中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
1.研究背景
在“30·60碳目標(biāo)”的發(fā)展指引下，儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的作用將不斷凸顯。然而，盡管系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能的需求與日俱增，但總體看來(lái)，儲(chǔ)能的規(guī)模化應(yīng)用仍面臨投資回收路徑不清晰等問(wèn)題。為此，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界已愈發(fā)關(guān)注儲(chǔ)能投資與應(yīng)用模式的創(chuàng)新。近年來(lái)，“共享經(jīng)濟(jì)”模式的出現(xiàn)為儲(chǔ)能應(yīng)用提供了新的思路，并催生出一種新型儲(chǔ)能投資與應(yīng)用模式——“云儲(chǔ)能”模式。云儲(chǔ)能模式將原本分散在系統(tǒng)各處的多類型儲(chǔ)能裝置集中到云端，用云端的虛擬儲(chǔ)能容量來(lái)代替儲(chǔ)能用戶的實(shí)體儲(chǔ)能，并實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能資源共享。云儲(chǔ)能模式為突破我國(guó)儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用的瓶頸提供了新的解決思路，被認(rèn)為有望成為未來(lái)電網(wǎng)中的儲(chǔ)能應(yīng)用新形態(tài)。2022年2月22日，國(guó)家發(fā)改委、能源局印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，文件提出：“創(chuàng)新新型儲(chǔ)能商業(yè)模式，探索共享儲(chǔ)能、云儲(chǔ)能、儲(chǔ)能聚合等商業(yè)模式應(yīng)用”。標(biāo)志著以云儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能商業(yè)模式將逐漸由概念走向?qū)嶋H。然而，當(dāng)前云儲(chǔ)能模式仍主要關(guān)注對(duì)電力儲(chǔ)能資源的整合與復(fù)用。受限于當(dāng)前電力儲(chǔ)能資源依舊高昂的價(jià)格，現(xiàn)有云儲(chǔ)能模式中，電力儲(chǔ)能資源復(fù)用所釋放出的紅利依然難以滿足電力用戶對(duì)“儲(chǔ)能平價(jià)使用”的全部期待。為了，仍需探索能夠進(jìn)一步降低儲(chǔ)能使用成本的“新型”云儲(chǔ)能模式。
2.論文所解決的問(wèn)題與意義
在能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展浪潮下，“多能源協(xié)同視角”極大地豐富了系統(tǒng)中的儲(chǔ)能資源類型：熱、氣系統(tǒng)內(nèi)包含大量的能量存儲(chǔ)單元，如：供熱系統(tǒng)蓄熱、網(wǎng)管儲(chǔ)氣等；將以上能量存儲(chǔ)元件與熱電機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)、電轉(zhuǎn)氣裝置等能量轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行組合，能夠釋放出可觀的等效儲(chǔ)電能力，形成“廣義儲(chǔ)電資源”。
但是，在當(dāng)前市場(chǎng)與管理模式中，電、熱、氣系統(tǒng)分屬于不同的利益主體，電力系統(tǒng)無(wú)法直接調(diào)配上述廣義儲(chǔ)能資源，使得以上資源成為電力系統(tǒng)眼中的“沉睡型”儲(chǔ)能資源?！霸苾?chǔ)能”模式與“多能源系統(tǒng)”的碰撞與融合為解決以上問(wèn)題提供了新的思路：通過(guò)將熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)作為廣義儲(chǔ)能資源引入到多能源云儲(chǔ)能模式中，為電網(wǎng)提供儲(chǔ)能服務(wù)，一方面可擴(kuò)大電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能資源，降低儲(chǔ)能使用成本；另一方面為電、熱、氣等系統(tǒng)的友好互動(dòng)提供橋梁。
