電網(wǎng)側儲能發(fā)展及共享儲能運營(yíng)模式淺析

摘 要：在碳中和背景下，儲能成為一個(gè)長(cháng)期高確定、高增長(cháng)的產(chǎn)業(yè)。本文分析了當前儲能的主流應用場(chǎng)景。同時(shí)從市場(chǎng)參與對象、投資及商業(yè)運營(yíng)模式等方面對電網(wǎng)側共享儲能運營(yíng)進(jìn)行了探索研究。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)側;儲能;商業(yè)模式

1 概述

2020年9月，我國提出2030年二氧化碳排放達到峰值，爭取2060年前實(shí)現碳中和。在碳達峰、碳中和背景下，儲能成為一個(gè)長(cháng)期高確定、高增長(cháng)的產(chǎn)業(yè)。隨著(zhù)“雙碳”戰略的提出，可再生能源將得到大力發(fā)展。高比例可再生能源需要大量的儲能，儲能將迎來(lái)良好的發(fā)展機遇。儲能技術(shù)種類(lèi)較多，物理、化學(xué)儲能技術(shù)都有各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)。目前廣泛應用的有抽水蓄能技術(shù)、壓縮空氣儲能、超級電容器儲能、電化學(xué)類(lèi)等。電網(wǎng)側儲能應用以電化學(xué)儲能為主流。[1]

2 電網(wǎng)側儲能現狀

在電源側安裝儲能系統，可以與各類(lèi)發(fā)電設備的出力進(jìn)行互補，提升電源設備外特性的穩定可控水平，從而保障電力系統的安全穩定。在當前情況下，個(gè)別地區的電化學(xué)儲能采用火電聯(lián)合調頻模式得到了比較好的收益，但尚未形成完備的商業(yè)模式和良好的利益共享機制。

市場(chǎng)空間方面，目前收益較高的聯(lián)合火電調頻受?chē)艺呦拗?，發(fā)展空間有限。今后電源側儲能將更趨向于新能源消納等應用方向，即“儲能+新能源”模式。

技術(shù)特性方面，風(fēng)電、光伏等有各自特色的出力特性，技術(shù)上“光伏+儲能”的應用壁壘更低。光伏發(fā)電的出力以天數計算周期，相對穩定，儲能設備的充放循環(huán)按日進(jìn)行即可，而風(fēng)電具有較明顯的季節特性，如何高效、經(jīng)濟的配置儲能系統成為一大挑戰。

盈利模式方面，“儲能+新能源”模式最主要的問(wèn)題在于收益模式的模糊和利益分配機制不明確，儲能成本的下降速度和應用場(chǎng)景的收益曲線(xiàn)也還沒(méi)有達到良好契合。

3 電網(wǎng)側儲能應用場(chǎng)景

3.1 提升電網(wǎng)建設應用效能

一是提升現有輸配電網(wǎng)經(jīng)濟性水平。當儲能投資全壽命周期成本小于電網(wǎng)改造升級成本時(shí)，可通過(guò)新建儲能設施應對負荷需求，降低電網(wǎng)輸配能力升級成本，從而提高供電經(jīng)濟性水平。二是為直流配電網(wǎng)提供電能質(zhì)量保障。當前，電動(dòng)汽車(chē)保有量快速增加，各類(lèi)直流型清潔電源不斷涌現，電力需求側地直流特性越來(lái)顯著(zhù)。電化學(xué)儲能具有良好的功率調節能力，將為配電網(wǎng)提供電能質(zhì)量調節、快速功率調節、事故備用等多種功能。三是解決或緩解部分偏遠地區的電力供應難題。目前，我國部分偏遠山區、海島等區域尚存在電力供應不足情況，通過(guò)在小區域內的微電網(wǎng)中安裝配套的儲能設施，可以比較經(jīng)濟、高效地為當地人民群眾提供電力。

3.2 安全應對系統故障或異常運行

一是提高電力系統的應急處置能力。電化學(xué)儲能擁有良好的有功及無(wú)功快速響應能力，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，可以毫秒級速度響應應急處理，大大提高了電網(wǎng)安全可靠運行能力。二是在發(fā)生事故時(shí)備用和黑啟動(dòng)。電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，儲能設施能夠自動(dòng)快速啟動(dòng)，保障電力用戶(hù)的用電需求，同時(shí)縮短障檢修過(guò)程中的停電時(shí)間，提升供電可靠性。[2]

