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云儲能

云儲能是一種基于電網(wǎng)的儲能服務(wù),它使得用戶可以隨時、隨地、按需使用電網(wǎng)級的共享儲能資源池中的資源,可以顯著地降低提供儲能服務(wù)的成本。風(fēng)電與太陽能發(fā)電等間歇性可再生能源的快速發(fā)展增加了電力系統(tǒng)對儲能的需求,共享經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展為儲能的應(yīng)用帶來新的商業(yè)機(jī)會,基于儲能設(shè)施共享的云儲能可能成為未來電力系統(tǒng)新的形態(tài)特征之一。

 ont-size: 18px; font-family: sans-serif; line-height: 1.75em; text-indent: 2em;">基本介紹

argin: 5px 0px; line-height: 1.75em; font-size: 14px; font-family: sans-serif; text-indent: 2em;">近年來,風(fēng)電與太陽能發(fā)電等可再生能源在全球范圍內(nèi)發(fā)展迅猛,其發(fā)電比例在各國均有顯著提高。未來30年內(nèi),電力系統(tǒng)將逐漸步人高比例可再生能源的時代,其重要特征之一是電力系統(tǒng)中靈活資源稀缺化。一方面,大規(guī)模集中式的可再生能源發(fā)電出力具有很大間歇性 ,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時電價的大幅度變化,這些波動性需要有儲能來平抑。另一方面,分布式的可再生能源電源也需要配備分散的儲能裝置,以滿足用戶存儲和使用可再生能源所產(chǎn)生的過剩電能的需求。儲能在電力系統(tǒng)中的價值逐漸增加,將成為未來電力系統(tǒng)中的一類重要而廣泛的資源。而目前電力系統(tǒng)中的儲能資源主要以大型抽水蓄能電站為主,基于電池的儲能設(shè)備由于成本較高等原因尚未在電力系統(tǒng)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。

近年來,全球范圍內(nèi)廣泛開展了共享經(jīng)濟(jì)模式的商業(yè)實(shí)踐。Uber(優(yōu)步)和Airbnb(愛彼迎)作為共享經(jīng)濟(jì)的典型代表,已經(jīng)獲得了較大的商業(yè)成功。電力系統(tǒng)的核心任務(wù)是為用戶提供穩(wěn)定可靠的電能,這一提供商品與服務(wù)的過程就是電力系統(tǒng)的商業(yè)本質(zhì)之所在。而在目前的電力系統(tǒng)商業(yè)模式中,用戶大多被動地“共享”電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,而較少真正主動地通過共享的方式與電力系統(tǒng)產(chǎn)生互動。文對此進(jìn)行了一定的研究,提出了云儲能這一理念,并對其盈利能力進(jìn)行了論證??梢灶A(yù)見,將共享經(jīng)濟(jì)模式與電力系統(tǒng)深度融合將會產(chǎn)生未來電力系統(tǒng)的新形態(tài),為用戶釋放更多的紅利。云儲能很可能成為未來高比例可再生能源電力系統(tǒng)的新形態(tài)特征之一。

定義

對云儲能及相關(guān)概念的定義如下。

定義1云儲能是一種基于已建成的現(xiàn)有電網(wǎng)的共享式儲能技術(shù),使用戶可以隨時、隨地、按需使用由集中式或分布式的儲能設(shè)施構(gòu)成的共享儲能資源,并按照使用需求而支付服務(wù)費(fèi)[1]  。

云儲能依賴于共享資源而達(dá)到規(guī)模效益,使得用戶可以更加方便地使用低價的電網(wǎng)電能和自建的分布式電源電能。云儲能可以綜合利用集中式的儲能設(shè)施或聚合分布式的儲能資源為用戶提供儲能服務(wù)。云儲能可將原本分散在用戶側(cè)的儲能裝置集中到云端,用云端的虛擬儲能容量來代替用戶側(cè)的實(shí)體儲能。云端的虛擬儲能容量以大規(guī)模的儲能設(shè)備為主要支撐,以分布式的儲能資源為輔助,可以為大量的用戶提供分布式的儲能服務(wù)。

