随着可再生能源发电的高速发展[1]，其波动性、间歇性与不确定性使得电力系统对灵活性的需求日益增大[2-4]。另外，负荷曲线往往不能契合能量可用曲线，能量生产与利用的异步性容易导致能量利用的低效率[5]。储能可实现能量的时空转移，增强系统的灵活性，但高成本却限制了其大规模应用[6]。

近年来，共享经济已经成为提升资源配置效率的新范式并创造了诸多成功的商业案例[7-8]，共享思维在储能方面的应用引起广泛关注。目前正在研究的共享储能模式大致分为两类：①独立的共享储能运营商向用户提供储能服务；②用户自身拥有储能装置并通过共享储能平台进行共享。

关于第一种模式，文献[9]提出了云储能的概念。文献[10]详细分析了云储能的商业模式。云储能是面向小型商业用户和家庭用户的共享储能服务，用户可随时随地使用共享储能资源并向云储能运营商支付相应服务费。文献[11]建立了云储能运营商与小型电力用户的投资与运行决策模型，并在完美预测与非完美预测两种情景下对模型进行了检验。算例结果表明预测误差会降低云储能的收益，而大型储能的规模效应可提高云储能的经济性。文献[12]建立了包含共享储能的社区综合能源系统的用户协同优化模型。

关于第二种模式，文献[13]建立了园区级的电池共享模型，提出了电池的横向共享（不同用户共享电池容量）和纵向共享（不同用户分时使用电池）。算例结果显示，在用户自建储能并共享的情景下，系统的内部收益率比无共享时约提高一倍。文献[14]建立了小型电力用户基于非合作博弈的储能投资双层优化模型。在该模型中，用户通过建设储能来满足自身需求并在现货市场上套利。文献[15]建立了小型电力用户基于合作博弈的共享储能模型并证明了该博弈模型的核非空。文献[16]建立了基于拍卖机制的共享储能模型。在该模型中，家庭用户拥有储能并决定其与公用控制器共享储能的比例。共享储能比例与拍卖价格通过家庭用户与拍卖商之间的非合作主从博弈确定。

在前述研究中，共享储能的目标用户均为中小型工商业用户和家庭型用户。由于新能源发电的波动性、间歇性，加之跟随调度计划、市场套利等需求，发电侧的新能源电厂同样有必要配置储能。地理位置相距不远、电气距离较近的新能源电厂也可成为共享储能的目标用户。此外，在发电侧共享储能场景下，输电成本、线路损耗和储能系统的功率约束等因素也可能影响共享储能的结果。

为此，本文提出一种发电侧新能源电厂的共享储能机制，建立基于合作博弈的共享储能规划模型。博弈的参与者为各个新能源电厂，参与者通过对比在不同合作模式下自身收益的高低来决定如何参与共享。进一步，基于实际风电数据对典型共享储能场景进行仿真。在此基础上，分析给定共享储能机制下合作博弈模型的整体理性、个体理性及联盟的稳定性，讨论储能建设成本、输电成本等因素对博弈结果的影响。通过算例验证本文所提共享储能机制和博弈模型的有效性。

共享储能机制是联盟中各参与者的储能功率、容量既定时共享储能的供需形成机制、匹配机制和共享储能收益的分配机制。共享储能机制是各新能源电厂选择结盟对象以及联盟储能规划的基础。

当新能源出力不足以满足需求时，新能源电厂首先利用自身储能弥补实际出力与需求的偏差。若自身储能不足，则产生对共享储能的需求。相应地，在新能源发电过剩或储能满足自身需求后仍有余力时，形成对共享储能的供给。

为简便起见，共享储能的需求与供给均以功率的形式表示，并规定两个中间变量：ΔPi,t与PRi,t。其中，ΔPi,t表示参与者i在t时段的功率缺额，即

PRi,t表示参与者i的储能在t时段的可用电量在该时段全部放出时所对应的平均功率，即

式中，PDi,t 和 PGi,t 分别表示参与者i在t时段的功率需求和实际可达到的发电功率；SOCi,t-1表示参与者i在t-1时段的储能荷电状态（state of charge, SOC）；SOCmin表示储能SOC下限；SSi为参与者i的储能容量；disη为储能放电效率；Δt为时间间隔。

根据新能源出力过剩与否以及自身储能是否足以弥补功率缺额，可将参与者i在t时段的状态分为3类，分别记为#1～#3。

#1：∆Pi,t >0且min

∆Pi,t >0表示参与者i在t时段存在功率缺额，PSi表示参与者i的储能装置的最大放电功率，而PRi,t虽为功率量，实际上却表征参与者i在t时段的可用电量。说明参与者i的储能可完全弥补自身功率缺额。此时该参与者对共享储能的需求为0，并在满足自身需求的基础上形成对外部共享储能的供给，即

式中，Sself,i,t、Di,t和Si,t依次为参与者i在t时段对自身的储能供给、共享储能需求和对共享储能的供给（单位：MW）。

#2：∆Pi,t >0且

参与者i在t时段存在功率缺额，但自身储能不足以完全弥补该功率缺额，此时形成对外部共享储能的需求。显然，此时对外部的储能供给为0，即

#3：∆Pi,t