金融租赁模式下共享储能的多方收益分配

《Journal of Energy Storage》：Multi-party benefit allocation for shared energy storage under financial lease model

　　

为应对工业园区在独立建设模式下储能系统投资成本高、设备利用率低等挑战，本研究考察了金融租赁（financial lease）模式下共享储能的多方协作商业模式。研究提出了一种改进的Shapley值方法，用于在多个参与主体之间分配收益。首先，在系统规划层面，建立了考虑规模经济的储能投资成本模型，并采用双层优化（bi-level optimization）方法，从园区综合能源系统视角确定共享储能电站的技术—经济最优容量。其次，在收益分配层面，将金融租赁主体引入为合作联盟中的内生参与者，构建了由储能运营商、用户群体和金融租赁公司组成的三方合作博弈框架。所提出的改进Shapley值方法综合考虑了各方对收益提升的贡献以及风险承担水平，从而保证分配结果的公平性。最后，案例研究表明，该方法能够有效协调利益相关方诉求，确保每一参与方获得的收益均高于任一双边合作情形，进而显著增强商业联盟的稳定性。本研究为共享储能的商业化发展提供了理论支持与实践路径。

《Journal of Energy Storage》发表的这篇论文聚焦于金融租赁模式下共享储能（Shared Energy Storage, SES）商业化推进过程中最关键的两个问题：一是共享储能容量如何在园区综合能源系统层面实现技术经济最优配置，二是在引入金融租赁公司之后，储能运营商、用户群体与金融租赁公司之间如何实现兼顾效率与公平的收益分配。研究背景在于，随着低碳能源转型加快，工业园区用户侧风电与光伏渗透率不断提升，但可再生能源发电具有间歇性和波动性，这使得储能系统成为保障供电可靠性和提升新能源消纳水平的重要支撑。然而，传统“用户各自独立建设储能”的模式通常面临初始投资大、设备利用率偏低、容量配置冗余等突出问题，制约了储能的大规模部署。共享储能通过资源整合和集中运营，能够在多个用户之间共享储能服务，从而降低单位投资成本并提高设备利用效率，但其前期资本需求依然较高，商业推广仍受融资约束影响。因此，围绕共享储能建立可持续商业模式，并形成兼顾多主体利益的收益分配机制，成为该领域亟需解决的现实问题。

现有研究已经从第三方投资、两部制电价、能源管理合同（EMC）以及金融租赁等不同商业模式出发，对储能项目的经济性开展了分析。相比其他模式，金融租赁能够将高额资本性支出转化为稳定的长期现金流支出，实现资产所有权与使用权分离，因而在储能投资中具有独特优势。尽管已有研究关注了金融租赁在储能项目中的融资成本优化和项目可行性评价，但对于金融租赁公司、共享储能运营商以及用户群体三方之间的内在利益协调与收益分配机制，讨论仍较为有限。与此同时，在共享储能收益分配研究中，博弈论方法已被广泛使用。非合作博弈适合分析运营商与用户之间的定价和策略互动，但可能无法充分挖掘共享储能的协同收益；合作博弈能够提升整体经济最优水平，其中Shapley值因可依据边际贡献进行分配而被频繁采用。近年来，虽然部分研究通过校正因子改进了传统Shapley值方法，但主要集中于技术和运行层面的贡献刻画，尚不足以反映金融租赁引入后各主体在收益创造与金融风险承担上的差异。基于此，该研究提出将分配逻辑从单纯的“运行贡献分配”转向“风险—收益匹配分配”，以更准确体现三类主体的真实贡献。

围绕上述问题，研究人员构建了一个分两阶段展开的研究框架。首先，在规划与运行层面，建立共享储能双层最优配置模型，作为后续收益分配的技术经济基础；其次，在收益分配层面，构建包含金融租赁公司的三方内生合作博弈模型，并设计改进Shapley值分配方法，以实现更公平、更具激励相容性的利益分配。研究最终得出结论：在金融租赁模式下，将金融租赁公司纳入共享储能合作联盟，并采用同时考虑收益增长贡献和风险承担水平的改进Shapley值方法，能够使各参与方获得优于双边合作情形的收益结果，显著提升联盟稳定性，并为共享储能商业化提供具有现实可操作性的路径。

研究所采用的主要技术方法可概括为以下几个方面。首先，建立考虑规模经济的储能投资成本模型，并结合基于吞吐量的电池退化成本模型，以提高容量规划对真实项目经济性的刻画能力。其次，采用双层优化（bi-level optimization）方法，从园区综合能源系统视角对共享储能进行容量配置与运行协同优化。再次，在收益分配层面构建三方合作博弈框架，将金融租赁公司由外生融资方转化为内生合作成员。最后，在Shapley值基础上引入收益增长贡献和风险承担水平两个校正因子，形成改进Shapley值分配方法，并通过案例仿真进行验证。案例系统包含1家金融租赁公司、1家共享储能运营商以及3个微电网用户，用户负荷与可再生能源出力数据参考既有文献，其中A用户配置光伏（PV），B和C用户配置风电。