云儲能提供商投資大規(guī)模的儲能設(shè)備可以充分利用規(guī)模效應(yīng),而使用分布式的儲能資源可以提高現(xiàn)有的閑置儲能的利用率。使用云儲能的用戶可以根據(jù)實(shí)際需求向云儲能提供商購買一定期限內(nèi)的虛擬儲能的使用權(quán)。云儲能用戶使用云端的虛擬儲能如同使用實(shí)體儲能,通過公共互聯(lián)網(wǎng),用戶可以控制其云端虛擬電池充電和放電,但與使用實(shí)體儲能不同的是,云儲能用戶免去了用戶安裝和維護(hù)儲能設(shè)備所要付出的額外成本。而云儲能提供商把原本分散在各個用戶處的儲能裝置集中起來,通過統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一維護(hù),以更小的成本為用戶提供更

商業(yè)模式

傳統(tǒng)意義上,用戶想要使用儲能來降低綜合用電費(fèi)用,需要在本地自己投資建設(shè)儲能系統(tǒng),并進(jìn)行日常的維護(hù)。而與之不同的是,云儲能是基于共享經(jīng)濟(jì)的一種新型的儲能商業(yè)模式,其內(nèi)涵主要通過圖2中的要素體現(xiàn),具體闡述如下。

1)價值主張:云儲能以“共享”為主要價值取向,通過用戶共享儲能資源而提高資源利用效率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綜合成本的降低,并在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步滿足更多用戶的儲能使用需求。云儲能致力于為用戶提供與實(shí)體儲能一致的服務(wù),用戶使用云端虛擬電池就如同使用實(shí)體的分布式儲能一樣。用戶在云儲能模式中的參與感大大增強(qiáng),他們可以按照自己的意愿去控制云端電池的充電和放電,云儲能提供商會做出相應(yīng)的響應(yīng)。云儲能商業(yè)模式以服務(wù)用戶為核心,全力為用戶提供簡便易用、質(zhì)優(yōu)價廉的儲能服務(wù)。

2)消費(fèi)者目標(biāo)群體:根據(jù)目前的研究,云儲能所針對的細(xì)分市場為家庭用戶和小商業(yè)用戶。這類用戶數(shù)量龐大,每個用戶都有使用儲能設(shè)備來降低用電費(fèi)用的動力。然而這類用戶中單一用戶儲能需求量較小,對于價格較為敏感,但是市面上難以買到恰好符合其容量需求的儲能設(shè)備,這就為用戶共享儲能資源提供了可能性。此外,家庭用戶之間以及小商業(yè)用戶之間的用電行為存在著一定的互補(bǔ)性。因此,為了產(chǎn)生更大更可觀的聚合效益,云儲能服務(wù)應(yīng)當(dāng)大量吸收這類用戶。

3)營銷渠道:云儲能商業(yè)模式可以直接通過售電商或者節(jié)能服務(wù)公司來進(jìn)行營銷。隨著售電側(cè)市場的不斷發(fā)展,云儲能將作為能源增值服務(wù)中的一個品種,建立線上線下相結(jié)合的靈活營銷渠道。同時結(jié)合大數(shù)據(jù)技術(shù),能夠根據(jù)用戶用能習(xí)慣實(shí)現(xiàn)差異化精準(zhǔn)營銷 。

4)客戶關(guān)系:云儲能提供商與云儲能用戶之間是互惠互利的關(guān)系。云儲能提供商能夠提供儲能服務(wù),為用戶降低用電成本,另一方面也能通過提供儲能服務(wù)而盈利,此外,云儲能提供商也通過提供云儲能服務(wù)而改善了用戶的負(fù)荷曲線,緩解了系統(tǒng)供需平衡壓力。

