摘要：针对虚拟电厂（VPP）模式下用户侧储能存在“参与意愿低、激励措施单一、收益分配失衡”等问题，本文建立了“参与度影响因素识别-多维度激励机制设计-公平型收益分配模型”研究框架。通过对现状调查问卷和典型用户调查结果进行分析研究，利用用户行为理论与博弈论原理，识别出影响用户侧储能参与意愿度的核心影响因素为“收益预期、技术门槛、风险感知” ，采用“经济激励+技术支持+风险保障”的多维激励手段降低用户侧储能接入成本；提出以改进 Shapley 值法为基础构建“虚拟电厂运营商、用户侧储能所有者、电网公司”三方共赢机制的公平型收益分配模型；最后以某城市商业园区的虚拟电厂项目为例说明本文所建立的激励机制与收益分配模型的有效性，并分析发现：优化后的激励机制使用户侧储能参与率由原来的35％提升到 78% ，用户收益占比提高 18% ，运营商投资回报率为 9.2% ，可为虚拟电厂规模化聚合用户侧储能提供可行的理论支撑及实践参考。

关键词：虚拟电厂；用户侧储能；参与度激励；收益分配；改进Shapley 值法；博弈论

一、引言

受“碳达峰、碳中和”目标影响，用户侧储能如商业园区储能、居民户用储能通过其“就近消纳、灵活调节”的优势，成为虚拟电厂聚合分布式资源的重要载体，我国《关于推动新型储能发展的指导意见》明确提出“鼓励用户侧储能参与虚拟电厂交易”。但是虚拟电厂现有模式下，用户侧储能难以实质性实现商业价值化运用，最主要存在如下问题：一是用户参与度较低，据调研，仅有 35％的商业用户愿意将储能接入虚拟电厂，主要原因是“收益不明确、技术运维难、出力偏差风险大”。二是现有激励方式单一化，偏重于经济补贴，缺少必要的技术和风险保障措施，在收益分配上过度倾向虚拟电厂运营商，用户得到的回报占比低，仅约 5% ，制约用户参与积极性。

当前对于虚拟电厂的研究大多聚焦于于电厂整体收益优化，针对用户侧储能的激励及分配问题缺乏研究。本文从用户侧储能自身的特性和虚拟电厂的需求出发，建立适合于用户的参与度激励模型和收益分配模型，这对促进虚拟电厂规模化发展以及提升新型电力系统的灵活化都具有现实意义。

二、虚拟电厂模式下用户侧储能参与度的核心影响因素

2.1 影响因素识别与分类

根据市场调研，结合SPSS 回归分析，用户侧储能参与度三大核心影响因素按权重排序如下：

一是收益预期因素 (42%) ，为首要影响因素。当用户对参与虚拟电厂的“度电收益”预期低于0.3 元/kWh时，参与意愿显著下降；目前多数虚拟电厂仅将“现货套利、需求响应补贴”的 30% 分配给用户，用户年均收益不足储能投资的 4% ，低于银行理财收益率。同时，收益受市场价格波动、调度指令频次影响大，部分虚拟电厂存在3 个月以上的收益结算延迟，进一步削弱参与意愿。

二是技术门槛因素 (33% ）。老旧储能设备加装“虚拟电厂调度接口模块”需5000-10000 元/套，占总投资8%-12% ，中小用户难承担；虚拟电厂实时调控需用户具备专业运维能力，但60%居民用户与45%小型商业用户缺乏该能力，另外，还有38%用户担忧数据安全，拒绝深度接入。

三是风险感知因素 (25%) ）。虚拟电厂调度指令与用户用电需求冲突易致出力偏差，80%成本考核被转嫁给用户，单次费用可达数千元；虚拟电厂频繁调度会减少储能寿命，但并无储能设备损耗的补偿。

