能源绿色低碳转型下，电力系统调峰调频缺口日益增大，储能凭借灵活爬坡和双向调节特性，可作为独立主体或虚拟电厂（virtual power plant，VPP）内部成员参与协调解决调峰调频及新能源消纳问题。分析了国内外储能参与电力市场概况，建立VPP聚合多分布式能源（distributed energy resource，DER）的调峰竞标模型及整体效益最大的调峰竞标策略；在以发电、调频成本最小化为目标的电能量和调频市场联合出清模型基础上，引入效率因子体现快速调频资源的优势。算例验证了VPP竞标策略下储能分配的收益优于独立运营模式；传统和快速调频交易品种参与日前市场设计的火-储联合出清模型较顺次出清模式具备更高的社会效益，引入效率因子能提升优质调频资源参与市场的积极性和节约电网总调频成本的目的。
图7 不同案例下调峰竞标电量
Fig.7 Peak modulation bidding quantity of virtual power plant under different scenarios
图8 案例1中储能与柔性负荷的优化结果
Fig.8 Optimization results of energy storage and flexible load in Case 1
表10 不同案例的VPP收益结果
Table 10 Results of VPP income in different cases
为获得最大调峰收益，VPP在参与填谷调峰时，在谷时01:00—09:00中选择柔性负荷可调整量最大的部分时段优先调动储能充电来达到调峰市场准入条件。当调峰竞标电量不满足准入条件时，不能参与调峰，如VPP在案例1的谷时04:00—05:00、案例2的谷时04:00—05:00和案例4的谷时01:00—04:00的调峰市场竞标电量为0，是因为VPP调动储能在满足能量最大约束的条件下选择了其他获利大的时间段进行充电，在这些时间段不进行充电，而仅靠该时段柔性负荷的负荷增加不能达到调峰市场准入条件，使VPP无法参与调峰。VPP制定最多的调峰竞标电量来获得最大调峰收益，同时配网购电成本较低，内部收益受损小。由表10可知，调峰市场需求为填谷、削峰2种调峰的案例1下VPP收益最大。
储能调峰策略为参与调峰时获得VPP调峰补偿，在电能量市场中充电时购电成本由VPP承担，放电时获得VPP补偿。储能的补偿价格会影响VPP制定的储能出力计划，改变VPP与储能的收益，需要协定合适的补偿价格，既保证VPP收益，又能同时提高储能和调峰收益。案例1~3中储能调峰补偿价格如图9所示，可知VPP为了调动储能参与填谷调峰，给予相应的填谷调峰补偿价格；储能在不同场景下的储能调峰补偿价格与调峰市场价格相关，为保证储能参与调峰的利益，VPP制定的储能调峰补偿价格为调峰市场价格的一半。案例1中，储能在填谷和削峰调峰均参与的情况下获益最大。制定的补偿价格可以在保证VPP整体收益下提高储能收益。
图9 案例1~3中储能补偿价格
Fig.9 Energy storage compensation price in Cases 1–3
3.2 调频辅助服务
忽略潮流约束，24个时段的调频容量和里程需求如图10~11所示。
图10 调频里程需求
Fig.10 Frequency modulation mileage requirements