5)資源配置:云儲能提供商的儲能資源配置主要分為兩部分,一部分是集中式的儲能設(shè)施,另一部分是分布式的儲能資源。集中式的儲能設(shè)施由云儲能提供商投資建設(shè),方便調(diào)度控制,是提供云儲能服務(wù)的主要儲能實(shí)體。分布式的儲能資源的所有者一般為用戶或者電網(wǎng),云儲能提供商主要通過租賃的

方式獲得分布式儲能資源的使用權(quán)。云儲能提供商所聚集的這些分布式儲能資源是其集中式儲能資源的重要補(bǔ)充。

6)核心能力:云儲能提供商成功的關(guān)鍵是要聚攏大量的具有互補(bǔ)性的用戶并實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益。因此,它需要有數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化、通信、預(yù)測等多種技術(shù)作為支撐

7)服務(wù)流程:云儲能提供商根據(jù)其所掌握的技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息為用戶設(shè)定云儲能服務(wù)價格。用戶根據(jù)云儲能服務(wù)的價格和自己的用電情況決定購買多少云端電池容量。云儲能提供商根據(jù)用戶購買云端電池容量的情況和所模擬出的用戶充放電需求投資建設(shè)集中式的儲能設(shè)施和租賃分布式的儲能資源。用戶向云儲能提供商購買儲能容量使用權(quán)之后,在運(yùn)行中根據(jù)自身儲能使用需求向其所購買的云端電池發(fā)出充電和放電指令。云儲能提供商通過合理地選

擇儲能設(shè)施的充放電時機(jī)以及充放電功率,以期達(dá)到盡可能小的自身成本。在運(yùn)行過程中,配電網(wǎng)為云儲能充當(dāng)備用,當(dāng)儲能設(shè)施中的電能不足以滿足用戶的放電需求時,云儲能提供商從電網(wǎng)直接購買電能供用戶使用。

8)結(jié)算方法:用戶使用云儲能服務(wù)需要向云儲能提供商支付服務(wù)費(fèi)從而獲得云端電池容量的使用權(quán)。在實(shí)際運(yùn)行中,用戶控制云端電池充電所產(chǎn)生的充電電費(fèi)按照運(yùn)行時的實(shí)時電價結(jié)算,由云儲能提供商代收。用戶控制云端電池放電不產(chǎn)生直接費(fèi)用。用戶控制云端電池放電的功率超過用戶負(fù)荷而產(chǎn)生的向電網(wǎng)反送電的收益將首先由云儲能提供商代為支付。用戶的負(fù)荷不能被云端電池放電所滿足的部分將由用戶直接與電網(wǎng)結(jié)算,支付相應(yīng)的用電費(fèi)用。云儲能提供商向電網(wǎng)支付儲能設(shè)施充電的電費(fèi)、儲能設(shè)施電量不能滿足用戶放電需求時從電網(wǎng)獲得功率的電費(fèi)。儲能設(shè)施放電超過用戶放電需求而產(chǎn)生的向電網(wǎng)反送電的收益將由電網(wǎng)支付給云儲能提供商。因此,在實(shí)際運(yùn)行中的結(jié)算次序首先是云儲能提供商、用戶與電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)算,然后是云儲能提供商和用戶之間進(jìn)行結(jié)算。結(jié)算周期可視實(shí)際情況設(shè)定為每天、每周或每月。

9)成本結(jié)構(gòu):云儲能提供商的成本可分為投資成本和運(yùn)行成本。投資成本包括云儲能提供商建設(shè)集中式儲能設(shè)施的成本和租賃分布式儲能資源的成本。運(yùn)行成本包括兩項(xiàng)正成本和一項(xiàng)負(fù)成本。兩項(xiàng)正成本分別是云儲能提供商充電成本和用戶發(fā)出放電需求但是儲能資源中能量不足從而需要從電網(wǎng)直接購電的成本。負(fù)成本為用戶因操作其云端電池充電而產(chǎn)生的充電成本。因此,云儲能提供商的運(yùn)行成本為上述兩項(xiàng)正成本之和再扣除用戶充電費(fèi)用。其他類型的成本,例如財務(wù)費(fèi)用等,暫時未子以考慮。

