新能源场站群共享储能机制设计与运行决策-新疆大学

新能源场站群共享储能机制设计

与运行决策新疆大学电气工程学院李笑竹2025年12月

新

疆

大

学第十一届电气学科青年学者学科前沿研讨会SEEDS2025目

录一、储能价值发挥与探索实践二、新能源场站共享储能一体化规划三、新能源场站共享储能多场景运营模式四

、促进共享储能发展的激励机制五、未来工作计划与展望

新疆大学3储能价值发挥与探索实践■新疆作为国家确定的“

基地一通道

”,能源资源丰富，自治区正全力推动能源转型，2024年，新

增新能源装机规模全国第一，新能源发电量首次突破千亿干瓦。目前已形成5个干万干瓦级、10余个

百万千瓦级新能源基地，有力拉动了地区经济发展。新疆各类电源总装机1.92亿干瓦、居全国第5位；新能源装机10388万干瓦、位居全国第3位；新型储能953.5万干瓦/3177.3万干瓦时新疆电网是覆盖范围最广、供电范围最大的省级电

网，通过多年发展，现已形成“内供六环网、外送五通道”主网架格局。未来将形成“

内供八环网、

外送七通道”结构。目前新疆电网已经形成外送五通道的网架结构，2025年1-6月累计外送电量630.24亿干瓦时，覆盖省份扩至23个。新疆凭借独特的资源禀赋、区位优势和战略定位，成为中国新型电力系统建设的关键区域和观察窗口新理大学全国第5,西北第1

全国第6,西北第1

全国第11,西北第2

全国第2,西北第1

全国第4,西北第1安全、经济、灵活、高效新疆新型电力系统7708万万干成4708万5680万瓦总装机醴凤电大

阳

8全力服

务新能

源发展提高系

统调节能力外送情况网架架构装机情况难

题：1)电力电量平衡难度增大，新能源大规模接入导致电网净负荷呈现显著“鸭型曲线”

,

矛

盾从能源不足转向可靠装机不足，新能源消纳与电力保供的矛盾日益突出且将长期并存；2)系统安全

基础持续削弱，

随着新疆新能源比例不断提升，导致系统转动惯量大幅降低，电网抗扰动能力也随之

减

弱；3)

多时间尺度调节需求刚性特征凸显，

新疆电网电压等级跨度大，主配网发展不均衡，规模

化储能充放电及储能集群间、集群与传统电源间的广域协同策略亟待深化研究。储能是高比例新能源电力系统实现安全、稳定、经济运行的重要支撑鼻串后夜°

系

24

赞吨，储绝、培面时长有

阳薪视原没电购.后神厚在电量幼口

占比60%,立又险离25年新能源日内最大波动超2500万千瓦

.

日内波动速率将增加至29万千瓦/分钟，盈余爬破10万千区/分钟，且未来两年逐年下降，系统稠节胜度人。共享储能价值发挥与探索实践新

理

大

学新能源占比0%

→

大于30%直流输电线路占比

升高火电占比100%

→

不足70%系统转动惯量大幅交流互联当前及未来电网新能源消纳与电力保供矛盾系统安全基础持续削弱西出游个水面9i

苦BCAMIEKV元录合龄+共激K7。555[5MW/LONh多时间尺度调节需求刚性特征凸显储能价值发挥与探索实践■2024年，新疆新增新型储能规模全国第二，从发展路径看，新能源配建储能829万千瓦，占比86.9%,

独立/共享储能125万千瓦，发展较为迅速，发挥着重要作用。■

共享储能这一储能聚合运营模式整合新能源场站配套的储能资源以及电网侧第三方独立的储能资源，

通过合理配置和调用储能资源，能够提高储能利用率，减少成本回收期。共享模式突破多方参与时的能量共享、信息共享、收益共享壁垒《关于加快推动新型储能发展的指导意见》(发改能

源[2021]1051号)——鼓励探索建设共享储能《”十四五“新型储能发展实施方案》(

发改能源

[2022]209号)

——鼓励以”共建共享“等方式建设

运营新型储能电站，探索共享储能等商业模式应用新

疆

大

学◆提升全网新能源利用

率3.1个百分点◆提升配建储能所属新

能源场站10个百分点◆发挥储能“移能顶峰”