為此，本文提出了一種傳統(tǒng)云儲(chǔ)能的“裂變模式”——面向電力系統(tǒng)的“多能源云儲(chǔ)能”模式。本文對(duì)多能源云儲(chǔ)能模式的基本運(yùn)營(yíng)模式、實(shí)現(xiàn)形式、核心優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了介紹，并對(duì)多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究展望。
3.論文重點(diǎn)內(nèi)容
（1）多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成與基本盈利模式
多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成示意圖如圖1所示。多能源云儲(chǔ)能與傳統(tǒng)云儲(chǔ)能類似，允許多個(gè)用戶以共享的方式使用多個(gè)儲(chǔ)能供應(yīng)商提供的儲(chǔ)能資源。多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)中包含：云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商、儲(chǔ)能供應(yīng)商和儲(chǔ)能用戶三大利益主體。
圖1 多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成與基本運(yùn)營(yíng)模式
云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商是云儲(chǔ)能模式的組織者，其將各處的多類型儲(chǔ)能資源集中和組織起來(lái)，并進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，以更小的成本為用戶提供儲(chǔ)能服務(wù)。云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商主要負(fù)責(zé)兩方面內(nèi)容：首先，其負(fù)責(zé)收集云儲(chǔ)能用戶的多類型儲(chǔ)能需求，并對(duì)參與云儲(chǔ)能模式的多類型儲(chǔ)能裝置進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控；其次，其還負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)云儲(chǔ)能系統(tǒng)中的基本商業(yè)模式。在多能源云儲(chǔ)能模式下，儲(chǔ)能供應(yīng)商不僅包括多類型電力儲(chǔ)能裝置，不同規(guī)模、位置的熱力及燃?xì)庀到y(tǒng)也可以為不同電力系統(tǒng)用戶提供不同類型的儲(chǔ)能服務(wù)。云儲(chǔ)能用戶為儲(chǔ)能服務(wù)的使用者。類似于傳統(tǒng)云儲(chǔ)能模式，多能源云儲(chǔ)能模式下的云儲(chǔ)能用戶可以包括源側(cè)、網(wǎng)側(cè)和荷側(cè)的各類型用戶。例如：針對(duì)源側(cè)新能源廠站的應(yīng)用需求，廠站附近的熱力或燃?xì)庀到y(tǒng)可作為廣義儲(chǔ)能資源為其提供棄風(fēng)光回收、調(diào)峰等服務(wù)；針對(duì)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需求，“區(qū)域級(jí)”熱力和燃?xì)庀到y(tǒng)可作為廣義儲(chǔ)能資源配合系統(tǒng)調(diào)度，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本；針對(duì)園區(qū)的新能源消納需求，“園區(qū)級(jí)”熱力或燃?xì)庀到y(tǒng)可配合新能源出力與負(fù)荷需求，提升園區(qū)新能源消納水平、降低園區(qū)用電成本等。
（2）多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)形式
多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)示意圖如圖2所示。多能源云儲(chǔ)能模式中利益主體眾多，甚至跨越多個(gè)能源系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)多類型（廣義）儲(chǔ)能公平、合理地協(xié)同調(diào)控，需要構(gòu)建面向多能源云儲(chǔ)能模式的云儲(chǔ)能調(diào)控平臺(tái)。該平臺(tái)可通過(guò)無(wú)線或有線通信傳輸?shù)姆绞?，接收不同云?chǔ)能用戶的儲(chǔ)能使用需求；同時(shí)，若該多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)還有“網(wǎng)側(cè)”儲(chǔ)能服務(wù)需求或需要借助電網(wǎng)的輸電通道，則還需要通過(guò)有安全加密的內(nèi)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與電力系統(tǒng)調(diào)控中心連接，并接受電網(wǎng)調(diào)度中心的儲(chǔ)能需求指令以及調(diào)度信息。