SES system architecture under the financial lease model
论文首先给出了金融租赁模式下共享储能系统的运行架构。该架构中，共享储能系统由专业共享储能运营商负责投资、建设和运营，但在建设阶段采用金融租赁方式降低初始投资压力。具体而言，金融租赁公司作为出租人，购买承租人指定供应商的设备并将其出租给承租人使用。该设计的核心意义在于，将共享储能项目中的融资问题嵌入系统运行与收益分配框架内部，而不再仅将融资成本视为外部给定参数。由此，金融租赁公司不只是提供资金支持的外部主体，而成为需要与运营商、用户共同分享合作收益并承担相应风险的联盟成员。这为后续建立三方合作博弈模型奠定了制度基础，也体现出论文相较传统双边“运营商—用户”分析框架的重要拓展。

Shared energy storage modeling
在共享储能建模部分，研究人员依据系统架构提出了整体研究框架，其中第一阶段为共享储能的双层最优配置。该部分的目标是从园区级综合能源系统视角，求解共享储能系统的最优规划与运行问题。研究将储能投资成本中的规模经济因素纳入模型，说明随着容量扩大，单位投资成本并非恒定不变，而可能呈现下降趋势；同时引入基于吞吐量的电池退化成本，用于反映储能在充放电运行中的磨损与寿命消耗。通过这些更贴近实际的成本建模方式，论文增强了规划结果与真实工程经济之间的一致性。双层优化框架的作用在于，在系统层面综合考虑共享储能容量配置及其运行收益，使后续用于分配的“合作剩余”建立在较为扎实的技术经济最优基础之上。换言之，研究并非直接在抽象收益上讨论分配公平，而是首先通过优化模型确定共享储能在园区中的最优物理配置和经济边界。

Benefit allocation mechanism for SES under financial lease model
在完成共享储能最优配置之后，论文进一步转向金融租赁模式下的收益分配机制。研究指出，即使技术上已经求得共享储能的最优容量，前期投资规模依然可能成为商业落地的瓶颈，因此有必要通过外部融资方案缓解资金约束。在这一背景下，研究构建了由金融租赁公司、共享储能运营商和用户群体组成的三方合作联盟，并在此基础上设计收益分配方法。相较于传统仅分析运营商与用户之间利益关系的双边模型，该研究将金融租赁公司内生化，使其不仅参与资金供给，而且参与合作收益分享与风险分担。研究提出的改进Shapley值方法，以经典Shapley值为基础，同时引入收益增长贡献和风险承担水平两个校正维度。前者用于反映不同主体在促进联盟总收益提升方面的作用，后者用于刻画不同主体承担金融风险和经营风险的程度。通过这种处理，收益分配不再只依据静态边际贡献，而是转向兼顾价值创造与风险吸收的综合评价机制。论文认为，这种分配方式更符合金融租赁参与下共享储能联盟的实际经济关系，也更有助于增强各方合作意愿与长期稳定性。

Basic system parameters
在案例分析部分，研究设置了一个包含1家金融租赁公司、1家共享储能运营商和3个微电网用户的仿真系统。各微电网用户均与共享储能系统直接连接，但用户之间彼此不直接连接。用户A配置光伏发电设施，用户B和用户C配置风力发电设施，负荷与可再生能源出力数据参考相关文献。该案例设计体现出典型园区多用户共享储能场景，有利于检验所提方法在多主体异构能源结构下的适用性。根据论文摘要所报告的结果，案例研究表明，所提出方法能够有效协调各利益相关方之间的关系，使得每个参与主体在三方合作中的收益均高于任意双边合作情形。这说明将金融租赁公司纳入联盟并采用改进Shapley值分配后，联盟整体不仅实现了更高水平的协同收益，而且在个体激励层面也更具可接受性。研究据此验证了三方合作结构在共享储能商业模式中的经济必要性和可行性。

从全文讨论逻辑看，论文的核心贡献体现在三个层面。第一，在规划层面，通过将规模经济和电池退化成本纳入共享储能双层优化模型，提高了最优配置结果的现实性。第二，在机制层面，研究突破了传统双边收益分配框架，将金融租赁主体由外部融资者转化为联盟内生参与者，构建起面向共享储能商业场景的三方合作博弈结构。第三，在方法层面，改进Shapley值方法将收益增长贡献与风险承担水平共同纳入校正因子，实现了从“边际运行贡献分配”向“风险—收益匹配分配”的转变。该思路既保留了经典Shapley值强调公平性的优点，也更契合金融租赁模式下多主体协同的实际需求。论文的理论意义在于，为共享储能与金融工具深度耦合场景下的收益分配研究提供了新框架；实践意义在于，为工业园区共享储能项目的商业化运营和长期联盟稳定提供了可借鉴路径。

研究结论部分可概括翻译如下：为解决园区级共享储能系统在引入金融租赁机制后的经济配置与公平收益分配问题，研究在共享储能容量优化基础上，提出了基于改进Shapley值的多方收益分配框架，并通过详细案例仿真验证了该方法的有效性与适用性。研究表明，所提方法能够在共享储能运营商、用户群体和金融租赁公司之间实现更合理的收益分配；与双边合作情形相比，三方合作联盟中的各参与主体均可获得更高收益；该方法能够有效协调多主体利益关系，增强商业联盟稳定性，并为共享储能的商业化发展提供理论支持和实践路径。