作用◆极端条件下保证稳定、

不间断供电◆南疆地区示范应用；◆具备黑启动功能，

能主动提供电压支

撑、惯量支撑◆晚峰最大放电电

力358.5万干瓦；◆优化局部重点区

域放电策略支撑保供稳定运行促进消纳紧急备用新能源+储能协同运行新模式难题：1)一体化规划难：差异性需求下投资经济性差、多方投资者效益难以均衡；2)运营决策难：提供调节服务功能单一，未能充分挖掘储能的灵活调节能力；3)大规模发展难：多方参与者社会关系错综复杂、储能与政府激励间相互作用尚未厘清。然力系统的考被储琵的灵性调节老量告买何转换；采兵县辈分析，数恒督真等方兰研究其问多能步同与转换过程通过科学规划、高效运营、合理激励促进新能源场站群储能聚合的可持续性发展“小十界阿华”表狂竞争关系表征各主体在独立。

共享慎式下的支付发制者_动杂食导者购态行检修狼化均衡稳发长老马换人没

合多8共享付能始识关健意治因素共享储棒广及惨广

根房的颗化博并模型基于李业老这夫孽跑的演气稳定均街烈是兼顾索励成本与利日数的责盈机制如何在异质性储能参与下实现储能资源

与能量需求的合理匹配?如何在非对称信息情形下保证运营商收

益进行集中式共享决策?如何充分利用系统中的等效储能资源

应对多场景调节需求?如何在差异性需求下均衡多元化投资

主体效益?如何刻画共享储能行为决策和政府间

的相互影响关系?如何设计兼顾政府激励成本与共享储

能收益的激励政策?储能价值发挥与探索实践新

疆

大

学共享模式演化机理分析应对多场景调节需求异质性储能资源共享运营决策新能源场站群集中式共享储能动态演化分析流程演化演化博实建快光候电站

市场

风电演化碘定均

衡求整关键激场

回素分析目

录一、储能价值发挥与探索实践二、新能源场站共享储能一体化规划三、新能源场站共享储能多场景运营模式四、促进共享储能发展的激励机制五

、未来工作计划与展望

新疆大学8结合有限元差分法、大型建筑物热惯性分析及热电联产机组的运行特性，定量评估了热网管道、建筑物以及热电联产机组的储热能力，并提出了一种将热网储热特性等效转换为储电容量的计算方法；采用能量守恒与动量守恒方程对天然气管道的动态特性进行建模，并借助有限元仿真方法量化管道内气体存储能力，从而提出气网管存能力向等效储电容量转换的计算方法。天然气网络动态及管存计算气体流动过程中的动态变化=77q*°x(V₅-V)P=p2=79T₄0×(V-P2L)PB=P9热网管道热惯性分析一维流动用能量守恒方程：Wendroff

形式差分

二阶精度热网等效外特性暂态温降公式等效储热量累加得出热网管道总的储热量建

筑

物热平

衡方

程新能源场站储能一体化规划新疆大学建筑物储热容量计算①广义储能资源的等效储能特性分析热电联产机组等效计算热惯性吸收需外热能热惯性支撑热负荷建筑物等效外特性相

立

A●

运行情况世L

F

品L奇

”

山车书口平罗夜间新能源退出发电导致电能供应不足，等效储能提供

电能支撑●管道参数对配置的影响热、气网管道长度气网管道

十

压力◆

热网管道的长度受热负荷分

布的影响较大◆

储热装置容量在管道参数降

幅20%以内变化较大不同场景的规划结果场景二

4.719,2451.5169424.4100.85493172场景三4.222.7211.48.225.49.480.548564.1燃气轮机配置结果储气算功率/kmh

·储气罐容最/km储

热

/MW蓄电池功率/MW蓄电池容量/MWh电转气/MW电锅炉MW成

本

/

历

元场

景3.332.7215.779.669.57255.9场景类型二

场景一场

景场景三容

量MW6683产品整号

数量GE

LM2500

2SOLARTAURUS1SOLARCENIAUR1GELM2500

2SOLAR

TAUKUS

2GELM2500

2场景1:

考虑系统等效电储能特性；场景2:

不考虑系统等效电储能特性；场景3:

考虑热/气网的惯性，仅把

异质储能资源作用在自身网络选

取

新

疆

南

疆

某

多

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互

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度

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为

例新能源场站储能一体化规划①广义储能资源的等效储能特性分析◆场景三不考虑系统中的等效电储能特性，仅把异质储能资源作用在自身网络，其热惯性可以替代储热装置.相对于场景二削减了储热装置的容量；但相对于场景一增加了投资成本，幅度为2.7%;◆场景一和场景二的主要成本差异源于考虑异质能源等效电储能特性的系统减少了电储能的投入量；◆场景三将系统中的热/气惯性资源用于自身网络，减少热/气储能容量的同时失去了储热装置的经济优势。"e

报?

8?不ě新理

大学热网管道温度4矢醒

气笔司人仅生力

电

便

力语建料血内湿或陕平中下警4起F●核心：在确保满足自身主体需求的前提下，通过对盈余资源进行分时复用，为其他主体或电网提供储能服务，并获取服务使用费用●适用范围：自行配置储能的单体发电量较大的新能源场站●服务对象：服务于自身新能源场站又可实现多个新能源场站间的能量互济，必要时还能参与电网的动态调频●运营机制：各主体自由交易、运营商统一管理、混合模式

直：共学结加资

阁军道的%计站

一骑省近一

现

生图1

·

·分敢式共卓储能各主体间自由交易的运需机制图

图2

-

分散式共享储能运营向统

一

管的运营机制里

.●

核心：集中式共享储能利用各调节需求的时空互补特性提高

集中式共享储能的利用率，进而降低储能资源投资与运行的

经济性●

适用范围：新能源汇集站处、单体储能容量较大的储能系统●

服务对象：应对电源、电网侧不同使用者中的多种调节需求●

运营机制：需求满足型、利益驱动型新能源场站储能一体化规划②

多主体联合投资的

一

体化规划方法混合模式：新能源场站的储能资源先采用自由交易的共享模式进行储能资源在局部的优化利用，之后再接变上层虚拟或实际的运营实体进行额外储能资源的集中优化调配。集中式聚合模式分散式聚合模式新

疆

大

学新能源场站自行管理配套储能设备，

当存在盈余储能资源时向其他主体提供服务并收取使用费用。储能资源由虚拟的或实体的管理

者——共享储能运营商统一管理，协调使用如何在差异性需求下均衡多元化投资主体效益?由单体投资向多主体联合投资的形式转变利益驱动型需求满足型→献量流

信息润共享储能一体化规划②多主体联合投资共享储能的一体化规划方法基于复杂网络理论建立多主体联合投资的双重演化模型，所提方法一方面克服传统博弈中参与者完全理

性的缺陷，避免了博弈结论的理想化；一方面克服了传统建模方法未考虑社会互动与个体决策采纳相互

作用的局限，既反映了真实社会网络的拓扑结构特征，又考虑了个体异质性和个体间社会互动的影响。一重演化：场站是否参与储能的联合投资；二重演化：储能配置规模场站策略集：

了参与者支

付

：I(D,四

|N“,Ni,N”,A),i={1,2……·,}gm

(C)amdma

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dnern

naim_n◆

提出一种基于Experienceweightedattraction(EWA)学习

算法差分演化博弈算法；◆用演化博弈思想与元启

发式算法相结合，考虑

共享储能规划方案对园

区投资决策的影响新

疆

大

学Ruputaaenal

GannsgeChstofusingstarolerergstorngeHaectrieymchnineSmallwordnetworkerfestlyeoiopettvemakerSiSlarslfenefisIrwsirientostShuredpricoNumberof

joint

investnzntpurticipan.sFuelcellIlydrogonTlectnoiyiecellEvJutvu

1rke目

录一、储能价值发挥与探索实践二、新能源场站共享储能一体化规划三

、新能源场站共享储能多场景运营模式四、促进共享储能发展的激励机制五、未来工作计划与展望

新疆大学13①

储

能

内

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互

动

层

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—

-

为了

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考

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盟

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成

本构建为由信息成本、谈判成本和风险管理成本组成，以表征场站间交互行为的成本。新能源场站集群分别在不同关系时的年化成本场站均不参与联盟：小联盟共享：大联盟共享：新能源场站储能多场景运营模式

