等因素，還應(yīng)在不同的尺度上加以區(qū)分，如操作模式、效用尺度、服務(wù)需求等。文獻[10]考慮了商業(yè)模式的差異，在業(yè)主投資模式、合同能源管理模式下分別建立了儲能系統(tǒng)全壽命周期優(yōu)化規(guī)劃數(shù)學(xué)模型。在儲能激勵政策分析方面，文獻[11]分析了儲能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用價值，并結(jié)合典型電網(wǎng)側(cè)儲能政策環(huán)境和中國電力體制改革情況分析，考慮投資主體、成本、電價等因素，提出了中國電網(wǎng)側(cè)儲能潛在的商業(yè)模式及相關(guān)政策建議。文獻[12]全面分析了澳大利亞儲能電池投運對中國儲能潛在商業(yè)模式的影響。在分布式和配電網(wǎng)側(cè)儲能的商業(yè)模式方面，文獻[13]研究了配電系統(tǒng)投資建設(shè)儲能的商業(yè)模式，并通過使用場合特性矩陣比較了儲能提供的電網(wǎng)服務(wù)，提出一個商業(yè)模式案例開發(fā)框架。文獻[14]提出了一種基于用戶自定義輸入確定存儲單元參數(shù)的準自動決策支持系統(tǒng)，旨在檢測安裝在工業(yè)或商業(yè)用戶處儲能單元的盈利能力。文獻[15]提出以共享經(jīng)濟為儲能運營商新的商業(yè)模式，論證了電池存儲系統(tǒng)更有應(yīng)用推廣的潛力，并基于共享儲能的商業(yè)模式優(yōu)化了存儲系統(tǒng)的配置。文獻[16]提出了一種新型的分布式儲能-云儲能系統(tǒng)及其實現(xiàn)方式、運行機制和商業(yè)模式，旨在降低儲能服務(wù)成本，并通過實際電力系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的仿真驗證了云儲能系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟效益。文獻[17]提出了一種虛擬電廠的商業(yè)模式，利用分布式發(fā)電或儲能的綠色與靈活性價值實現(xiàn)能源高效利用，并建立了虛擬電廠協(xié)調(diào)優(yōu)化機理。

上述文獻對儲能的應(yīng)用場景、運行策略和商業(yè)模式進行了研究，分析了制約儲能推廣的關(guān)鍵因素，并提出了針對特定應(yīng)用場景的儲能容量規(guī)劃方法。然而，目前研究主要集中于示范工程的能效分析和單一儲能業(yè)態(tài)的理論分析，并且針對不同技術(shù)類型儲能規(guī)?；瘧?yīng)用的綜合商業(yè)價值評估多采用近似線性化的等效模型[18-20]，并沒有考慮到不同技術(shù)類型、應(yīng)用場合下儲能容量及應(yīng)用價值的相互關(guān)聯(lián)，且缺乏從源-網(wǎng)-荷環(huán)節(jié)全面、精確、定量評估儲能商業(yè)模式價值的方法。

因此，本文提出了一種考慮容量約束的儲能規(guī)?；瘧?yīng)用商業(yè)模式評價方法。采用雙梯級函數(shù)來表征電網(wǎng)對儲能、火電等靈活性調(diào)節(jié)資源性能和容量的要求；根據(jù)儲能在源、網(wǎng)、荷側(cè)產(chǎn)生的發(fā)電量、輸配電量、電費和輔助服務(wù)收益等增益，建立“儲能+”場景下新能源業(yè)主、電網(wǎng)運營商、用戶、儲能業(yè)主等相關(guān)方的收入函數(shù)；根據(jù)增益耗費的儲能容量，建立相關(guān)方分攤的儲能成本函數(shù)；綜合考慮新能源、電網(wǎng)、用戶或者第三方等投資主體的凈收益最大，建立儲能投資博弈模型。最后，以甘肅為例，評價了不同模式場景下的博弈效果，并對關(guān)鍵參數(shù)做了靈敏度分析，結(jié)果與實際情況相符，驗證了所提模型與方法的正確性。