10) 收入結(jié)構(gòu):在云儲能商業(yè)模式開展的初期,云儲能提供商的 收入主要是用戶支付的云儲能服務(wù)費(fèi)。用戶支付給云儲能提供商服務(wù)費(fèi)從而獲得未來一定時期內(nèi)的一定容量的云端電池的使用權(quán)。值得指出的是,為了吸引用戶使用云儲能服務(wù)而不是自己投資分布式儲能,云儲能提供商為用戶設(shè)定的云儲能服務(wù)費(fèi)單價應(yīng)低于用戶自建分布式儲能的單位成本的年值。此外,由于云儲能服務(wù)費(fèi)單價與用戶購買云端電池的容量的大小呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,云儲能提供商需要進(jìn)行有策略的定價方式以追求利潤的最大化。

11)利潤來源:云儲能提供商可以充分利用用戶的儲能使用需求在時間上的互補(bǔ)性,其所投資的儲能設(shè)施的容量可以顯著低于所有用戶購買的云端電池容量的加總。而用戶購買云端電池容量使用權(quán)所繳納的云儲能服務(wù)費(fèi)是云儲能提供商的 收入,這就給云儲能提供商提供了利潤空間。雖然云儲能提供商實(shí)際投資儲能容量低于用戶購買云端電池容量會導(dǎo)致云儲能提供商運(yùn)行成本增加,即其需要在儲能裝置電量不足以滿足用戶放電需求時從電網(wǎng)購買高價的電能以供用戶使用,但是這種情況不經(jīng)常發(fā)生,并且這部分增加的運(yùn)行成本可以被云儲能提供商減小容量投資所帶來的收益完全覆蓋。云儲能提供商通過權(quán)衡投資成本和運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)總成本最小化。此外,由于云儲能提供商可以投資建設(shè)集中式的儲能裝置,因此可利用規(guī)模效應(yīng)降低單位容量投資成本,進(jìn)一步擴(kuò)大其利潤。

12)裂變模式:目前對于云儲能的研究主要在于儲存電能,隨著未來商業(yè)模式的鋪開以及相關(guān)研究的推進(jìn),云儲能也可能會涵蓋儲熱、儲氣等領(lǐng)域。

此外,值得指出的是,云儲能商業(yè)模式和虛擬電廠商業(yè)模式。有著一些本質(zhì)的不同之處。首先是概念提出的初衷不同:虛擬電廠要實(shí)現(xiàn)對大量的分布式電源的控制,服務(wù)于電網(wǎng);云儲能要實(shí)現(xiàn)儲能資源的共享,服務(wù)于用戶。第二是功能定位不同:虛擬電廠強(qiáng)調(diào)其對外的特性是作為一個電廠,是夏售市場中的一個主體;云儲能強(qiáng)調(diào)其儲能設(shè)施的本質(zhì)是滿足用戶的需求,用戶和云儲能提供商都是零售市場的主體。第三是盈利模式不同:虛擬電廠依靠向電網(wǎng)出售電能和輔助服務(wù)獲利;云儲能的 收入來源于其向用戶收取的云儲能服務(wù)費(fèi)。第四是負(fù)荷的可控性不同:虛擬電廠中包含一些可控負(fù)荷;云儲能不試圖控制用戶負(fù)荷。第五是分布式電源依賴性不同:虛擬電廠如果沒有內(nèi)部的分布式電源則無法很好地運(yùn)行;云儲能只要保證零售電價隨時間變化即有盈利的可能。

投資與規(guī)劃

云儲能提供商想要為用戶提供云儲能服務(wù),首先就是要確定其所需要投資和建設(shè)的儲能設(shè)施的種類及相應(yīng)的容量。為了解決這一問題,云儲能提供商需要進(jìn)行兩方面的工作,一方面是要對用戶使用云儲能服務(wù)的需求進(jìn)行有效的估計,另一方面是根據(jù)所估計出的用戶儲能需求進(jìn)行最優(yōu)化的投資決策,如圖3所示。

