未来电力系统储能新形态的研究与展望——云储能

李烽

国网南通供电公司，江苏 南通 226006

考虑到传统的燃煤发电带来的污染严重以及燃料资源有限，国家将目光放在可再生能源发电上。因此太阳能、风电、潮汐能等新能源的出现，带来的发电量越来越多。可再生能源发电具有很大间歇性，这就导致电力系统实时电价存在很大波动，为了平衡电价，电网需要借助储能进行调节。随着科学技术的进步，有人提出“云储能”的理念，基于储能设施共享的云储能将是未来电力发展的方向。

1 云储能的基本商业模式

云储能的储能商业模式主要要素如图1所示。

图1 云储能基本商业模式要素

其中，云储能的价值主张是“共享”。通过用户共享储存的能源而提高能源利用率，降低用电综合成本，满足用户日益增长的能量需求；消费者目标群体，包括家庭用户和小商业用户，这两类用户数量巨大，但需求较小，更有利于云储能的开发；营销渠道，为售电商或节能服务公司，建立线上线下双重营销渠道；客户关系，属于互惠互利，云储能为客户提供优质价低的储能，同时通过提供储能服务盈利，缓解电力系统供需不平衡的压力；资源配置，集中式和分布式，所有者为用户或者电网，租赁使用；核心能力，通过数据分析、通信和预测等工作聚拢能源和用户，实现规模效益；服务流程，由供应商调研技术经济信息决定服务价格，用户根据这个价格和自己的实际需求购买云端电池容量，供应商再根据用户的需求分布集中建设储能设备和调拨能源；结算方法，用户向供应商支付能源服务费，获取用电权利，控制其充电的费用按照实施电价收费，支付给供应商；成本结构，包括投资成本和运行成本，收入结构，用户支付的储能服务费用；利润来源，出售储能服务在时间上的互补性获取的收益，用户缴纳的云储能服务费；裂变模式，电能、天然气、热能等。

2 云储能投资与规划

云储能供应商提供云储能服务的前提是准确掌握自身需要投资和建设的储能设施种类和容量。据此，供应商需做好两手准备，一是对用户使用云储能服务的实际需求进行科学预估。具体来讲，可以根据这三个条件建立系统模型，以用户年度综合投资和用电成本最小化为目标，借此模型筛选出目标客户，以此为提供云储能服务的重点对象和基础。另外，要合理设定提供的储能服务最大值，在此基础上提供科学的储能量，保证满足用户需求且不会造成浪费。

二是基于上述预估做出储能设施优化投资决策，需要满足三个基本条件：用户储能需求，合理利用多样化的储能技术降低投资成本。云储能供应商的投资容量是考虑所有用户的放电需求及用电需求做出的决策，可能比用户实际需求高，也可能比用户实际需求低。云储能供应商需要实施最优的储能技术和容量，来达到以最小成本最大化满足用户需求的目标。

因为用户放电需求并非一成不变的，而是存在尖峰和低谷。对于用户的尖峰放电需求，云储能供应商可以为此提供保障，也就是投资储能满足用户尖峰的放电需求，也可以通过在尖峰时刻向电网购买电能的方式来满足用户的尖峰需求。相对来说，后一种办法可以节约投资成本，提高储能装置利用率。

云储能供应商需要借助多种储能技术为用户提供性价比更高的储能服务，比如说功率型储能技术（超级电容等），可满足用户放电需求波动较大的时候；能量型储能技术（液流电池等），可用于支持用户放电需求比较平稳的阶段。这些技术的应用对于满足用户不同形式储能需求和降低投资成本具有重要意义。

需要注意的是，云储能供应商所做的准备工作并不是单向直接的过程，因为储能设施开展的充放电过程会逐渐降低其使用寿命，再加上储能设施可能出现损坏等事故，这就会影响投资成本。储能设施寿命的变化会反过来影响用户的储能服务费，使其决定是否购买云储能服务。

3 云储能的运行及未来发展

3.1 运行

云储能供应商最关键的工作是在成本最小化理念上，在实际运行过程中满足用户的储能服务需求。这是云储能运行的根本任务，而要想实现这两个任务，需要对运行进行优化，包括日前优化和模型预测控制。云储能供应商进行日前优化依靠的是对用户储能需求的科学预测，根据未来一天的预测值进行提供服务的决策，也就是提前一天做好提供云储能服务的安排；而对于用户储能需求的预测是通过日前运行优化模型来获得下一日的储能设施充电和放电策略；日前优化策略的实施，可以协调不同储能设施之间的供能能力，实现最优配比。

云储能供应商还需要考虑的一个问题是储能装置的特点，也就是每一类储能装置的功率，比如使用的某个储能装置的充放电功率不能超过该装置可允许的功率容量最大值，储能装置所储存的实际电量既不能低于最小服务需求电量也不能高于装置最大容量等。

另外，云储能运行还会受到很多因素的影响而导致储能效果不固定，因此运行时只需要对相近的时间段进行预测才可以得到准确率相对较高的预测结果。为了提高云储能应对能力的灵活性，云储能供应商可以借助信息技术收集大量信息，制作复杂的决策模型，借此利用更多的电价、负荷等预测信息，做出更科学的决策结果[1]。

3.2 展望

云储能模式是共享经济在用户侧储能领域中的一种探索，在信息技术和共享理念越来越被接受的将来，必将占据一席之地。借助云储能技术，电网可将分散的分布式储能集中起来，组成规模化的储能电站，未来可以更倾向于聚合使用分布式的储能资源的研究，增加储能资源的来源和利用率。云储能的出现还将促进用户侧分布式可再生能源的投资并网与就地消纳，研究如何形成大规模云储能的未来电力系统形态。在这里，储能设施的分布点以及用户对储能的需求会对现在的电网分布造成一定影响。此外，未来云储能面对的能源可能会涉及多能源系统，包括储热、储气、储氢等。

4 结语

云储能是基于共享能源产生的未来电网系统的一种形态模式，在共享理念为人们提供很大便利的背景下，具有十分广阔的应用前景。