新疆大学C,C₁,…C将合并为一个新联盟可实现场站集群的效用

帕累托最优基于

互信

关系优势场站联盟划分需满足：中报伯谜多成衣信息克本场站

联盟联盟

成员机会主义利己行为将分裂为多个新联盟对于n

个

场站联盟对于1个

场站联盟关系网络

复杂度{A,A₂,…,A,}分裂规则合并规则成本

提高避免格油场①储能内部互动层面—-为了实现共享

场景1:

场站间为非合作博弈；场景2:

场站集群以联盟博弈方式进行联盟划；

场景3:

场站集群以大联盟合作博弈规划共享

储

能

，

旨

在

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大

联

盟

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联

盟

博

弈

优

化

场

景

。开始初如化联温划分，设置6个联盟，用广各白为战，治人投资参数设计新联焊划分筑各：将联服宁任一个用户分裂，与另联骗合并，形成浙联帽

合计算联瓢龙分的年化成本，基于改EShurley

值进行成本分排星干合并分裂算法，比较病联滤划分篇略是更忧?更新最优实里动分和用户年化成本否逍历所有联盟划分情况输昌最优联婴划分以及年化成本基于联盟博弈的组合划分流程表3联盟形成过程的年化成本Table

3

Annualized

cost

of

the

allianc

formation

process联盟形成过程联盟划分后各部分年化成本/元集群总年化成本元划分1(1}490185312}52415481316322355{4)1750435584271531644364846732694划分2(1,2)

234135213.59994824011

10

0[4.6

118909126

031198718划分311.26)77033630(10

0110(345

117998034

025701397划分411.2

(

11

(3456)2341352

0

0

0175439630193853151,422,633,5合并划分3

划分4◆

合并-分裂算法能够有效确定最优联盟

策略，较传统大联盟成本降低11.27%;◆对于新能源场站集群汇集送出场景，建议尽量将汇集区的场站平均差控制在2MW

以内。15新能源场站储能多场景运营模式新

疆

大

学不同谈判成本系数与场站数量下联盟

划分情况1,42,3,5,6合并/分裂3,5,6撤应出a划分2划分1合并新4数罐1,452制定投机策略满足条件：阶段一：投标阶段二：竞胜标决策阶段三：资金结算■提出了计及分散异构可调资源的共享储能双层交易框架，以共享储能作为连接内外部市场的媒介，利用其在不同交易层级的双重角色，实现能源共享与当前电力市场的有效衔接；■共享交易中心采用基于VCG的双向拍卖机制根据各主体调节需求以及报价信息，确定区域内共享服务

市场资源匹配规则与资金结算方案，包括投标、竞胜标决策、资金结算三个阶段。发电鱼业能量流生电企业共享交易平台新型经世主体铺助康务市场参与◆

对外作为电能购买方，通过调节内部资源，依托

电力交易中心参与电能交易；◆

对内作为售电方依托共享交易平台参与灵活性资源的共享交易。新能源场站储能多场景运营模式

新疆大学②储能外部互动层面——为了促进共享基于双向拍卖的VCG

价值分配：单验市场父属中进

双层交易决策情况40018时h)时

刻(h)时

刻n)(a)Caselb)Cas2

(e)Cunc买卖双方逻辑“或”关系增加了共享储能向多方提供电能的可能

性，使得在电能市场的申报量提高43.6%。■

提

出共享运营与价值分配机制，

能够准确表征竞胜标决策中的

供需关系与参与者的真实需求，

从而精准识别多类型主体在非

交易时段在电能共享交易做出

的贡献，实现资源的高效匹配

与价值的合理分配。17;

保.