為了估計用戶使用云儲能的需求,云儲能提供商需要根據(jù)用戶的歷史用電數(shù)據(jù)推測其最優(yōu)的儲能使用行為。云儲能提供商應(yīng)當(dāng)考慮云儲能服務(wù)費(fèi)用的單價、實(shí)時電價以及用戶使用儲能時的各項(xiàng)約束,建立以用戶年度綜合投資和用電成本最小化為目標(biāo)的儲能優(yōu)化投資模型。通過該模型云儲能提供商能夠篩選出那些使用云儲能的總成本低于其不使用儲能時的總成本的用戶,將這類用戶作為目標(biāo)客戶。用戶充電的時機(jī)選擇一般與電價波動具有較強(qiáng)的相關(guān)性,而其放電時機(jī)的選取則在很大程度上取決于用戶的負(fù)荷,即實(shí)際用電需求。用戶之間實(shí)際用電需求較大的差異性導(dǎo)致了其具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性,因此將全部用戶的充放電需求加總之后的放電需求最大值低于單個用戶放電需求最大值的加總。這一特征為下一步云儲能提供商削減投資成本奠定了基礎(chǔ)。

云儲能提供商所決定投資的儲能容量并非是每個用戶所需要的儲能容量的簡單加總,而應(yīng)當(dāng)是根據(jù)全體用戶的放電需求和可再生能源充電需求所優(yōu)化決策出的結(jié)果。由于用戶的放電需求和使用可再生能源充電的需求在優(yōu)化模型中的位置一致但符號相反,故可將其歸并為放電需求,因此云儲能提供商的任務(wù)就是通過優(yōu)化的方法找到最優(yōu)的儲能技術(shù)組合及相應(yīng)的容量,使儲能系統(tǒng)能夠以最小的綜合成本去滿足用戶的放電需求。

對于用戶的尖峰放電需求,云儲能提供商不必投人對應(yīng)量的儲能設(shè)施子以保障,而可以在這種需求出現(xiàn)時通過直接向電網(wǎng)購買高價電能的方式來滿足用戶的尖峰需求,從而進(jìn)一步節(jié)約投資成本,保持較高的儲能裝置利用率。云儲能提供商能夠利用多種儲能技術(shù)為用戶提供性價比更高的儲能服務(wù),一些功率型的儲能技術(shù),如超級電容等,可以用于滿足用戶放電曲線中波動較為強(qiáng)烈的部分,而一些能量型儲能技術(shù),如液流電池等,可以用來支撐用戶放電需求曲線中較為平滑的部分。對性能各異的各種儲能技術(shù)的綜合投資使用有助于云儲能提供商滿足用戶儲能使用需求的同時努力降低投資成本。

然而,對用戶儲能需求的估計與優(yōu)化儲能設(shè)施投資決策并非單向的過程,因?yàn)閮δ茉O(shè)施為了滿足用戶需求而進(jìn)行的充放電會對其壽命產(chǎn)生一定的影響。而壽命的變化會影響分?jǐn)偟矫磕甑耐顿Y成本,因此儲能設(shè)施壽命的變化反過來會影響用戶所面臨的云儲能服務(wù)費(fèi),反過來又會影響用戶的決策。

值得強(qiáng)調(diào)的是,云儲能提供商獲取儲能設(shè)施主要是通過兩種途徑:一是投資使用集中式的儲能設(shè)施,二是租賃已有的用戶側(cè)分布式的儲能資源。投資集中式的儲能設(shè)施可以充分利用規(guī)模效應(yīng)降低單位投資成本,并且便于云儲能提供商在運(yùn)行中對其進(jìn)行調(diào)度管理。租賃分布式的儲能資源可以使得云儲能提供商以較小的成本獲得一定的儲能資源的使用權(quán),在增加了云儲能投資與規(guī)劃的靈活性的同時也提高了閑置資源的利用率,提升了社會福利水

