劉洋

一、引言

在碳減排壓力下，清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用在我國(guó)得到了迅猛的發(fā)展。然而，風(fēng)電和光伏接入電網(wǎng)時(shí)受地理環(huán)境、天氣等影響，具有較強(qiáng)的波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。儲(chǔ)能技術(shù)通過(guò)高儲(chǔ)低發(fā)的原理有效提高系統(tǒng)運(yùn)行靈活性，消除風(fēng)電、光伏發(fā)電等波動(dòng)性能源的不利影響。

2020年以來(lái)，國(guó)家層面連續(xù)出臺(tái)文件鼓勵(lì)推動(dòng)儲(chǔ)能建設(shè)，促進(jìn)清潔能源高質(zhì)量發(fā)展。明確儲(chǔ)能技術(shù)在未來(lái)能源體系中扮演的重要角色。要求提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用。鼓勵(lì)多元化社會(huì)資源投資的儲(chǔ)能建設(shè)，鼓勵(lì)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲(chǔ)能應(yīng)用。大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的優(yōu)化頂層設(shè)計(jì)，支持儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展，鞏固未來(lái)能源供應(yīng)安全。

二、儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

（一）我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀

“5.31新政之后” 我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。儲(chǔ)能應(yīng)用在可再生能源并網(wǎng)、智能微電網(wǎng)、輔助服務(wù)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等領(lǐng)域發(fā)展迅速。截止2019年12月底，我國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為32.4，比2018年增長(zhǎng)3.6%。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目同比增長(zhǎng)59.4%，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為1709.6MW。我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)從原材料生產(chǎn)、儲(chǔ)能設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、資源回收已經(jīng)建立較為完備產(chǎn)業(yè)鏈。雖然部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)依賴國(guó)外技術(shù)，但是無(wú)論前沿技術(shù)還是主流技術(shù)我國(guó)都已經(jīng)布局，并且培育出了以比亞迪、寧德時(shí)代、中科儲(chǔ)能、中車(chē)新能源、大連融科等一批技術(shù)領(lǐng)先的儲(chǔ)能廠商，這些都是實(shí)現(xiàn)我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）國(guó)外儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀

全球儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)主要分布在歐洲的西班牙、法國(guó)、德國(guó)、意大利、奧地利，北美的美國(guó)，亞洲的中國(guó)、印度、韓國(guó)和日本，這些國(guó)家儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)容量累計(jì)占全球近五分之四。

德國(guó)和日本用戶儲(chǔ)能銷(xiāo)售蓬勃發(fā)展，是支撐儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模重要支柱。2019年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為2.7GW/ 5.5GWh。歐洲儲(chǔ)能項(xiàng)目工期較短、規(guī)模較小、成本較高。發(fā)電企業(yè)傾向于天然氣填補(bǔ)由于煤電退役而帶來(lái)的裝機(jī)缺口。2020年受全球疫情影響，全球經(jīng)濟(jì)遭受到較大的沖擊，很多行業(yè)出現(xiàn)衰退，值得慶幸的是儲(chǔ)能行業(yè)受到的沖擊較小。未來(lái)，隨著能源轉(zhuǎn)型普遍得到認(rèn)識(shí)，儲(chǔ)能行業(yè)將會(huì)蓬勃發(fā)展。預(yù)計(jì)2025年，全球分布式儲(chǔ)能市場(chǎng)用戶儲(chǔ)能模將達(dá)到 130 億美元。在未來(lái)智能電網(wǎng)發(fā)展中，可再生能源發(fā)電獨(dú)立運(yùn)行和大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用后，信息技術(shù)的應(yīng)用將是大新興浪潮。

三、大數(shù)據(jù)技術(shù)下我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展

（一）發(fā)電側(cè)

儲(chǔ)能技術(shù)在發(fā)電側(cè)可發(fā)揮平滑波動(dòng)、一次調(diào)頻、減少棄電的功能，提高緊急無(wú)功支撐等，解決大規(guī)模新能源并網(wǎng)問(wèn)題，從而，提高電網(wǎng)對(duì)新能源的消納能力。儲(chǔ)能技術(shù)響應(yīng)速度極快， 可實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化和智能化，儲(chǔ)能的調(diào)峰調(diào)頻能力方便電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度。

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過(guò)能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、分析及動(dòng)態(tài)服務(wù)功能，支持新能源配額交易、電能交易、分布式電源設(shè)施監(jiān)測(cè)與運(yùn)維、互動(dòng)用電、節(jié)能服務(wù)、等多種新型業(yè)務(wù)，將不同運(yùn)行狀態(tài)和類(lèi)型的機(jī)組優(yōu)化組合，動(dòng)態(tài)調(diào)整發(fā)電狀態(tài)，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)資源有效配置，從而提高發(fā)電商的發(fā)電補(bǔ)償效益，達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)。建立發(fā)電側(cè)機(jī)組節(jié)能調(diào)度多目標(biāo)優(yōu)化模型，運(yùn)用遺傳算法等大數(shù)據(jù)分析算法進(jìn)行求解。運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法提出儲(chǔ)能充放電策略，以成本最低、低碳效益最大等為優(yōu)化目標(biāo)，利用粒子群算法、遺傳算法等解決儲(chǔ)能系統(tǒng)容量配置的一系列優(yōu)化問(wèn)題。