间d何

EY(b

作门B时间产情者AVCG价值分配与第一价格资金转移情况对比场景1:

买卖双方在各时刻

中标情况之间的逻辑关系

为“异或”,以买方n为例，

只能接受m一个卖方；此

外一个卖方只能向一个买

方售出电能；场景2:

买方在各时刻中标

情况之间的逻辑关系为

“或”,此时各时段一个

买方可以向多个卖方购买

电量；场景3:

买卖双方在各时刻

中标情况之间的逻辑关系

为“或”,此时各时段一

个买方可以向多个卖方购

买电量，

一个卖方也可以

向多个买方出售电能。新能源场站储能多场景运营模式②储能外部互动层面—-为了促进共享新的据场

S钢类型

发送信号m1)参与者：新能源场站与共享储能运营商2

)

类

型

：3)历史序列4)信息集{x}={x₁,…,xi⁰}5)策略

s₁={0.u、06)概率分布

能江

场

端拾4无接反德与左择行zb².共享省论运告血共享储能运营食

阶Q4

盈32场站四阶段动态信号博弈■

提出了不完全信息下的新能源场站群共享储能能量协同与容量租赁机制，创建了“容量与类型声明-

分配决策-充放电策略优化-收益分配”四阶段动态博弈框架，系统整合信息披露、资源配置、策略执

行与学习反馈全流程电量上网发布租赁定价

交易存证，监督管理电景编差共享储能运营商运行方案调度中心能量共享风电场2交易中心新

能

源

场

站阶段一的容量声明环节，新能源场站类型声明和容量需求申报；阶段二的容量分配环节，制定基于声明类型的初步差异化租赁定价；

阶段三的调用优化环节，各场站优化储能需求；阶

段

四的

信念更新环节，运用贝叶斯法则识别场站真实波动性类型，动态调整租赁定价策略。

18调度指令◆场站以预测发电为基准进行并网售电，参与并电上网、

场站间能量共享、调峰服务的多层次电力交易；◆

储能通过租赁费、服务费以及峰谷套利收入构建多元

化收益结构新能源场站储能多场景运营模式③考虑各类型主体的有限理性一—非对称信息共享新

疆

大

学高波动场站低波动场站运行状

态光伏电站1风电场1贝叶斯信念推断系统在场站类型识别方面表现良好对于不同波动特性的场站，信念值从初始的先验概率

逐步收敛至接近真实类型的数值；对场站类型的识别准确率在博弈后期稳定在95%以上；

高波动场站因需频繁调用储能，租赁价格较低波动场站高

7

%,客观反映风险成本。◆与完全博弈方法相比，运营商在不完全信息博弈

下收益提升7%,动态投资回收期缩短至6.99年；◆场站为抵消高租赁成本更积极调用储能，促进能

量共享效率；◆共享储能容量配置为场站群总装机的30%时，系

统净现值(NPV)

与内部收益率

(IRR)

达最优9不列销能名量配军老伏总收

入(力元)双中总段

入(万元)起营顺

人(万元)NPV

动客教哥回收

(万元)

期(年)TRR109%26.620.25.4296410.311225%20%%27529.712.81291473716.88%30%28.730.720.2230996.718.46%40526.829.325.9284696.9913.72850%25930.225.11659?9.92.73%算例分析：新能源场站群在某典型日

的实际运行数据进行分析，具体包括

3

个规模为100

MW

的光伏场站和

3个

规模为75MW

的风电场。◆储能在自身容量可满足所有场站

的租赁需求时，分配给各场站的

容量即为场站自身声明容量◆

场站则为获得较低的租赁价格可

能会采取谎报类型的策略新能源场站储能多场景运营模式机

容

量

的

4

0

%

,

即210/420

最大充放电功率252MW,

率

均

为

9

3

%③考虑各类型主体的有限理性——非对称信息共享各场站调用频率

趋势演化围各场站信念

趋势演化共享储能系统配置为新能源场站群装MWh

,充放电效各场站声明类型、推断类型、真实类型不同共享储能容量配置下收益对比分析储能SOC

及充放电功率变化各场站声明容量及最终容量◆◆◆

◆目

录一

、储能价值发挥与探索实践二、新能源场站共享储能一体化规划三、新能源场站共享储能多场景运营模式四

、促进共享储能发展的激励机制五、未来工作计划与展望

新疆大学20促进储能聚合运营发展的激励机制①基于演化博弈理论的共享储能激励政策■为实现共享模式的全面推广，政府在共享储能规模化初期需给予适度的激励政策以达到储能与新能源