圖2 多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)示意圖
（3）多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心優(yōu)勢(shì)
傳統(tǒng)云儲(chǔ)能模式的經(jīng)濟(jì)收益主要來(lái)源于以下兩個(gè)方面：
1）儲(chǔ)能復(fù)用：用戶在儲(chǔ)能使用需求上具有時(shí)間互補(bǔ)性，該特性使得儲(chǔ)能復(fù)用情況下的總儲(chǔ)能配置容量低于用戶自行配置儲(chǔ)能時(shí)的容量總和，從而降低儲(chǔ)能的使用成本。
2）投資的規(guī)模效益：儲(chǔ)能投資具有規(guī)模效益，其主要指隨著儲(chǔ)能總?cè)萘康脑黾?，單位?chǔ)能容量的投資成本具有下降趨勢(shì)；在云儲(chǔ)能模式下，通過(guò)整合多用戶的儲(chǔ)能需求，投資大容量的儲(chǔ)能裝置，從而降低單位儲(chǔ)能的投資成本。
相比于傳統(tǒng)云儲(chǔ)能模式，多能源云儲(chǔ)能具有以下2項(xiàng)額外的優(yōu)勢(shì)與特色：
1）進(jìn)一步盤活了系統(tǒng)中的“沉睡”儲(chǔ)能資源，從而進(jìn)一步降低了電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能使用成本：在“多能源云儲(chǔ)能”模式中，熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)等均能夠成為服務(wù)于電力系統(tǒng)的廣義儲(chǔ)能資源，其潛在可調(diào)度儲(chǔ)能容量巨大；然而，電、氣、熱系本質(zhì)上屬于不同的利益主體，由于缺乏激勵(lì)相容的商業(yè)模式，目前在實(shí)際系統(tǒng)中，熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)（尤其在“系統(tǒng)級(jí)”）難以被電力系統(tǒng)直接調(diào)控；因此，多能源云儲(chǔ)能模式相當(dāng)于盤活了系統(tǒng)中的“沉睡型”儲(chǔ)能資源，從而能夠進(jìn)一步降低電力系統(tǒng)用戶的儲(chǔ)能使用成本。
2）在不打破行業(yè)壁壘的情況下，為跨能源系統(tǒng)間的互利共贏提供了橋梁：在多能源云儲(chǔ)能模式中，熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)充當(dāng)起儲(chǔ)能供應(yīng)商的角色，其不直接受控于電力系統(tǒng)，而是以提供等效儲(chǔ)能服務(wù)的形式與電力系統(tǒng)進(jìn)行能量互動(dòng)；多能源云儲(chǔ)能商起到“中間人”的作用，其結(jié)合電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能需求，以及熱力、燃?xì)庀到y(tǒng)的閑時(shí)等效儲(chǔ)能容量，進(jìn)行統(tǒng)一能量調(diào)控，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)在獲得等效儲(chǔ)能服務(wù)后所得利潤(rùn)進(jìn)行分配與共享，從而實(shí)現(xiàn)跨能源系統(tǒng)的互利共贏。
（4）多能源云儲(chǔ)能模式的研究框架展望
從多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)中的云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商、儲(chǔ)能供應(yīng)商和儲(chǔ)能用戶三大利益主體的角度出發(fā)，多能源云儲(chǔ)能模式下的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題可以由投資與規(guī)劃、運(yùn)行與評(píng)估以及商業(yè)模式設(shè)計(jì)三方面概括。研究框架示意圖如圖3所示。
圖3 多能源云儲(chǔ)能模式下關(guān)鍵問(wèn)題研究框架
