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清华大学慈松:“电池Uber”将降低电池成本 催生储能系统共享模式

作者:慈松  来源:能见App  发布时间:2017-10-19 13:43:45

中国储能网讯:源互联网是一种将互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态。能源互联网通过信息物理深度融合技术重新定义传统相对独立的不同类型能源系统边界,构成以电力系统为核心的新型综合能源供给利用体系,进而有效解决大量双向电源接入,负荷的多样性/随机性/突发性,能源资产闲置和能源投资利用率不高、电能替代过程中的电能质量、分布式可再生能源波动性等核心行业问题,彻底改变我国能源生产和消费模式,实现能源清洁高效、安全便捷和可持续利用,从根本上保障我国能源安全。

储能可以实现发电曲线与负荷曲线间的快速动态匹配,因此具有平抑波动、匹配供需、削峰填谷、提高供电质量的功能,是在能源互联网的核心装置。2016年国家发改委、能源局、工信部联合发布了《关于推进“互联网+”智慧能源(能源互联网)发展的指导意见》 (发改能源[2016]392 号,简称“指导意见”)中多处提及推动储能产业发展,并对储能产业进行了新的定义,提出了集中式和分布式储能应用,赋予了能源更丰富的应用方式。此外,电力储能可以通过电能的线上线下互动交易构建电能的批发和现货市场,夯实“互联网+售电”的能源互联网装备基础,从而有力支撑了《中共中央国务院关于进一步深化电力体制改革的若干意见》(中发〔2015〕9号)和发改委《关于推进售电侧改革的实施意见》的贯彻执行。

然而我们需要看到的是,尽管近年来储能介质技术发展突飞猛进,行业应用和装机规模呈现出几何级数的增长,储能领域依然存在着政策标准缺失,单位系统成本高,信息化水平低,用户体验差,缺乏可复制的商业模式等一系列问题,严重阻碍了储能作为一个新兴产业的快速发展。2017年10月11日,国家发改委、财政部、科技部、工信部、能源局联合发布《关于促进储能产业与技术发展的指导意见》。指导意见是我国大规模储能技术及应用发展的首个指导性政策。

指导意见的编制工作自2016年初启动,历时一年半多时间,由国家能源局科技司牵头,电力司、新能源司、市场监管司参加的起草工作小组和20位专家组成的专家咨询组,委托中关村储能产业技术联盟牵头,中科院工程热物理所、中科院物理所、中国电科院、清华大学等具体负责相关研究工作。历经前期课题研究、指导意见编写、修改完善、征求意见等各个阶段至2017年5月形成送审稿、9月份五部委联合签发。《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》的发布为解决这些问题提供了一系列很好的思路和方法,其中最为重要的一点就是提高储能系统的信息化管控水平,构建储能共建共享的新业态,支撑能源互联网的发展。

从技术发展断代上看,现有储能系统本质上是模拟系统,其核心特征为储能系统中的能量流是模拟连续的,并且储能系统中模拟能量流和数字信息流是在不同时空尺度上相互独立存在和运行的,缺乏能量流与信息流的在相同尺度上的深度融合。以目前发展速度最为迅猛的电池储能系统为例,电池储能系统中的连续能量流通过固定串并联能量回路,而电池管理系统则是叠加在固定串并联能量回路上的数字系统,形成能量和信息处理不匹配的“两张皮”问题。由于缺乏能量流和信息流在相同时空尺度上的互动和管控,电池储能系统会出现“短板效应”,进而极大影响了电池储能系统的性能,突出问题为用户体验到的系统循环寿命远低于单体电芯的循环寿命,单位电量转移的系统成本过高,无法形成不依赖于补贴的电池储能商业模式。

因此,如同其他行业中,模拟系统向数字系统的演进的路径一样,储能系统向数字时代迈进的趋势是不可避免的。通过能量信息化技术促进储能系统技术与信息技术的深度融合,实现储能系统的数字化和软件定义化,进而与云计算和大数据等互联网技术的紧密融合,实现储能系统的互联网化管控,提高储能系统运维的自动化程度和储能资源的利用效率,充分发挥储能系统在能源互联网中的多元化作用。

此外,储能系统的数字化和软件定义化还可以盘活利用碎片化闲置储能资源,构建基于能源互联网的共建共享的储能商业新模式。例如,目前用户侧存在数亿kWh的分散闲置电池储能资源,如电动汽车动力电池、通讯基站电池、各种不间断电源(UPS)电池、梯次利用电池等。通过采用电池能量交换系统和电池能量管控云平台等能源互联网的核心装备,我们可以将海量的碎片化闲置电池储能资源盘活为电网可以调度利用的大规模分布式储能系统,实现基于“虚拟电厂”的配电网储能系统。通过“电池Uber”形态的电池资产的细粒度复用和共用,极大降低了电池储能系统的单位成本和运维成本,催生出共享经济趋势下的电池储能系统的共享商业模式,有力支撑了储能系统的推广应用和能源互联网的发展。

作者慈松,清华大学能源互联网创新研究院主任研究员。

关键字:储能系统

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