運(yùn)行

云儲能提供商的另一個核心任務(wù)就是在實(shí)時運(yùn)行中滿足用戶的儲能使用需求,并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)運(yùn)行成本最小化。云儲能運(yùn)行優(yōu)化力一法影響因素滿足用戶儲能使用需求最小化運(yùn)行成本日前優(yōu)化模刑預(yù)測控制儲能設(shè)施容景儲能設(shè)施壽命多種儲能技術(shù)聯(lián)合運(yùn)行

在實(shí)際運(yùn)行中,用戶和云儲能提供商的儲能充放電行為都具有較強(qiáng)時間上的關(guān)聯(lián)性,即只有事先充電,才能在后續(xù)某個時間節(jié)點(diǎn)放電,這是由儲能裝置的物理特性所決定的。由于云儲能主要是滿足用戶放電需求,因此云儲能提供商實(shí)際上不必去盲目地跟隨用戶使用電網(wǎng)電能向云端電池充電的需求,而是可以選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)控制儲能設(shè)施充電。這就需要云儲能提供商對于未來的信息,即用戶的充放電功率和電價等做出預(yù)測,進(jìn)而采取優(yōu)化的方式進(jìn)行決策。此外,還要考慮儲能裝置相鄰時段的電量關(guān)系,即當(dāng)前時段的電量是前一時段的電量經(jīng)過一個時段的充電或放電的作用結(jié)果。另外,通過優(yōu)化的方法可以實(shí)現(xiàn)對不同種類的儲能設(shè)施的充放電的協(xié)調(diào)。各類儲能設(shè)施具有不同的特性和參數(shù),通過優(yōu)化的方法可以實(shí)現(xiàn)不同儲能設(shè)施的最優(yōu)協(xié)調(diào)。

在運(yùn)行中,云儲能提供商可以采取日前優(yōu)化的方法根據(jù)對于下一日的預(yù)測值進(jìn)行日前決策。它的日前充電和放電計劃是基于對于用戶需求的預(yù)測。云儲能提供商根據(jù)對于用戶的需求的預(yù)測值通過日前運(yùn)行優(yōu)化模型,獲得下一日的儲能設(shè)施充電和放電策略。云儲能提供商需要考慮一系列儲能裝置相關(guān)的約束,如利用儲能裝置的充放電功率均不應(yīng)超過其功率容量限值,儲能裝置的電量既不能低于最小電量也不能高于儲能能量容量等。

云儲能在運(yùn)行中需要面對較多的不確定性的情況,只有對距離當(dāng)前時刻較近的時間段進(jìn)行預(yù)測才可以得到相對較好的預(yù)測結(jié)果。因此為了進(jìn)一步加強(qiáng)云儲能應(yīng)對不確定性的能力,可以采取更為復(fù)雜的決策模式,使云儲能提供商利用更多的電價、負(fù)荷等預(yù)測信息,做出更具有準(zhǔn)確性的前瞻性的運(yùn)行決策。云儲能提供商可以基于模型預(yù)測控制的理念,采取滾動優(yōu)化的方法得到實(shí)時的控制策略。使用該方法時,云儲能提供商結(jié)合對于未來n個時間段的用戶行為的預(yù)測、用戶當(dāng)前充放電需求以及儲能設(shè)施當(dāng)前t時段的狀態(tài),優(yōu)化出t至t+n時間段儲能設(shè)施的充電和放電策略。但實(shí)際上只采用所優(yōu)化出的t時間段的策略操控儲能設(shè)施并對電網(wǎng)及用戶做出反應(yīng)。在接下來的每一時間段,再次重復(fù)上述過程,滾動優(yōu)化出每個時間段的控制策略。

值得注意的是,在云儲能的運(yùn)行中,需要控制儲能設(shè)施頻繁充放電,這種充放電的模式會引發(fā)儲能設(shè)施的壽命損耗。因此為了更加精確地對云儲能的運(yùn)行建模,還需要對儲能設(shè)施壽命損耗的非線性模型進(jìn)行充分地考慮。同時考慮儲能壽命損耗所分?jǐn)偟耐顿Y成本,還可以將云儲能的規(guī)劃投資與運(yùn)行建立為一個統(tǒng)一的模型,從而使云儲能提供商做出更加合理的決策。