1 基于雙梯級函數(shù)的儲能作用量化建模

電網(wǎng)能夠接納大比例的風(fēng)電，制度和市場體制是關(guān)鍵，儲能系統(tǒng)并網(wǎng)參與電力調(diào)度是解決途徑。建立儲能規(guī)?；瘧?yīng)用的商業(yè)模式，調(diào)整電力系統(tǒng)所有參與者的利益，從而鼓勵和引導(dǎo)發(fā)展可再生能源的積極性，解決風(fēng)電消納問題。

儲能系統(tǒng)本身并不生產(chǎn)或消耗能量，僅僅作為一種對能量進行時空轉(zhuǎn)移的靈活性調(diào)節(jié)手段，其吸收和發(fā)出的能量必須平衡。當(dāng)儲能的應(yīng)用達到一定規(guī)模的時候，任何類型的儲能裝置對能源系統(tǒng)的作用可做以下等效：在充放電反轉(zhuǎn)時間和連續(xù)充放電時間約束下，將一定周期內(nèi)的電源或負荷出力曲線修整到期望水平。長時儲能主要作為能量型服務(wù)，短時儲能主要作為功率型服務(wù)[21-22]，雖然各自應(yīng)用價值構(gòu)成差異較大，但其物理特性本質(zhì)上一致。

風(fēng)電日出力并無顯著規(guī)律可循，然而，受地區(qū)風(fēng)電裝機容量以及風(fēng)資源約束，在一定周期內(nèi)的總發(fā)電量或者功率波動量相對恒定。因此，若不考慮實時風(fēng)電功率控制，每個固定充放電周期T內(nèi)的功率出力可用一個雙梯級函數(shù)來等效。

圖1 風(fēng)電日出力的雙梯級函數(shù)等效Fig. 1 Double-cascade function equivalence of daily wind power generation

如圖2所示，由該小時等效出力曲線可知，若僅僅配置了用于平抑日內(nèi)波動的長時儲能裝置，而缺乏短時功率波動調(diào)節(jié)資源，整體出力維持在小時內(nèi)最小出力，將有約6.77%的能量被拋棄，占日內(nèi)棄電量的14.95%。如果要消納全部電量，同樣也要配置一定容量的靈活性調(diào)節(jié)資源。

圖2 風(fēng)電小時出力的雙梯級函數(shù)等效Fig. 2 Double-cascade function equivalence of hourly wind power generation

對比圖1與圖2可知，不同充放電時長的儲能裝置的作用不一樣。在長時間周期新能源出力中，其出力間歇較長，出力波動幅值較大，但是最小出力等效時間占比也相對較大，即高水平出力時間不多，新能源對充電功率容量的需求大于其放電功率需求，因此長時儲能的主要作用在于吸收新能源高水平發(fā)電時的電量，消除反調(diào)峰，提升新能源基礎(chǔ)電量。在短時間周期新能源出力中，新能源的出力主要呈近似線性的增長或降低，最小出力等效時間占比接近于0.5，新能源對儲能的充電功率和放電功率的能力要求一致，短時儲能的主要作用在于降低新能源機組的短時大波動，減少因爬坡約束而丟棄的電量。可知，不同時長的儲能裝置作用于不同的出力對象，其效果有所差異，因此其收益構(gòu)成和獲利方式也不一樣。

2 儲能服務(wù)價值分析和建模

根據(jù)儲能裝置主要服務(wù)對象的不同，儲能服務(wù)類型可以分為電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負荷側(cè)及電力市場輔助服務(wù)4種基本服務(wù)形式。但是，它們皆有各自的應(yīng)用場景和獲利方式，且不同儲能應(yīng)用場景下的時間尺度和技術(shù)要求具有一定差異性[23-25]。