（二）電網(wǎng)側(cè)

在電網(wǎng)側(cè)配置分布式或獨(dú)立式電池儲(chǔ)能電站，可以代替現(xiàn)有火電調(diào)頻機(jī)組、調(diào)峰機(jī)組、無(wú)功發(fā)電機(jī)組、事故備用機(jī)組、可控負(fù)荷等，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、服務(wù)等大數(shù)據(jù)技術(shù)，獲取能源互聯(lián)網(wǎng)中電網(wǎng)、天然氣網(wǎng)、信息通信網(wǎng)、電氣化交通網(wǎng)、運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理、聚類(lèi)、數(shù)據(jù)分析，提供改進(jìn)的控制策略。大數(shù)據(jù)的價(jià)值主要體現(xiàn)為提升電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理效率以及服務(wù)電網(wǎng)企業(yè)用戶。例如，在輸電階段，通過(guò)數(shù)據(jù)采集輸電環(huán)節(jié)的各個(gè)線路實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，制定合理的輸電方案，大大降低電力線損率。我國(guó)電力行業(yè)目前處在建造智能電網(wǎng)時(shí)期，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以加強(qiáng)電力系統(tǒng)中的輸電能力，降低輸電環(huán)節(jié)電力的損耗。

（三）用戶側(cè)

用戶側(cè)儲(chǔ)能是商業(yè)化應(yīng)用最早領(lǐng)域。儲(chǔ)能可通過(guò)“削峰填谷”，為用戶節(jié)省用電成本、降低用戶停電風(fēng)險(xiǎn)、降低容量電費(fèi)、提高電能質(zhì)量、并參與需求側(cè)響應(yīng)，可通過(guò)節(jié)省擴(kuò)容費(fèi)率、峰谷電價(jià)差、用電響應(yīng)、等降低用電成本，從而發(fā)揮多重價(jià)值。

目前，用戶側(cè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域缺乏規(guī)范的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)來(lái)拓展業(yè)務(wù)。設(shè)計(jì)以云服務(wù)器為主站，移動(dòng)端應(yīng)用作為交互前端，以“政府、電網(wǎng)、用戶、商家”為服務(wù)對(duì)象，采集系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)，接入用電信息，貫通儲(chǔ)能從“設(shè)計(jì)、接口、建設(shè)、運(yùn)維”環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)用戶側(cè)儲(chǔ)能合理布局，精準(zhǔn)測(cè)算出用戶儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)效益，并智能感知工商業(yè)用戶儲(chǔ)能配置需求。實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能主體廣泛互聯(lián)、儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)主體智慧互動(dòng)、儲(chǔ)能效益價(jià)值共創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。以儲(chǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施和電網(wǎng)為依托，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，儲(chǔ)能電力云交易作為主要業(yè)務(wù)收入盈利模式，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式。

四、新一代信息技術(shù)促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)安全問(wèn)題促進(jìn)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在清潔能源生產(chǎn)中連接發(fā)電、輸電、配電和儲(chǔ)電設(shè)備上的傳感器，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備工作，可以降低運(yùn)營(yíng)成本。通過(guò)能源物聯(lián)網(wǎng)連接各類(lèi)新型業(yè)務(wù)需要深廣度和廣度的數(shù)據(jù)連接支持（包括智能電表、碳排放、智能運(yùn)維、能效管理、能耗監(jiān)測(cè)、用戶側(cè)電器、充電樁等），可以為智慧儲(chǔ)能的許多應(yīng)用場(chǎng)景提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)連接，實(shí)現(xiàn)高效化、清潔化、市場(chǎng)化的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，促進(jìn)節(jié)能減排，輔助實(shí)現(xiàn)能源電力的高效化消費(fèi)。目前，智能小區(qū)是物聯(lián)網(wǎng)重要應(yīng)用之一，包含用電信息采集、互動(dòng)服務(wù)、配電自動(dòng)化、儲(chǔ)能用戶側(cè)分布式電源、電動(dòng)汽車(chē)充電、智能家居等新技術(shù)，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、控制技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域，是多系統(tǒng)、多領(lǐng)域協(xié)調(diào)的集成應(yīng)用。用戶可以利用這些信息識(shí)別用電浪費(fèi)，尤其是一些耗電設(shè)備，從而節(jié)省能源費(fèi)用。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)對(duì)儲(chǔ)能商業(yè)模式影響

關(guān)于商業(yè)模式問(wèn)題是近幾年實(shí)踐者和學(xué)者們重要研究問(wèn)題之一，區(qū)塊鏈技術(shù)的迅猛發(fā)展為商業(yè)模的式創(chuàng)新注入新的信息驅(qū)動(dòng)力。利用區(qū)塊鏈的共識(shí)算法、加密技術(shù)、分布式存儲(chǔ)、智能合約實(shí)現(xiàn)多主體交易的智能研判、快速融合形成交易全過(guò)程的大賬本，實(shí)現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的不可篡改、精準(zhǔn)追溯、最終滿足能源交易公正、公平、公開(kāi)的要求。

