HAWKER蓄电池点对点能源社区中基于梯次利用电池的社区光伏与电池储能系统优化配置
共享式光伏-电池储能系统（PV-BESS）为能源社区提供了一条提升本地韧性的可行路径。然而，在评估其可行性时需综合考虑点对点（P2P）能源交易、配电网约束及电池衰减等多重因素，尤其在探索将二手电池（SL）作为经济替代方案时更为关键。本文提出一种混合整数二阶锥规划模型，用于确定P2P能源交易框架下社区共享型PV-BESS的最优容量配置。该模型考虑了可能已拥有独立光伏或光储系统的异质用户群体，旨在提升能源社区的整体能源自主性。模型的关键特征在于对首循环(FL)与次循环(SL)电池技术进行限制级对比，将二者的衰减动态纳入投资运营决策，并通过考虑低压配电网约束来确保技术可行性。所提方案在简化的IEEE欧洲低压网络等效模型上进行了验证。结果表明，影响共享电池储能系统采用的最关键因素包括电池技术成本、购电价格和衰减特性，而分布式能源渗透率与社区峰值需求仅起次要作用。因此，在当前电价水平(100-200欧元/兆瓦时)和商用SL电池成本(190欧元/千瓦时)条件下，社区级储能在经济上仍不可行。然而，当SL电池价格接近60欧元/千瓦时或初始健康状态(SoH)提升至75%左右时，竞争性将显现，这将使能源社区内实现具有成本效益的共享储能解决方案成为可能。
引言
分布式能源资源（DERs）——如光伏（PV）系统和电池储能系统（BESS）——日益增强的竞争力加速了其在居民用户中的普及，促使电力系统作出相应调整[1]。随着更多家庭采用这些技术，能源社区已成为提升本地能源自主性、增强系统韧性并降低对传统电网依赖的有前景框架[2]。对此，点对点（P2P）能源交易作为一种有效的本地能源交换与优化利用机制已获得广泛关注[3]。P2P市场允许产消者直接向周边用户出售或共享其过剩发电量，从而提升可再生能源的利用效率[4]。然而，这一新型运营模式改变了传统用电规律，因为发电峰值往往与需求时段错位[5]。在此背景下，电池储能系统（BESS）对存储富余光伏能源以实现后续利用至关重要，能够充分释放P2P交易潜力[6]。因此，电池储能系统（BESS）在降低电网依赖性和实现响应式能源管理方面发挥着关键作用[7]。其通过时间维度转移能源使用的能力提升了自消纳水平，并促进系统适应时变发电量与电价信号[8]——正如近期研究中所示，BESS在工商业与居民场景中均被应用于削峰填谷和需求响应[9][10]。这使其成为基于分布式能源协调与市场化电能交易的现代配电系统中不可或缺的组成部分。
除用户自有的分布式能源资源外，部分能源社区（ECs）计划投资共享资产，如社区级光伏系统和公用电池储能系统（BESS）[11]。这类设施通过规模效益产生集体收益，并扩大可再生能源发电与储能容量的覆盖范围[12]。%% 公用BESS尤其能提升社区平衡用户间发电与需求的能力，从而促进更高效、更公平的能源交易。然而，这种附加灵活性需付出代价；BESS仍需大量资本投入，特别是在社区规模层面[13]。在此背景下，电动车退役电池（即静态应用中的二次寿命电池）已成为具有成本效益的替代方案[14]。尽管价格更为低廉，这些设备却存在性能下降与加速老化的问题[15]。这种投资成本与长期可用性之间的权衡关系，引发了关于其在社区应用中适用性的核心问题，同时凸显出对规划工具的迫切需求——这些工具需能评估其对自主性与成本效益的贡献[16]。
在此背景下，评估社区规模光伏-电池储能系统（PV-BESS）的可行性与性能变得尤为重要，特别是在用户已拥有独立资产并参与本地能源交易的配置场景中。鉴于电池储能系统投资带来的经济挑战——尤其是在动态电力市场条件下，探索能够降低初始成本同时保持可接受性能的替代技术至关重要。二手电池（SL）因其较低成本但潜在寿命受限的特性，成为一个前景广阔但尚存不确定性的选择方案。相应地，基于优化的规划工具——用于评估共享式光伏与电池储能系统的最佳容量配置（需考虑不同电池化学体系、退化模式和使用场景）——具有特殊意义。此类方法能系统性地权衡投资成本与长期性能之间的关系，特别是在比较首次使用（FL）与二手电池（SL）技术于能源社区集体应用时的优劣。本研究开发了一个模型，用于量化两种技术在集体部署场景下的交易权衡，从而揭示共享太阳能（SL）解决方案在社区应用中具备可行性的条件。与以往研究不同，该模型明确处理了点对点能源交易、真实电池衰减动态与网络约束的集成问题，填补了社区规模光伏-电池储能系统规划中的关键空白。
