未來電力系統(tǒng)儲能新形態(tài)的研究與展望
——云儲能

李烽

國網(wǎng)南通供電公司，江蘇 南通 226006

考慮到傳統(tǒng)的燃煤發(fā)電帶來的污染嚴(yán)重以及燃料資源有限，國家將目光放在可再生能源發(fā)電上。因此太陽能、風(fēng)電、潮汐能等新能源的出現(xiàn)，帶來的發(fā)電量越來越多。可再生能源發(fā)電具有很大間歇性，這就導(dǎo)致電力系統(tǒng)實時電價存在很大波動，為了平衡電價，電網(wǎng)需要借助儲能進(jìn)行調(diào)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，有人提出“云儲能”的理念，基于儲能設(shè)施共享的云儲能將是未來電力發(fā)展的方向。

1 云儲能的基本商業(yè)模式

云儲能的儲能商業(yè)模式主要要素如圖1所示。

圖1 云儲能基本商業(yè)模式要素

其中，云儲能的價值主張是“共享”。通過用戶共享儲存的能源而提高能源利用率，降低用電綜合成本，滿足用戶日益增長的能量需求；消費者目標(biāo)群體，包括家庭用戶和小商業(yè)用戶，這兩類用戶數(shù)量巨大，但需求較小，更有利于云儲能的開發(fā)；營銷渠道，為售電商或節(jié)能服務(wù)公司，建立線上線下雙重營銷渠道；客戶關(guān)系，屬于互惠互利，云儲能為客戶提供優(yōu)質(zhì)價低的儲能，同時通過提供儲能服務(wù)盈利，緩解電力系統(tǒng)供需不平衡的壓力；資源配置，集中式和分布式，所有者為用戶或者電網(wǎng)，租賃使用；核心能力，通過數(shù)據(jù)分析、通信和預(yù)測等工作聚攏能源和用戶，實現(xiàn)規(guī)模效益；服務(wù)流程，由供應(yīng)商調(diào)研技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息決定服務(wù)價格，用戶根據(jù)這個價格和自己的實際需求購買云端電池容量，供應(yīng)商再根據(jù)用戶的需求分布集中建設(shè)儲能設(shè)備和調(diào)撥能源；結(jié)算方法，用戶向供應(yīng)商支付能源服務(wù)費，獲取用電權(quán)利，控制其充電的費用按照實施電價收費，支付給供應(yīng)商；成本結(jié)構(gòu)，包括投資成本和運行成本，收入結(jié)構(gòu)，用戶支付的儲能服務(wù)費用；利潤來源，出售儲能服務(wù)在時間上的互補(bǔ)性獲取的收益，用戶繳納的云儲能服務(wù)費；裂變模式，電能、天然氣、熱能等。

2 云儲能投資與規(guī)劃

云儲能供應(yīng)商提供云儲能服務(wù)的前提是準(zhǔn)確掌握自身需要投資和建設(shè)的儲能設(shè)施種類和容量。據(jù)此，供應(yīng)商需做好兩手準(zhǔn)備，一是對用戶使用云儲能服務(wù)的實際需求進(jìn)行科學(xué)預(yù)估。具體來講，可以根據(jù)這三個條件建立系統(tǒng)模型，以用戶年度綜合投資和用電成本最小化為目標(biāo)，借此模型篩選出目標(biāo)客戶，以此為提供云儲能服務(wù)的重點對象和基礎(chǔ)。另外，要合理設(shè)定提供的儲能服務(wù)最大值，在此基礎(chǔ)上提供科學(xué)的儲能量，保證滿足用戶需求且不會造成浪費。

二是基于上述預(yù)估做出儲能設(shè)施優(yōu)化投資決策，需要滿足三個基本條件：用戶儲能需求，合理利用多樣化的儲能技術(shù)降低投資成本。云儲能供應(yīng)商的投資容量是考慮所有用戶的放電需求及用電需求做出的決策，可能比用戶實際需求高，也可能比用戶實際需求低。云儲能供應(yīng)商需要實施最優(yōu)的儲能技術(shù)和容量，來達(dá)到以最小成本最大化滿足用戶需求的目標(biāo)。