如表1所示，在新能源側(cè)配置小時級以上長時儲能可提升新能源基礎(chǔ)發(fā)電量而獲得收益v1，配置小時級以下短時儲能可減少波動棄電量而獲得收益v2；在送端電網(wǎng)配置小時級以下短時儲能可作為虛擬電廠提升電網(wǎng)輸配容量，拓展新能源發(fā)電空間而獲得收益v3；在受端電網(wǎng)配置短時儲能可提高受端電網(wǎng)的受電極限，提高外送電量而獲得收益v4；在負荷側(cè)配置長時儲能可進行大規(guī)模能量吞吐和削峰填谷，調(diào)節(jié)負荷降低購電成本而獲得收益v5；各儲能業(yè)態(tài)下皆可配置長時或短時儲能，統(tǒng)一參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)，獲得的收益為v6和v7。各類收益成分在技術(shù)上相互耦合構(gòu)成各方實際收益，結(jié)合儲能作用機理可以得到收益要素構(gòu)成與儲能系統(tǒng)配置之間的關(guān)系。

表1 儲能服務(wù)不同使用實體的收益構(gòu)成Table 1 Revenue composition of different entities using energy storage services

2.1 小時級以上長時儲能的收益構(gòu)成

小時級以上長時儲能主要用于平衡系統(tǒng)中日級乃至季節(jié)時間尺度的功率變化。目前，受限于地理條件、設(shè)備成本、技術(shù)成熟度等因素，大規(guī)模小時級以上長時儲能的應(yīng)用還有較大困難，長時功率變化主要由火電機組的日內(nèi)調(diào)度和季度發(fā)電計劃來調(diào)節(jié)。隨著氫儲能的技術(shù)和成本突破，電網(wǎng)長時儲能將有廣闊的應(yīng)用前景。各服務(wù)業(yè)態(tài)下長時儲能的收益主要包括以下幾個方面。

（1）新能源側(cè)配置小時級以上長時儲能可提升新能源日前調(diào)度的基礎(chǔ)電量，其收益可表示為

根據(jù)雙梯級函數(shù)等效模型，儲能提升新能源基礎(chǔ)發(fā)電量的作用可等效為：儲能通過一個周期內(nèi)的充放電，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)移，降低雙梯級函數(shù)的峰谷差值，減少所需備用容量，從而提升新能源發(fā)電容量。配置儲能帶來的新能源基礎(chǔ)電量增加可由雙梯級等效提升函數(shù)gimpr來等效計算。

式中：q、s為該類儲能配置容量。

（2）負荷側(cè)配置小時級以上長時儲能可通過峰谷價差實現(xiàn)套利，其收益可表示為

同理，根據(jù)雙梯級函數(shù)等效模型，儲能對負荷出力進行削峰填谷等效為降低雙梯級函數(shù)的峰谷差值，因此，可由雙梯級函數(shù)電量的等效轉(zhuǎn)移來計算，該電量轉(zhuǎn)移函數(shù)可表示為

2.2 小時級以下短時儲能的收益構(gòu)成

小時級及以下短時儲能主要用于平衡系統(tǒng)中變化周期在小時以內(nèi)的不平衡功率，這些變化主要由變化較快的負荷和新能源發(fā)電波動引起。目前主要通過保持一定具有較快響應(yīng)速度的備用容量機組來應(yīng)對，其收益構(gòu)成也較為簡單。隨著負荷的快速增長和新能源比例不斷提高，傳統(tǒng)機組備用面臨嚴重的容量不足和經(jīng)濟性下降等問題。短時儲能的靈活快速響應(yīng)能力具有很好的技術(shù)和經(jīng)濟性能，由于儲能并非電源，其收益構(gòu)成呈現(xiàn)一定特殊性。各服務(wù)業(yè)態(tài)下短時儲能的收益主要包括以下幾個方面。

（1）新能源或送端電網(wǎng)側(cè)配置小時級及以下短時儲能作為系統(tǒng)熱備用，可以平抑新能源波動，減少新能源棄電量，收益由新能源減少棄發(fā)電量收益以及由此新增的電網(wǎng)輸配電量收益組成，表示為