多能源云儲(chǔ)能模式本質(zhì)上是通過(guò)儲(chǔ)能共享的方式實(shí)現(xiàn)全社會(huì)福利的提升，并通過(guò)合理的收益分配方式，將所提升的福利交由參與該系統(tǒng)的各利益主體共享。在該模式中，多能源云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商擔(dān)任著“組織者”的關(guān)鍵角色，其主要運(yùn)營(yíng)目標(biāo)包括兩個(gè)方面：1）最大化多能源云儲(chǔ)能模式下的全社會(huì)福利，即最大化總體收益；2）設(shè)計(jì)合理的商業(yè)模式，吸引儲(chǔ)能供應(yīng)商、儲(chǔ)能用戶參與該模式，合理分配各方收益，并最大化運(yùn)營(yíng)商自身在該模式中的收益。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，多能源云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商所需要關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題研究框圖如圖4所示。
圖4 多能源云儲(chǔ)能模式下關(guān)鍵問(wèn)題研究框架
首先，在擴(kuò)大總體收益方面，主要涉及對(duì)多能源云儲(chǔ)能模式下儲(chǔ)能的投資與規(guī)劃，以及多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與評(píng)估這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題的研究。分配給各利益主體的“總體收益”主要來(lái)自于“用戶使用儲(chǔ)能后的效益提升值”與“儲(chǔ)能使用成本（折舊、運(yùn)行、維護(hù)等成本）”之差?！伴_(kāi)源”和“節(jié)流”是提升“總體收益”的主要途徑?！伴_(kāi)源”方式主要指：通過(guò)對(duì)用戶儲(chǔ)能需求和現(xiàn)有儲(chǔ)能資源可調(diào)容量的準(zhǔn)確把控，通過(guò)儲(chǔ)能優(yōu)化配置方式，滿足更多的用戶儲(chǔ)能需求，從而提升“用戶使用儲(chǔ)能后的效益提升值”；“節(jié)流”的方式主要是指：通過(guò)對(duì)熱力系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)和各類電儲(chǔ)能資源的合理調(diào)控，降低“儲(chǔ)能使用成本”。
其次，在收益分配方面，主要涉及對(duì)多能源云儲(chǔ)能商業(yè)模式設(shè)計(jì)這一關(guān)鍵問(wèn)題的研究。多能源云儲(chǔ)能系統(tǒng)中包含諸多從屬于不同利益主體的參與者，每個(gè)參與者在系統(tǒng)中所扮演的角色和重要性均有不同。合理的多能源云儲(chǔ)能商業(yè)模式不但能夠促使用戶理性而合理地購(gòu)買儲(chǔ)能服務(wù)，保障系統(tǒng)整體總收益；還能夠有效激勵(lì)熱力系統(tǒng)、燃?xì)庀到y(tǒng)和其他電力儲(chǔ)能供應(yīng)商更好地參與到云儲(chǔ)能模式中，保障儲(chǔ)能服務(wù)的穩(wěn)定有效供應(yīng)。
對(duì)于儲(chǔ)能供應(yīng)商和儲(chǔ)能用戶，其在多能源云儲(chǔ)能模式下的關(guān)鍵問(wèn)題研究框圖如圖5所示。在多能源云儲(chǔ)能模式中，儲(chǔ)能供應(yīng)商和儲(chǔ)能用戶更偏向于“參與者”的角色，其在收到運(yùn)營(yíng)商發(fā)布的準(zhǔn)入原則、價(jià)格信息和使用原則等信息后，衡量自身的風(fēng)險(xiǎn)與收益，并決定是否參與該模式，而儲(chǔ)能供應(yīng)商和云儲(chǔ)能用戶的參與情況將以“反饋”的形式傳導(dǎo)給云儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商，刺激其對(duì)其所制定的一系列商業(yè)模式進(jìn)行調(diào)整和更新。在決定參與多能源云儲(chǔ)能模式后，儲(chǔ)能供應(yīng)商和云儲(chǔ)能用戶均會(huì)關(guān)注在當(dāng)前云儲(chǔ)能商業(yè)模式下，如何進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自身收益最大化的問(wèn)題；此外，對(duì)于儲(chǔ)能供應(yīng)商而言，能否通過(guò)增加儲(chǔ)能投資的方式，增加其在多能源云儲(chǔ)能模式中的獲利水平，同樣是其關(guān)注的關(guān)鍵問(wèn)題。
圖5 儲(chǔ)能供應(yīng)商和云儲(chǔ)能用戶視角下關(guān)鍵問(wèn)題研究框圖