产业可持续发展1)自配储能的场站在补贴政策激励下参与聚合运营模式2)在共享模式下进行调度上网以最大

化系统效益，持续吸引参与共享◆

适用范围：场站存在私有信息在

非完全理性下做出非最优决策；

决策周期长◆服务对象：自行配置储能的新育

源场站；政府电网政策需兼顾政府激励成本和新能源场站激励响应意愿打击新能源场站的积极性造成储能资源供应紧张影响政府新能源发展目标的达成引起场站盲目参与共享

造成大量资源闲置政府激励成本急剧上升共享储能运营自配地的新能源场站自配储能的新源项站参与主体类别

政策补贴强度

初始参与意愿新

疆

大

学影响因素政策利空政策利好21均衡分析掣肘：复制者动态是非线性的，很难求出

唯一解纳什均衡要求复制者动态方程平衡

点具备渐近稳定性基于李雅普诺夫的稳定性判别1)求雅可比矩阵：医2)满足雅可比矩阵的行列式大于0:场站根据政策有不同响应策略，设定共享意愿为x,

不共享意愿为(1-x)。场站互动关系模型场站响应策略的收益，其与群体的

平均支付之差表征场站适应度场站响应特性模型利用微分形式表征场站响应共享的

演化走向，其与适应度成正比促进储能聚合运营发展的激励机制①基于演化博弈理论的共享储能激励政策共享储能激励政策——数学模型收

益

收益

收益7}

1演化趋势共享储能运营商共享x共享(1-x)场站n

演化博弈新

疆大

学均衡及稳定性分析3)满足雅可比矩阵的迹小于0:trj=a1.1+a2,2+a3,3<0政策响应策略参与者激励共享

不共享(1-xy场站1支付函数复制者动

态方程m(xm)=dsma/dxm(S-1)kom-(m)

=dm/dix,(15-12演化策略均衡迭

代不参与共率

储能投施成本未盟群上出力计2场站、政府、电网交互影响私有信电

共单电价

势与共享的占比电网选取我国西北某新能源汇集区区域1为风

电场集群，49.5MW区域2为光伏场集群，60MW区域3为风

电场集群，49.5

MW

配储的容量为装机容量的20%区域1场站复制者动态方程区域2场站复制者动态方程区域3场站复制者动态方程Fm(MB3)-dKasa=XxB(1-1B3)场站集群1:x>0.5趋于共享fa)Epluriscnrealsis3D趋于共享

(0)Eoiuinsalinkyi63

Eeckuron

efoks

invee场站3:x>0.4趋于共享场站2:x>0.5趋于共享在补贴大于35元/MWh

时，各场站共享意愿都收敛于1(趋向于参与共享)不同上网电价下的共享意愿演化(1)请地富恶为吧)

(2)招地立得为03.50元/MWh低电价唐厚粉值：0.8(38地童为0

.

7)

(4)引站驱呼为0B0

家

场…促进储能聚合运营发展的激励机制50元/MWh-()0元/MWh新

疆大

学不同配储比例下的共享意愿演化①

基于演化博弈理论的共享储能激励政策不同补贴强度下的共享意愿演化结果补贴越大，

初始意愿越

强，政策成

本越大上网电价>600元/MWh时，显著提升共享配储建议不低于10%

,配比过低难以共享补贴电价初始意愿目

录一、储能价值发挥与探索实践二、新能源场站共享储能一体化规划三、新能源场站共享储能多场景运营模式四、促进共享储能发展的激励机制五、未来工作计划与展望

新疆大学24在时间维度方面：

探明发电侧基于频率波动和新能源并网的需求估计、电网侧基于调频调压、调峰的

需求估计、用户侧基于削峰填谷的需求估计，充分发挥储能在峰谷套利、一次调频、季节性储能、输配网投资减少等时间尺度的互补特性；在空间维度方面：