式中：q2、s2分別為新能源和送端電網(wǎng)側(cè)短時儲能能量容量與功率容量的總配置量，MW·h, MW；為儲能棄電消納電價，為負值時作為儲能的電量服務(wù)補償，是儲能收益的一部分，元/(k W·h)；為新能源補貼電價，元/(kW·h)；為過網(wǎng)輸配電價，元/(kW·h)；儲能減少棄發(fā)電量同樣也可由式（4）計算，此時，T、α、ΔP應(yīng)為新能源小時級周期出力的雙梯級等效函數(shù)參數(shù)，短時儲能無最小充放電時長約束，所以此時。

（2）受端電網(wǎng)配置小時級及以下短時儲能作為外送事故備用，可提升外送穩(wěn)態(tài)輸送極限、提高受端電網(wǎng)受電能力，提升新能源外送電量，其收益可表示為

式中：q3、s3分別為受端儲能能量容量與功率容量的配置量，MW·h, MW；受端電網(wǎng)配置儲能而新增的外送負荷電量的大小與受端電網(wǎng)系統(tǒng)響應(yīng)時間和輸送容量有關(guān)，并受外送通道最大輸送功率極限約束，可表示為

2.3 儲能參與備用、調(diào)頻等輔助服務(wù)的收益

（1）配置小時級以上長時儲能可替代火電作為系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用輔助服務(wù)來支撐電網(wǎng)運行，由此得來的收益可表示為

（2）配置小時級以內(nèi)短時儲能可替代火電參與系統(tǒng)調(diào)頻等輔助服務(wù)。短時儲能參與輔助服務(wù)收益由2部分組成，一是作為短時輔助備用的容量電價，二是購得的新能源棄電參與輔助服務(wù)的電量收益，可表示為

3 多方利益協(xié)調(diào)及風(fēng)險分攤模型

3.1 儲能系統(tǒng)投資回報機制

儲能帶來的盈利點分為3類，（1）提升新能源和電網(wǎng)的發(fā)輸電量，這部分收益歸新能源和電網(wǎng)所有；（2）參與負荷側(cè)削峰填谷，這部分收益支配權(quán)在負荷側(cè)；（3）參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)市場，根據(jù)配備的容量與獲得的新能源棄電量參與統(tǒng)一的調(diào)頻、調(diào)峰備用等服務(wù)。由于裝配儲能系統(tǒng)后收益的盈利點不一樣，有必要將儲能內(nèi)部自身參與輔助服務(wù)獲得的收益與外部間接輔助源網(wǎng)荷獲得的收益分開。如圖3所示，在4類儲能服務(wù)業(yè)態(tài)中，源網(wǎng)荷3類需求實體須根據(jù)自身儲能服務(wù)量向儲能供應(yīng)實體支付服務(wù)費用，該價格由市場供需關(guān)系決定。儲能獲取的最終收益根據(jù)新能源、電網(wǎng)、用戶、第三方投資者的投資構(gòu)成進行分配。

圖3 規(guī)?；瘍δ軕?yīng)用的商業(yè)模式框架Fig. 3 Business mode framework of large-scale energy storage application

3.2 儲能增益收入函數(shù)

在各“儲能+”場景中，配置儲能會在源、網(wǎng)、荷側(cè)產(chǎn)生發(fā)電量、輸配電量、電費和輔助服務(wù)收益等增益，從而影響新能源業(yè)主、電網(wǎng)運營商、用戶、儲能業(yè)主等實體的收入。根據(jù)儲能增益構(gòu)成可知，新能源業(yè)主的收入由源端長時儲能和源送端短時儲能獲取的發(fā)電量收益構(gòu)成；電網(wǎng)運營商的收入由送受端短時儲能獲取的輸配電量收益構(gòu)成；用戶的收入由負荷側(cè)長時儲能獲取的電費收益構(gòu)成；儲能業(yè)主的收入由在全網(wǎng)配置的長短時儲能獲取的輔助服務(wù)收益構(gòu)成。