3.3 降低電網(wǎng)損耗及削峰填谷

一是降低電網(wǎng)的電能輸配損耗。當線(xiàn)路總輸送電量，通過(guò)調節輸配電網(wǎng)的輸送功率曲線(xiàn)，在保障線(xiàn)路輸送電量的同時(shí)，減小電網(wǎng)功率波動(dòng)，降低線(xiàn)路及變壓器等相關(guān)設施設備的損耗，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性水平。二是緩解調度在用電高峰期的調峰壓力。儲能電站通過(guò)共享儲能等創(chuàng )新模式，實(shí)現大規模集中統一調度，可有效緩解國內部分地區峰度夏供電緊張、區域內調峰能力偏低等問(wèn)題。

3.4 提高清潔能源的消納能力

一是緩解清潔能源電力輸出受限狀況。風(fēng)光、潮汐等清潔能源與儲能聯(lián)合部署運行，可顯著(zhù)平緩電源的出力波動(dòng)，提高線(xiàn)路利用率及外送能力，降低項目建設的總體資金投入。二是提升清潔能源電源聚集區的調峰能力。風(fēng)光、潮汐等新能源受自身特性限制，出力會(huì )呈現較大的周期性起伏，利用儲能設施能夠及時(shí)存儲高峰期電能并在低谷期釋放，及時(shí)消納大規模清潔能源，緩解電網(wǎng)的調峰壓力。

3.5?參與調峰調頻等電力輔助服務(wù)

電化學(xué)儲能夠以毫秒級的速度，快速響應電網(wǎng)需求，并可實(shí)時(shí)、精確控制充放電過(guò)程，同時(shí)以非常經(jīng)濟的成本實(shí)現容量調節，可與煤電、抽水蓄能等方式配合，有效提高大電網(wǎng)的調峰調頻能力。

4 電網(wǎng)側共享儲能運營(yíng)模式

4.1 市場(chǎng)參與對象

共享儲能提供商負責建設、組織和提供共享儲能設施設備（即“云端電池”），既可以通過(guò)多種方式融資新建集中式儲能設施，也可以利用先進(jìn)技術(shù)和管理手段，吸納廣大分布式儲能設施，進(jìn)一步發(fā)揮現有設施的使用效率。應重點(diǎn)從整體規劃、項目運營(yíng)、經(jīng)濟性評估、價(jià)格機制等各方面開(kāi)展全面研究。

平臺運營(yíng)服務(wù)商為共享儲能提供必要的安全運行、（配合電網(wǎng)）經(jīng)濟調度等功能，同時(shí)引導共享儲能提供商參與削峰填谷等輔助服務(wù)，電網(wǎng)企業(yè)是最有能力成為平臺運營(yíng)服務(wù)商角色的市場(chǎng)參與主體。儲電設備進(jìn)行放電要通過(guò)電網(wǎng)才可以傳輸到用戶(hù)那里，所以要對用戶(hù)的電力使用特點(diǎn)和對配電網(wǎng)造成的影響進(jìn)行研究，并分析共享儲能提供商、儲能用戶(hù)等的運營(yíng)費用成本、費率和不同付款方式對運營(yíng)商的影響。

儲能用戶(hù)既是共享儲能設施和服務(wù)的使用者，也可以將自建儲能設施加入共享儲能提供商的共享儲能管理體系，通過(guò)參與共享儲能增加收益、減少費用。通過(guò)加入共享儲能體系，用戶(hù)將會(huì )更有動(dòng)力自行分析儲電容量、價(jià)格等因素，改變自身的用能管理模式及消費習慣，為后續的投資決策做借鑒。

4.2 投資模式

隨著(zhù)電力改革深入，越來(lái)越多的市場(chǎng)主體參與到儲能行業(yè)，相互之間的關(guān)系也愈加緊密。各市場(chǎng)主體需要通力合作，充分調動(dòng)各自的技術(shù)、資本優(yōu)勢以及市場(chǎng)經(jīng)驗，從滿(mǎn)足自身需求出發(fā)，在法律既定的框架內探索儲能系統的創(chuàng )新管理體系與商業(yè)模式，形成具有中國市場(chǎng)特點(diǎn)的商業(yè)化運營(yíng)模式。

4.2.1 投資人獨立投資

投資人獨立投資模式的投資主體大多為大型工商業(yè)用戶(hù)，他們作為共享儲能提供商，全資購置和建設儲能設施，擁有儲能系統完全產(chǎn)權。儲能設備可自行運營(yíng)維護，或由運營(yíng)服務(wù)商提供售后運維服務(wù)。在這種模式下，用戶(hù)可以利用國內電力市場(chǎng)峰谷電價(jià)、可中斷電價(jià)等各種價(jià)格機制，采用低儲高發(fā)的方式減少自身電費支出。通過(guò)電力交易市場(chǎng)、虛擬電廠(chǎng)等共享儲能商業(yè)模式，利用儲能系統存儲、釋放電能參與市場(chǎng)交易，一方面獲得了相應的收益，另一方面也有利于電網(wǎng)平穩運行。[3]

