Energy storage systems (ESSs) have been considered to be an effective solution to reduce the spatial and temporal imbalance between the stochastic energy generation and the demand. To effectively utilize an ESS, an approach of jointly sharing and operating an ESS has been proposed in a conceptual way. However, there is a lack of analytic approaches designed to optimize the operation of such a system considering interactions among users in a game theoretic perspective. In this study, we propose the energy capacity trading and operation (ECTO) game where each agent determines two actions, capacity trading, and the 24-hour ahead charging-discharging scheduling with the capacity that will be assigned, to minimize the energy operation cost. We then propose a distributed optimization strategy to find a generalized Nash equilibrium for the proposed ECTO game. Simulation studies show that when optimally operated, a shared ESS can decrease both the total energy operating cost and the peak-to-average ratio of the energy for the entire grid compared to the conventional ESS control strategy without ESS sharing.
에너지 저장 시스템은 에너지 수요와 생산 사이의 시/공간적 불균형을 효과적으로 줄여준다. 이런 에너지 저장 시스템을 효과적으로 활용하기 위해 에너지 저장 시스템을 공유하고, 공동으로 운영하는 방법이 제안되었다. 그러나 게임 이론적 관점에서 사용자들 간의 상호 작용을 고려한 공유 에너지 저장 시스템 최적화에 대한 연구가 부족하다. 따라서 본 연구에서는 각 사용자가 에너지 비용을 최소화하기 위해 저장 용량을 거래하고, 할당된 용량을 바탕으로 앞으로 24시간 충전과 방전 계획을 정하는 게임을 제시하였다. 그리고 제시한 게임에 대한 일반화된 내쉬 균형을 찾기 위한 분산 최적화 전략을 제안했다. 시뮬레이션 연구에 따르면 최적 운영시 공유 에너지 저장 시스템이 개별 에너지 저장 시스템보다 전체 에너지 운영 비용과 첨두 전력 대 평균 전력비를 모두 줄일 수 있다는 사실을 알 수 있다.