設(shè)新能源側(cè)、送端、受端、負荷側(cè)4類儲能服務(wù)業(yè)態(tài)需要的長時、短時儲能的能量和功率容量由2個4×2階矩陣q、s表示。

式中：qi1，si1代表長時儲能容量耗費。qi2，si2代表短時儲能容量耗費。根據(jù)式（3）～（15）構(gòu)建的儲能收益函數(shù)，新能源業(yè)主、電網(wǎng)運營商、用戶、儲能業(yè)主等各方儲能增益收入函數(shù)可表示為

式中：e1、e2、e3、e4為新能源業(yè)主、電網(wǎng)運營商、用戶、儲能業(yè)主的收入。全網(wǎng)配置的儲能容量應(yīng)滿足新能源側(cè)、送端、受端、負荷側(cè)4類儲能服務(wù)業(yè)態(tài)所需容量q、s，即

式中：Q1為全網(wǎng)配置長時儲能的功率；Q2為全網(wǎng)配置短時儲能的功率。

3.3 儲能成本分攤函數(shù)

儲能作為一種優(yōu)質(zhì)的靈活性調(diào)節(jié)資源，可同時提供多種疊加服務(wù)，從而提高儲能單位容量的利用效率，擴展儲能盈利空間。多種儲能服務(wù)疊加及技術(shù)經(jīng)濟互補主要反映在降低儲能服務(wù)成本上，即降低儲能單位容量使用價格，可表示為

根據(jù)新能源側(cè)、送端、受端、負荷側(cè)4類儲能服務(wù)業(yè)態(tài)所耗費儲能容量大小以及儲能裝置的單位容量使用價格，各自須支付的儲能使用費用可表示為

式中：p1、p2、p3、p4分別為4類儲能服務(wù)業(yè)態(tài)的儲能使用費用，元/年；為全網(wǎng)儲能裝置總建造維護費用，元/年。由此，可得到各方儲能成本分攤函數(shù)為

3.4 儲能投資主體凈收益

儲能可由新能源、電網(wǎng)、用戶或第三方等投資主體獨立或共同出資，資本構(gòu)成不同，形成不同的儲能應(yīng)用商業(yè)模式。設(shè)新能源、電網(wǎng)、用戶和第三方4類投資主體需要的長時、短時儲能的能量和功率容量由兩個階矩陣Q、S表示。

3.5 儲能投資主體的博弈模型

在儲能系統(tǒng)各商業(yè)模式中，一般都存在新能源、電網(wǎng)、負荷用戶以及第三方，既可做需求方也可做供給方，在商業(yè)模式博弈中，可以決定自己的市場需求量與投資量。以下采用遺傳算法對各方進行輪回優(yōu)化以獲取收斂決策作為最后博弈結(jié)果，并針對典型的幾種場景進行算例探究分析，其非合作博弈模型如下所示。

（1）博弈參與者：新能源、電網(wǎng)、用戶、第三方資本作為參與者構(gòu)成的博弈。

（2）參與者策略：4類利益實體進行博弈時，其策略分別為各自所從屬的儲能業(yè)態(tài)對各類儲能的容量需求決策及對各類儲能的投資決策，記為 Ere、Egird、Euser、Ethird，具體表示為

（3）參與者的凈收益建模：新能源、電網(wǎng)、用戶、第三方資本的凈收益由式（24）給出。

（4）均衡策略：選定新能源、電網(wǎng)、用戶、第三方資本作為參與儲能規(guī)?；瘧?yīng)用商業(yè)模式的4類利益實體，分別對其中一類主導(dǎo)投資和4類全部進行投資博弈進行分析，評估不同商業(yè)模式的在不同價格或政策環(huán)境下的適用性和經(jīng)濟性。

4 算例分析

4.1 場景介紹

圖4和圖5為甘肅省新能源和日負荷曲線（僅顯示一個月的出力情況），其等效的雙梯級模型參數(shù)如表3所示（采用一年的數(shù)據(jù)等效）。此外，直流外送受端最大需求為1 000 MW/15 min。

