儲能裝置已經逐漸成為電網中的關鍵要素。電網側儲能可以為發電提供后備支援，并發揮調壓調頻的功能。而用戶側儲能則可以幫助用戶儲存多余的可再生能源發電，并利用峰谷電價差降低用電成本。但是對于家庭用戶以及小型商戶而言，當前儲能裝置的價格依然居高不下，而固定的儲能容量也可能造成不必要的浪費。因此如何構建一個新的商業模型促進用戶側儲能的高效利用是值得研究的問題。

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研究方法與結果

我們提出一種嶄新的虛擬儲能商業模型，此模型聚合利用不同用戶的不同用電模式，從而激勵用戶群體使用儲能裝置，降低用電成本。具體而言，類似于計算機中的云計算模式，我們設想電網中有個儲能供應商投資建設集中式儲能裝置，并將其虛擬化，通過一定的定價策略將虛擬容量賣給用戶。用戶可以購買虛擬儲能實現和安裝實體儲能裝置相同的功能，比如儲存太陽能電量。我們提出的虛擬儲能有以下兩大優點。

一是可以充分利用不同用戶互補性的充放電模式。在一個社區中，在某個時刻，一些用戶可能想要給儲能裝置充電（電能流入），一些用戶可能想要給儲能裝置放電（電能流出）。而整個社區電能的流入流出是用戶群體充放電疊加的凈值，不同個體的充電與放電是相互抵消的。這樣的話，儲能供應商可以投資建設一個容量較小的實體儲能裝置，以滿足用戶更大的儲能容量需求。

另一個是用戶購買的儲能是虛擬的，如果以日為運行周期，用戶可以根據其自身用電需求，每日調整購買的虛擬容量大小，從而大大提高儲能的利用效率。如果用戶安裝實體儲能裝置，由于容量固定，而用戶不同日子的充放電需求不同，這樣會造成容量的不夠用或浪費，而虛擬儲能則不會出現這一問題。


本文對儲能供應商與用戶的交互進行兩階段的建模。

第一階段，在投資期限內，儲能供應商決定儲能裝置最優的投資容量以及虛擬容量的最優價格。

第二階段，每日運行時，用戶決定其虛擬儲能的購買容量以及不同時刻的充放電決策，之后儲能供應商聚合所有用戶的充放電決策來確定實體儲能裝置的運行。

在求解過程中，我們首先在用戶的決策目標中加入對其充放電電量的懲罰項，從而解決用戶充放電的多解問題。此外，我們證明，在懲罰項趨向于零時，用戶的最優購買容量隨虛擬容量價格的變化趨向于階梯函數。基于此，我們采用搜索分段函數轉折點的方式求解儲能供應商的最優定價與投資策略。我們采用實際用戶負荷和可再生能源發電的數據進行仿真。仿真結果顯示我們可以投資建設較小容量的實體儲能裝置，以滿足用戶群體更大的儲能容量需求。與此同時，對比用戶自己安裝實體儲能裝置的模式，我們的虛擬儲能模式可以極大降低用戶的用電成本。

相關論文

Dongwei Zhao, Hao Wang, Jianwei Huang, Xiaojun Lin, “Virtual Energy Storage Sharing and Capacity Allocation”, IEEE Transactions on Smart Grid.