服務(wù)定價

價格機(jī)制設(shè)計是聯(lián)系云儲能提供商和用戶的關(guān)鍵,是云儲能模式盈利性的根本保證。為了促進(jìn)云儲能模式的快速發(fā)展并提升社會福利,云儲能的服務(wù)定價必須在保證云儲能提供商利潤的基礎(chǔ)上讓用戶相較于不使用云儲能的情形獲得一定的收益。云儲能服務(wù)定價的方法主要可以分為三類,分別是按容量定價、按流量定價和按套餐定價。

按容量定價指云儲能為用戶設(shè)定單位千瓦和單位千瓦時的云儲能服務(wù)費(fèi)價格,用戶按照自己實(shí)際儲能需求向云儲能提供商購買一定時期內(nèi)一定容量的云端電池使用權(quán)。由于用戶在使用云儲能之外還有一種潛在的選擇就是自己投資建設(shè)實(shí)體的儲能,因此為了吸引用戶使用云儲能而非投資實(shí)體儲能,在按容量定價時,云儲能單位容量年度服務(wù)費(fèi)應(yīng)不大于投資實(shí)體儲能的單位功率容量投資成本年值。為了確定云儲能服務(wù)費(fèi)的價格,云儲能提供商首先需要得到用戶的儲能容量需求曲線。云儲能提供商可以采用優(yōu)化的方法對不同的云儲能服務(wù)費(fèi)價格下用戶的最優(yōu)投資決策進(jìn)行模擬,進(jìn)而可以得到用戶的云儲能需求曲線。根據(jù)用戶的云儲能需求曲線,云儲能提供商可以依據(jù)其市場競爭集中度的大小,找到定價與銷售量的最優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)利益的最大化。

按流量定價是受到移動互聯(lián)網(wǎng)模式啟發(fā)而產(chǎn)生的一種新的定價模式。這種定價方式可以讓用戶實(shí)現(xiàn)“用多少,付多少”的消費(fèi)模式,云儲能提供商依據(jù)用戶每次向云端電池中存人的能量的多少而收取相應(yīng)的費(fèi)用。在這種定價模式下,云儲能提供商要計算出在不同的儲能設(shè)施荷電狀態(tài)和不同的電價下滿足用戶存儲和釋放單位電能的需求所產(chǎn)生的成本,進(jìn)而形成云儲能按流量定價的分段或連續(xù)價格曲線。值得指出的是,受儲能設(shè)施容量規(guī)模的限制,云儲能服務(wù)流量定價無法做到“量大價優(yōu)”,而是會隨著使用量的增加單位流量價格顯著上升。這種定價策略可以抑制用戶的非理性的儲能使用需求,最終能夠保護(hù)云儲能提供商和用戶的共同利益。

云儲能服務(wù)的定價還可以使用套餐定價的方法。云儲能提供商需要挖掘用戶的用電行為和儲能使用的歷史數(shù)據(jù),對大量用戶的儲能使用的特點(diǎn)進(jìn)行梳理和分類。在此基礎(chǔ)上,針對每類用戶開發(fā)不同的云儲能服務(wù)套餐并給子相應(yīng)的使用獎勵和優(yōu)惠措施。不同的套餐可以設(shè)定不同的云端電池參數(shù),有些套餐可以是“功率型”,有些可以是“能量型”,還有些可以是“平衡型”。在套餐定價中,還可以考慮引人“可靠性”,對于需要保證云端電池時刻都可以充放電的用戶,其云儲能服務(wù)費(fèi)可以設(shè)定得比較高,而對于接受在一天中的某些尖峰時刻不能使用云儲能服務(wù)的用戶,其云儲能服務(wù)費(fèi)可以設(shè)定得比較低。通過利用不同用戶對于云儲能服務(wù)的可靠性要求不同的這一特點(diǎn),可以進(jìn)一步增加儲能設(shè)施的利用效率。此外,套餐定價也可以綜合容量定價和流量定價的特點(diǎn),即同一套餐中既包含容量定價的部分又包含流量定價的部分。本質(zhì)上,云儲能服務(wù)按套餐定價的方法就是一種價格歧視的策略,最大限度地讓用戶使用云儲能,從而使云儲能提供商獲得利潤。