圖4 甘肅省日負荷曲線Fig. 4 Daily load curve of Gansu province

圖5 甘肅省新能源出力Fig. 5 New energy output of Gansu province

在儲能系統(tǒng)各商業(yè)模式中，一般存在新能源、電網(wǎng)、負荷用戶以及第三方，在商業(yè)模式博弈中，各方可以決定自己的市場需求量與投資量。以下針對典型的幾種場景進行算例探究分析。

4.2 新能源場站投資主導(dǎo)的商業(yè)模式

在新能源場站投資主導(dǎo)的商業(yè)模式中，新能源場站作為儲能服務(wù)的供應(yīng)者與需求者，而電網(wǎng)與負荷只作為需求方。通過三方博弈其結(jié)果如表4所示。在目前給出的電價環(huán)境下，新能源場站傾向于建設(shè)短時儲能，而其他儲能類型受成本限制，需求無法滿足。

表2 算例經(jīng)濟參數(shù)Table 2 Example economic parameters

表3 甘肅省新能源與負荷出力雙梯級等效數(shù)據(jù)Table 3 Equivalent data of new energy and load output in Gansu province

表4 新能源場站投資策略Table 4 Investment strategy of new energy stations

該投資方案的效益如表5所示，新能源場站投資短時儲能的主要收益來源于調(diào)頻輔助服務(wù)，短時儲能將小時內(nèi)棄風(fēng)電量儲存起來，參與調(diào)頻輔助服務(wù)。電網(wǎng)因棄風(fēng)電量提升而獲得輸配電價收益。

表5 新能源場站投資主導(dǎo)各方效益分析Table 5 Benefit analysis of leading parties of new energy station investment

在新能源場站投資主導(dǎo)的商業(yè)模式中，通過改變新能源電價補貼，對新能源消納量的影響進行靈敏度分析。如圖6所示，在短時儲能為主的商業(yè)模式中，新能源電價補貼對新能源消納水平的提升并不顯著。在本算例中，當(dāng)補貼電價達到0.4 元/(kW·h)時，短時儲能技術(shù)對新能源的消納水平已到達極限。短時儲能的盈利模式回報率高，并不需要過多補貼機制，但新能源提升空間有限。另一方面，長時儲能消納新能源潛力較大，但對儲能容量需求高，在儲能成本較高的情況下，補貼激勵作用有限，這種狀況與甘肅電網(wǎng)實際較為相符。

圖6 新能源主導(dǎo)下補貼電價對新能源消納量的影響Fig. 6 Influence of subsidy price on new energy consumption under the guidance of new energy

4.3 電網(wǎng)投資主導(dǎo)的商業(yè)模式

在電網(wǎng)投資主導(dǎo)的商業(yè)模式中，電網(wǎng)作為儲能服務(wù)的供應(yīng)者與需求者，而新能源場站與電力負荷只作為需求方。在此場景下，電網(wǎng)可主導(dǎo)的盈利點較少，傾向于在外送受端建設(shè)儲能以提升外送電量，而在目前輸配電價低迷的情況下并無需求。當(dāng)輸配電價提升為0.3元/(kW·h)時，電網(wǎng)產(chǎn)生投資意愿，博弈結(jié)果如表6所示。

表6 電網(wǎng)投資策略Table 6 Grid investment strategy

當(dāng)繼續(xù)提升輸配電價時，各方收益變化如圖7所示。由圖7可知，輸配電價的變化對電網(wǎng)儲能投資意愿影響較大，但并不會影響其他各方的收益。由于電網(wǎng)受端配置的儲能主要用作故障備用以提升外送穩(wěn)態(tài)輸送能力，對儲能容量要求不高。因此，以甘肅電網(wǎng)為代表的新能源外送基地，當(dāng)具有外送電價優(yōu)勢的情況下，在外送受端配置儲能可極大提升交直流外送能力，提高全網(wǎng)負荷水平。

圖7 電網(wǎng)主導(dǎo)下輸配電價對各方收益的影響Fig. 7 Influence of transmission and distribution price on benefits of all parties under the guidance of power grid