“區(qū)塊鏈+共享儲(chǔ)能”作為儲(chǔ)能的一種創(chuàng)新商業(yè)模式，可以分別用在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。電源側(cè)共享儲(chǔ)能：通過(guò)整合電源側(cè)儲(chǔ)能站，為新能源電廠提供棄風(fēng)棄光的電量釋放與存儲(chǔ)，緩解清潔能源高峰時(shí)段的電力電量消納困難，從而實(shí)現(xiàn)電源側(cè)“儲(chǔ)能于廠”。電網(wǎng)側(cè)共享儲(chǔ)能：利用電網(wǎng)現(xiàn)有資源，在變電站設(shè)置可供儲(chǔ)能接入標(biāo)準(zhǔn)的插座，整合中小儲(chǔ)能企業(yè)移動(dòng)式儲(chǔ)能資源，吸收棄風(fēng)棄光的電量，根據(jù)國(guó)網(wǎng)三站合一建設(shè)要求及電網(wǎng)需求放電，實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)的共享儲(chǔ)能在電網(wǎng)側(cè)“儲(chǔ)能于站”。用戶側(cè)共享儲(chǔ)能：當(dāng)新能源高發(fā)時(shí)段吸收電力，利用智能樓宇或電動(dòng)汽車(chē)等儲(chǔ)能裝置，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行充電，其他時(shí)段釋放電力，實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)“儲(chǔ)能于民”。在區(qū)塊鏈技術(shù)的保障下，新能源和儲(chǔ)能就像買(mǎi)賣(mài)股票一樣，輕松便捷的進(jìn)行市場(chǎng)競(jìng)價(jià)交易。

（三）人工在智能對(duì)儲(chǔ)能的未來(lái)發(fā)展

人工智能技術(shù)通過(guò)集成簡(jiǎn)化技術(shù)的方式改善現(xiàn)有的儲(chǔ)能技術(shù)，包括可再生能源的微電網(wǎng)、抽水蓄能、公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能等。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)步和成本的逐漸下降，智能儲(chǔ)能在電網(wǎng)中的輔助服務(wù)中作用越來(lái)越重要。當(dāng)供應(yīng)、需求缺口的時(shí)候，AI可以實(shí)現(xiàn)有效分配，并且可以節(jié)省功耗供以后使用。集成不同的多個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以最大程度地發(fā)揮作用，而且智能能量存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)改善間歇性發(fā)電引起的電壓控制和頻率可以進(jìn)一步提高安全性。

人工智能技術(shù)顯著地應(yīng)用是創(chuàng)建自主機(jī)器人，機(jī)器人在其他危險(xiǎn)情況下可以代替人類(lèi)。無(wú)人駕駛機(jī)器可測(cè)量高壓電力線路、記錄并報(bào)告其所在位置，以便提取而不會(huì)危及人的生命。能源市場(chǎng)參與者使用機(jī)器學(xué)習(xí)提高提高能源交易的透明度、預(yù)測(cè)能力，集成清潔能源、存儲(chǔ)并賦予無(wú)人機(jī)以生命。強(qiáng)大的人工智能技術(shù)和能源行業(yè)的融合將對(duì)全球能源產(chǎn)生廣泛而巨大的影響。

五、結(jié)語(yǔ)

全球新一輪產(chǎn)業(yè)變革和科技革命蓬勃興起。大數(shù)據(jù)、儲(chǔ)能等技術(shù)方興未艾，相互融合，具有廣闊應(yīng)用前景。本文基于國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，剖析大數(shù)據(jù)技術(shù)在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的應(yīng)用，并擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)和人工智能技術(shù)等其他信息技術(shù)在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，以期望對(duì)我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展提供思路。

可以預(yù)見(jiàn)“十四五”時(shí)期，全國(guó)電力需求將維持低速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，而新能源電源裝機(jī)將仍維持一定比例快速增長(zhǎng)。隨著新能源裝機(jī)與電力消費(fèi)占比進(jìn)一步提升，平均發(fā)電的成本將被抬高，在整體電力需求增長(zhǎng)的環(huán)境下，新增消納成本無(wú)法通過(guò)限價(jià)的電力市場(chǎng)解決。構(gòu)建全國(guó)范圍的儲(chǔ)能大數(shù)據(jù)中心尤為重要。依托此數(shù)據(jù)中心，開(kāi)展儲(chǔ)能電站的并網(wǎng)檢測(cè)，對(duì)不同廠商設(shè)備的技術(shù)評(píng)估。建立儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系有助于該行業(yè)有序的參與電力市場(chǎng)交易，提升儲(chǔ)能效益、效用價(jià)值，助力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進(jìn)程。

作者單位：內(nèi)蒙古師范大學(xué) 華北電力大學(xué)