2.2 影响因素作用机理

根据用户行为理论建立的“影响因素-参与意愿”的作用模型，其机理如下：

利益驱动：通过提高收益水平直接提升用户参与意愿。如当收益水平高于用户心理阈值（常规为年化收益率 ≥6% ）时，其参与意愿显著提升

成本约束：技术门槛通过“成本约束”对参与意愿形成阻碍效应，如技术改造与运维成本每增加 10% ，用户参与率下降 8%-10% ；

信任机制：通过风险补偿措施，降低用户心理防线，如偏差考核兜底能够使用户的参与意愿增加 25% 。

三、虚拟电厂模式下用户侧储能的多维度参与度激励机制

3.1 激励机制设计原则

基于影响因素分析，遵循“精准性、公平性、可持续性”三大原则设计激励机制：

精准性：针对不同用户类型（商业用户、居民用户）与储能规模（ ⩾ 100kWh、<100kWh）制定差异化激励策略；

公平性：平衡虚拟电厂运营商与用户的利益，避免“一方独占收益”或“一方承担全部风险”；

可持续性：激励成本纳入虚拟电厂运营预算，通过“多市场收益反哺”确保机制长期运行。

3.2 三维激励机制具体内容（1）经济激励维度：提升收益吸引力与稳定性

阶梯式收益补贴：根据用户侧储能参与虚拟电厂的“调度响应率”（即实际响应次数/指令次数）设定补贴阶梯：当调度响应率大于等于90%时，额外补贴0.05 元/kWh；当调度响应率介于 80% （含）和90%之间时，补贴0.03 元/kWh；当调度响应率小于 80% ，无补贴。同时，对首次接入虚拟电厂的用户给予“改造补贴”，商业用户补贴改造费用的 50% （最高5000 元），居民用户补贴改造费用的80%（最高2000 元）。

长期收益锁定：与用户签订 3-5 年“收益保障协议”，约定最低年化收益率（商业用户≥6%，居民用户≥5% ），若实际收益未达到上述标准，由虚拟电厂运营商补足差额；同时，推行“月度结算+季度分红”模式，结算周期最长不超过30 天，以此降低用户资金占用成本。

碳减排收益共享：将用户侧储能参与调峰、调频产生的碳减排收益（按0.02 元/kWh 计）的40%分配给用户，如某商业用户年调度电量10 万kWh，则可额外获得8000 元碳收益。

（2）技术支持维度：降低参与技术门槛

免费技术改造与运维：虚拟电厂运营商联合设备厂商，为用户提供“免费接口改造+定期运维”服务，改造内容包括加装远程调度模块、数据加密传输设备；运维频率调整为商业用户每月 1 次，居民用户每季度 1 次，运维成本纳入虚拟电厂运营成本（约占总收益的 5% ）。

轻量化运维平台：开发“用户侧储能运维APP”，具备“一键故障报修、实时状态监控、调度指令可视化”功能，居民用户通过手机即可完成运维操作；为商业用户提供“云运维服务”，VPP 技术团队远程诊断设备故障，响应时间≤2 小时。

数据安全保障：采用“边缘计算+区块链”技术，用户隐私数据在本地加密处理，仅将调度所需的“充放电功率”数据上传至VPP 平台；区块链记录数据传输轨迹，确保数据不可篡改，消除用户数据泄露担忧。

（3）风险保障维度：降低用户风险感知

偏差考核风险共担：可设立“偏差考核基金”，由虚拟电厂运营商和电网企业按 7:3 比例出资金，当用户执行虚拟电厂调度指令出现出力偏差时，基金承担 70%考核金额，用户仅承担 30% ，而若因用户自身原因（例如用户未提前向虚拟电厂及虚拟电厂运营商报备有关厂站内出现设备故障等信息）发生偏差，则全部由用户自行承担责任，即实现“责任共担、奖惩分明”。

设备损耗补偿：依据储能充放电循环次数计算损耗补偿。锂电储能损耗补偿按 100 次循环补偿 0.1 元/kWh（折算循环寿命3000 次），铅酸储能损耗补偿按50 次循环补偿0.08 元/kWh 计算。补偿资金从虚拟电厂辅助服务收益中支出，按季支付。

应急供电保障：当电网停电或者虚拟电厂调度导致用户不能正常使用电网电时，提供给用户“应急供电支持”服务：保障商业用户的应急供电关键负荷(比如服务器、应急照明 1≥4 小时，保障居民用户的供电基本生活负荷(比如冰箱、照明)≥2 小时；且由此产生的应急供电成本全部由虚拟电厂承担。

3.3 差异化激励策略

根据不同类型的用户去制定激励侧重点，这样才能保证获得最好的激励效果。

对于商业用户来说（储能规模 Q 100kWh），重点在于“长期收益锁定+碳减排收益共享”“定制化调度方案”，以保证储能不能同商业用户的用电高峰时段重叠（如商场错峰在10:00—22:00，储能电池放电），否则对于商业用户的经营造成不良影响。

对于居民用户来说（储能规模为 100kWh），主要考虑“免费技术改造+轻量化运维”，针对居民用户的参与操作简便，只要签订了协议，并愿意配合完成安装，剩下的就是“零操作、零维护”的参与到虚拟电厂中。