目前，電化學(xué)儲能的度電成本仍相對較高，而峰谷差電價(jià)的區間相對有限，需要投資者深入分析電化學(xué)儲能的投資風(fēng)險。因此，獨立投資適用于資金實(shí)力雄厚，對節能減排有硬性要求，或自身具備一定儲能相關(guān)技術(shù)能力的大中型企業(yè)以及部分儲能投資高收益率場(chǎng)景。

4.2.2 多方聯(lián)合投融資

儲能安裝在發(fā)電側，能平滑風(fēng)電、光伏等清潔能源發(fā)電的輸出，或者參與火電聯(lián)調頻。在電網(wǎng)側，儲能系統對電網(wǎng)的安全穩定運行也將起到重要作用。將在輸配電規劃建設時(shí)，同步考慮儲能電站建設并納入電網(wǎng)統一調度，參與電力輔助服務(wù)，可以充分使用儲能電站支援，最大限度地發(fā)揮電化學(xué)儲能的社會(huì )經(jīng)濟價(jià)值。電網(wǎng)企業(yè)應積極參與共享儲能投資建設，或作為運營(yíng)服務(wù)商，充分吸引社會(huì )資本參與電網(wǎng)建設，提高儲能市場(chǎng)規模，實(shí)現多方共贏(yíng)。

電網(wǎng)企業(yè)應成為儲能的重要建設者和推動(dòng)力，聯(lián)合投資是一種比較適合電網(wǎng)企業(yè)與社會(huì )資本合作的共享儲能投資模式。在該模式下，電網(wǎng)企業(yè)可以充分發(fā)揮自身的資金優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢和人才優(yōu)勢，參與系統調度、設備運維和廢舊設備再利用等業(yè)務(wù)運營(yíng)，引導儲能系統響應電網(wǎng)調峰調頻需求，實(shí)現削峰填谷。

4.2.3 融資租賃和租賃模式

隨著(zhù)電力改革的深入，越來(lái)越多的社會(huì )資本將以售電公司的市場(chǎng)主體形式出現。成為社會(huì )資本參與電力市場(chǎng)的代表。作為電網(wǎng)企業(yè)與電力用戶(hù)的中間商，售電公司可以進(jìn)一步充當儲能提供商或運營(yíng)服務(wù)商角色，整合社會(huì )各類(lèi)儲能資源并通過(guò)租賃、融資租賃等模式將設備租賃給用戶(hù)（包括電網(wǎng)企業(yè)）。儲能設備的運營(yíng)過(guò)程由用戶(hù)主導，售電公司引導參與共享儲能。在能源交易的過(guò)程中，售電公司通過(guò)大數據平臺等，精確分析各類(lèi)用戶(hù)的負荷特性，提高負荷預測精度，合理設計儲能系統充放電策略，為用戶(hù)提供低價(jià)電能，并引導用戶(hù)參與共享儲能的市場(chǎng)交易或輔助服務(wù)。對于用戶(hù)而言，采用融資租賃或租賃（分期付款）方式的前期投入資本少，進(jìn)入壁壘低，風(fēng)險也小，有利于促進(jìn)社會(huì )各方積極參與儲能項目投資，推動(dòng)儲能規?；l(fā)展。

4.2.4 社會(huì )融資模式

在社會(huì )融資模式中，投資方通過(guò)國內外金融市場(chǎng)，面向社會(huì )以債券、ABS、PPP等形式，公開(kāi)發(fā)布募集項目資金開(kāi)展儲能項目工程建設。該模式借鑒了共享經(jīng)濟概念，業(yè)主可以利用儲能設備降低自身的用能成本，也可以將儲能設備有償共享給第三方如電網(wǎng)公司，允許電網(wǎng)統一調度儲能設備，為系統提供削峰填谷、調峰調頻等服務(wù)并收取相應的費用。只是目前儲能成本還比較高、這類(lèi)項目的投資回收期預期較長(cháng)，在前期需要國家出臺相關(guān)政策給予一定的扶持。