因為用戶放電需求并非一成不變的，而是存在尖峰和低谷。對于用戶的尖峰放電需求，云儲能供應(yīng)商可以為此提供保障，也就是投資儲能滿足用戶尖峰的放電需求，也可以通過在尖峰時刻向電網(wǎng)購買電能的方式來滿足用戶的尖峰需求。相對來說，后一種辦法可以節(jié)約投資成本，提高儲能裝置利用率。

云儲能供應(yīng)商需要借助多種儲能技術(shù)為用戶提供性價比更高的儲能服務(wù)，比如說功率型儲能技術(shù)（超級電容等），可滿足用戶放電需求波動較大的時候；能量型儲能技術(shù)（液流電池等），可用于支持用戶放電需求比較平穩(wěn)的階段。這些技術(shù)的應(yīng)用對于滿足用戶不同形式儲能需求和降低投資成本具有重要意義。

需要注意的是，云儲能供應(yīng)商所做的準(zhǔn)備工作并不是單向直接的過程，因為儲能設(shè)施開展的充放電過程會逐漸降低其使用壽命，再加上儲能設(shè)施可能出現(xiàn)損壞等事故，這就會影響投資成本。儲能設(shè)施壽命的變化會反過來影響用戶的儲能服務(wù)費，使其決定是否購買云儲能服務(wù)。

3 云儲能的運行及未來發(fā)展

3.1 運行

云儲能供應(yīng)商最關(guān)鍵的工作是在成本最小化理念上，在實際運行過程中滿足用戶的儲能服務(wù)需求。這是云儲能運行的根本任務(wù)，而要想實現(xiàn)這兩個任務(wù)，需要對運行進(jìn)行優(yōu)化，包括日前優(yōu)化和模型預(yù)測控制。云儲能供應(yīng)商進(jìn)行日前優(yōu)化依靠的是對用戶儲能需求的科學(xué)預(yù)測，根據(jù)未來一天的預(yù)測值進(jìn)行提供服務(wù)的決策，也就是提前一天做好提供云儲能服務(wù)的安排；而對于用戶儲能需求的預(yù)測是通過日前運行優(yōu)化模型來獲得下一日的儲能設(shè)施充電和放電策略；日前優(yōu)化策略的實施，可以協(xié)調(diào)不同儲能設(shè)施之間的供能能力，實現(xiàn)最優(yōu)配比。

云儲能供應(yīng)商還需要考慮的一個問題是儲能裝置的特點，也就是每一類儲能裝置的功率，比如使用的某個儲能裝置的充放電功率不能超過該裝置可允許的功率容量最大值，儲能裝置所儲存的實際電量既不能低于最小服務(wù)需求電量也不能高于裝置最大容量等。

另外，云儲能運行還會受到很多因素的影響而導(dǎo)致儲能效果不固定，因此運行時只需要對相近的時間段進(jìn)行預(yù)測才可以得到準(zhǔn)確率相對較高的預(yù)測結(jié)果。為了提高云儲能應(yīng)對能力的靈活性，云儲能供應(yīng)商可以借助信息技術(shù)收集大量信息，制作復(fù)雜的決策模型，借此利用更多的電價、負(fù)荷等預(yù)測信息，做出更科學(xué)的決策結(jié)果[1]。

3.2 展望

云儲能模式是共享經(jīng)濟(jì)在用戶側(cè)儲能領(lǐng)域中的一種探索，在信息技術(shù)和共享理念越來越被接受的將來，必將占據(jù)一席之地。借助云儲能技術(shù)，電網(wǎng)可將分散的分布式儲能集中起來，組成規(guī)模化的儲能電站，未來可以更傾向于聚合使用分布式的儲能資源的研究，增加儲能資源的來源和利用率。云儲能的出現(xiàn)還將促進(jìn)用戶側(cè)分布式可再生能源的投資并網(wǎng)與就地消納，研究如何形成大規(guī)模云儲能的未來電力系統(tǒng)形態(tài)。在這里，儲能設(shè)施的分布點以及用戶對儲能的需求會對現(xiàn)在的電網(wǎng)分布造成一定影響。此外，未來云儲能面對的能源可能會涉及多能源系統(tǒng)，包括儲熱、儲氣、儲氫等。

4 結(jié)語

云儲能是基于共享能源產(chǎn)生的未來電網(wǎng)系統(tǒng)的一種形態(tài)模式，在共享理念為人們提供很大便利的背景下，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。