四、虚拟电厂模式下用户侧储能的收益分配模型

4.1 收益构成与成本分摊

首先明确VPP 聚合用户侧储能的收益与成本构成，为分配模型奠定基础：

（1）总收益来源（按占比排序）

辅助服务收益：占总收益的 45% ，包括调频收益（0.3-0.5 元/kWh）、调峰收益（0.2 元/kWh），由电网公司支付；

现货市场收益：占总收益的 30% ，通过“低谷充电、高峰放电”赚取价差，如峰谷电价差 0.8 元/kWh，每kWh 收益0.5-0.6 元（扣除充放电损耗）；

需求响应收益：占总收益的 15% ，电网公司对用户侧储能参与负荷削减的补贴（0.2-0.4 元/kWh）

4.碳减排收益：占总收益的 10% ，按年碳减排量 0.8tCO₂/MWh ）与碳价（60 元/tCO₂）计算，约 0.048 元/kWh。

（2）总成本构成

激励成本：占总成本的 50% ，包括经济补贴、改造补贴、损耗补偿；

运营成本：占总成本的 30% ，包括平台维护、技术人员薪酬、设备运风险成本：占总成本的 20% ，包括偏差考核基金、应急供电成本。

4.2 基于改进Shapley 值法的收益分配模型

传统Shapley 值法仅考虑“资源贡献度”，未兼顾“风险承担、投入成本”，本文引入“风险系数、成本系数”对其改进，构建公平型收益分配模型。

（1）收益分配主体与权重确定

分配主体包括三类：VPP 运营商（A）、用户侧储能所有者（B）、电网公司（C），各主体的分配权重由“ 贡 献 度 系 数 （ α ） 、 风 险 系 数 (β) 、 成 本 系 数 (γ) ” 共 同 决 定 ， 权 重 公 式 为 ：

（2）关键系数计算

贡献度系数 Ξ(Λ_α) ：

VPP 运营商（ α_αA) ：按平台聚合的储能容量占比计算，若聚合1000kWh 储能，运营商贡献度为1（基础值）；用户侧储能所有者 (α_B) ）：按用户储能容量占总聚合容量的比例计算，如某用户储能 100kWh，αB=100/1000=0.1；

电网公司 (_αC) ）：按电网提供的辅助服务定价与市场通道支持计算，取固定值0.3。

风险系数 Ξ(Λ_β)

VPP 运营商（ β_βA) ）：承担偏差考核基金 70% ，风险系数取0.7；

用户侧储能所有者（ Ξ_βΛB) ）：承担偏差考核 30% ，风险系数取0.3；

电网公司（ _βC) ）：承担偏差考核基金 30% ，风险系数取0.3。

成本系数 (γ) ：

VPP 运营商 (γ_A) ）：承担运营成本 30%⋅ +激励成本 50%=80% ，成本系数取0.8；

用户侧储能所有者 (∇γ_B) ）：承担储能设备投资成本（按初始投资的 10%/ 年折旧），成本系数取0.5；

电网公司 (∇_γC) ）：承担风险成本 20% ，成本系数取0.2。

（3）分配模型应用示例

以某VPP 项目为例，总净收益100 万元，三类主体的系数与权重计算如下：

若该VPP 聚合100 个类似用户（每个用户\alpha_B=0.01），则用户总分配收益15 万元，平均每个用户1.5万元，较传统Shapley 值法（用户分配占比 10% ）提升 50% ，显著提升用户积极性。

结论与展望

1 研究结论

本文就虚拟电厂模式下用户侧储能的参与度激励和收益分配问题，经过理论分析、模型构建和实例检验，得出以下结论：

1.参与度的影响因素具有层级性。收益预期（占比 42% ）是首要驱动因素；技术门槛（占比 33% ）通过其对参与意愿形成“成本约束”，风险感知 (25% ）通过“信任调节”影响参与意愿，三者共同构成用户参与决策的核心逻辑，为激励机制设计提供精准靶点。

2.通过“经济激励+技术支持+风险保障”三维激励体系提高居民与企业参与度可有效缓解居民“收益低、门槛高、风险大”以及企业参与意愿低等痛点，案例中用户参与率从 35% 提升至 78% ，调度响应率从65%升至92% ，验证了机制的有效性。

参考文献

[1] 王丹, 张粒子,李美成. 虚拟电厂用户侧储能参与度影响因素及激励策略[J]. 中国电机工程学报,2024(06):2135-2146.

[2]刘自发,陈星莺,赵静.基于改进 Shapley 值的虚拟电厂用户侧储能收益分配模型[J].电力系统自动化,2023(18):178-186.