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,未來將會有廣闊的應(yīng)用空間。從物理角度來講,云儲能可以在一定程度上將已有的或者潛在的分布式儲能集中并形成一些具有一定規(guī)模的儲能電站。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。此外,儲能設(shè)施布置位置與用戶對儲能資源的調(diào)用也會改變原有的電網(wǎng)潮流分布。

云儲能理論與方法的研究是一個新的領(lǐng)域,涉及內(nèi)容廣泛,而目前的研究工作所涵蓋的范圍較為有限。因此云儲能領(lǐng)域的一些重要問題還需要后續(xù)的研究來解決。

 1)用分布式儲能資源提供云儲能服務(wù)

云儲能的儲能實(shí)體可以是集中式的儲能設(shè)施也可以是分布式的儲能資源,目前的研究側(cè)重于如何利用集中式的儲能設(shè)施提供云儲能服務(wù),對聚合利用分布式的儲能資源涉及較少。未來可以對使用分布式的資源提供云儲能服務(wù)進(jìn)行進(jìn)一步的研究與探討。

2)包含大規(guī)模云儲能的未來電力系統(tǒng)形態(tài)

云儲能可能成為未來電力系統(tǒng)應(yīng)用儲能的重要形式,云儲能的服務(wù)需要輸配電網(wǎng)提供能量傳輸支撐,目前的研究尚處于提出云儲能的理念、模式與方法的階段。因此,需要研究包含大規(guī)模云儲能的未來電力系統(tǒng)形態(tài),具體包括包含云儲能設(shè)備的輸配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、云儲能大規(guī)模接人下輸配電網(wǎng)的潮流特征,以及由此產(chǎn)生的新的電力系統(tǒng)運(yùn)行方式、市場機(jī)制和定價策略及計算方式等問題。

3)多能源系統(tǒng)中的云儲能

能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展大背景下,多能源系統(tǒng)的聯(lián)合規(guī)劃運(yùn)行的重要性日益凸顯,未來的云儲能也許不再局限于電能的云端存儲,可能會涉及儲熱、儲氣、儲氫等領(lǐng)域,與之相關(guān)的理論與方法也需要后續(xù)進(jìn)一步地研究與探索。

此外,云儲能的研究還涉及考慮不同管制規(guī)則、考慮多市場主體博弈、考慮對電網(wǎng)可靠性造成的影響等諸多方面,這些領(lǐng)域也有待于未來的研究和探索。

值得指出的是,云儲能模式順利推向工程實(shí)際的應(yīng)用還需要其他技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策兩方面的支撐。用戶、云儲能提供商與電網(wǎng)三者之間的實(shí)時準(zhǔn)確的通信是云儲能商業(yè)模式得以實(shí)施的關(guān)鍵,因此云儲能有賴于先進(jìn)信息通信技術(shù)提供信息流動的載體。此外,儲能技術(shù)本身的突破也將會為云儲能模式的發(fā)展起到促進(jìn)作用,在一定范圍內(nèi)的儲能單位成本的降低將有助于云儲能模式產(chǎn)生更大的社會福利改善。在產(chǎn)業(yè)政策方面,隨時間而波動的電價是云儲能得以開展的基礎(chǔ),因此需要有實(shí)時電價或峰谷電價等電價機(jī)制的支持。在云儲能實(shí)施和推廣的初期,用戶未必會很好地理解與接受將儲能放在“云端”的理念,因此也需要制定相關(guān)的政策對其進(jìn)行宣傳與教育。


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