4.4 第三方投資主導(dǎo)的商業(yè)模式

在第三方投資主導(dǎo)的商業(yè)模式中，第三方作為儲能服務(wù)的供應(yīng)者與需求者，而新能源場站、電網(wǎng)和電力負荷只作為需求方，即儲能完全由第三方來供應(yīng)的全服務(wù)租賃模式。通過博弈可知，第三方投資主導(dǎo)的商業(yè)模式受儲能成本影響極大。當(dāng)功率成本為400元/kW，能量容量成本為800元/(kW·h)時，第三方產(chǎn)生投資意愿，其博弈結(jié)果如表7所示。此時，第三方投資還是傾向于回報率較高的短時儲能，由于受市場供需與成本回收周期控制，儲能投資規(guī)模較小。

表7 第三方投資策略Table 7 Third party investment strategy

通過改變儲能建造成本，對各方收益影響進行靈敏度分析。如圖8所示，第三方投資主導(dǎo)下，其收益受儲能建造成本影響較大。該商業(yè)模式的應(yīng)用必須建立在較低儲能成本的基礎(chǔ)上，但總體來看，該模式下各方參與度不高，不利于儲能規(guī)模化推廣應(yīng)用。

圖8 第三方主導(dǎo)下儲能成本對各方收益的影響Fig. 8 Impact of energy storage cost on benefits of all parties under the guidance of the third party

4.5 市場全開放的商業(yè)模式

在市場全開放的商業(yè)模式中，新能源、電網(wǎng)和電力用戶同時作為儲能服務(wù)的供應(yīng)者和需求者，同時還有第三方投資者加入，同時參與市場博弈，其博弈結(jié)果如表8所示，其經(jīng)濟性能如表9所示。在當(dāng)前價格環(huán)境下，市場投資集中在短時儲能和外送送端儲能。新能源消納量雖低于新能源投資主導(dǎo)的商業(yè)模式，但儲能市場總收益較大，這與實際市場規(guī)律吻合。

表8 全開放市場博弈結(jié)果Table 8 Game results of open market

表9 全開放市場博弈的經(jīng)濟性能Table 9 Economic performance of open market

同樣，通過改變儲能建造成本，對各方收益影響進行靈敏度分析。如圖9所示，儲能建造成本的改變會影響到整個市場的競爭和投資策略，但影響并不是單調(diào)函數(shù)；新能源與電網(wǎng)由于自身優(yōu)勢，市場競爭力較大。

圖9 全開放市場下儲能成本對各方收益的影響Fig. 9 Impact of energy storage cost on benefits of all parties in the open market

儲能成本對儲能容量的影響如圖10所示，隨著成本降低，長時儲能開始進入市場，儲能投入容量將達到400 MW，儲能的使用率大幅提高。

圖10 全開放市場下儲能成本對儲能容量的影響Fig. 10 Impact of energy storage costs on energy storage capacity in the open market

5 結(jié)論

本文提出的儲能規(guī)?；瘧?yīng)用商業(yè)模式評價方法較為客觀地反映了各類投資場景，同時驗證了雙梯級模型等效描述儲能作用的可行性，對甘肅儲能規(guī)?；瘧?yīng)用的商業(yè)模式進行了評價，得到如下結(jié)論。

（1）短時儲能不需要過多補貼，也可獲得理想的盈利，但對新能源消納空間提升有限。

（2）長時儲能消納潛力較大，但對儲能容量需求高，在儲能成本較高的情況下，補貼激勵作用效果不明顯。

（3）當(dāng)具有外送電價優(yōu)勢的情況下，在外送受端配置儲能可極大提升交直流外送能力，提高全網(wǎng)負荷水平。

（4）第三方投資主導(dǎo)的商業(yè)模式必須建立在較低儲能成本的基礎(chǔ)上。

（5）儲能建造成本的改變會影響整個市場的競爭和投資策略，并會產(chǎn)生外溢價值，其影響機理有待進一步分析。