4.3 商業(yè)運營(yíng)模式

4.3.1 輔助服務(wù)市場(chǎng)模式

目前，國內輔助服務(wù)市場(chǎng)機制正在逐步健全，大規模的集中式儲能系統，以獨立身份參與到電力輔助服務(wù)市場(chǎng)中，提供調峰調頻等輔助服務(wù)。在當前的過(guò)渡期，多地區將調峰、備用等主要輔助服務(wù)項目實(shí)行政府定價(jià)。隨著(zhù)后續政策的進(jìn)一步完善，電力輔助市場(chǎng)相關(guān)競爭機制逐漸成熟，輔助服務(wù)市場(chǎng)將成為共享儲能在電網(wǎng)側最具發(fā)展潛力的商業(yè)模式之一。共享儲能提供商（或綜合能源服務(wù)公司）牽頭組織儲能項目的投資、建設，與運營(yíng)服務(wù)商合作開(kāi)展系統日常運維，在電網(wǎng)的統一調度下，輔助服務(wù)市場(chǎng)的各類(lèi)市場(chǎng)主體（發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶(hù)等）根據各自需求享受各類(lèi)儲能服務(wù)，并支付相關(guān)服務(wù)費用。

儲能是經(jīng)濟性好、實(shí)時(shí)性強的優(yōu)質(zhì)調頻資源，可以為各類(lèi)發(fā)電機組（老舊火電機組、可再生能源發(fā)電機組、核電機組）提供調頻服務(wù)。引入輔助服務(wù)市場(chǎng)競價(jià)機制，儲能直接參與輔助服務(wù)市場(chǎng)競爭，由通過(guò)提供調峰調頻、黑啟動(dòng)、應急功率響應等多種輔助服務(wù)獲得收益，收益水平由市場(chǎng)決定。[2]

4.3.2 虛擬電廠(chǎng)模式

“虛擬電廠(chǎng)”模式將各類(lèi)用戶(hù)的儲能系統集合起來(lái)，通過(guò)先進(jìn)技術(shù)優(yōu)化系統運行，參與電網(wǎng)輔助服務(wù)獲取應用收益。更適合具有專(zhuān)業(yè)技術(shù)實(shí)力的電網(wǎng)企業(yè)牽頭實(shí)施。經(jīng)過(guò)電網(wǎng)統一調度和管理的分布式儲能系統不僅可以參與電力市場(chǎng)通過(guò)調頻、備用容量等獲取收益，而且還能助力輸配電系統，發(fā)揮延緩輸配電擴容升級、電壓支持、需求響應等方面的多重價(jià)值。[3]

目前，國內市場(chǎng)上國家電網(wǎng)和南網(wǎng)公司已開(kāi)始搭建項目接入平臺，布局虛擬電廠(chǎng)業(yè)務(wù)。在虛擬電廠(chǎng)模式中，能夠將儲能系統聚合起來(lái)進(jìn)行分析、優(yōu)化控制的系統平臺（即“云平臺”）至關(guān)重要。系統需要從建筑負荷中獲得技術(shù)數據，從市場(chǎng)中獲得價(jià)格信息，同時(shí)接收天氣信息，海量信息都需要軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。當要求實(shí)行需求響應時(shí)，平臺能找到優(yōu)化點(diǎn)，幫助用戶(hù)降低成本、增加收益。

4.3.3 合同能源管理模式

合同能源管理這種模式已經(jīng)出現了數十年，是一種比較成熟的商業(yè)運營(yíng)模式，一般適用于具有穩定現金流收益的節能項目。儲能項目在移峰填谷過(guò)程中也能夠同時(shí)優(yōu)化無(wú)功調節，降低輸配電損耗，因此可以將這些節能服務(wù)進(jìn)行量化評估，探索應用合同能源管理模式，由電網(wǎng)企業(yè)或大型用電企業(yè)與儲能項目業(yè)主分享節能降耗收益。

規模較大的企業(yè)、園區等集中式儲能提供商可以選擇合同能源管理模式，依據權威的第三方節能評估機構評估儲能產(chǎn)生的節能效益價(jià)值，由電網(wǎng)企業(yè)、園區運營(yíng)者等節能受益方讓渡部分節能收益給儲能運營(yíng)商。

4.3.4 現貨交易市場(chǎng)模式

電網(wǎng)側儲能也可通過(guò)現貨市場(chǎng)交易模式獲得電量收益。共享儲能提供商組織資金完成儲能項目投資和建設，運營(yíng)服務(wù)商（或售電公司）負責日常運營(yíng)維護等工作，并參與電力現貨市場(chǎng)交易，利用儲能設施套取電價(jià)波動(dòng)差值。運營(yíng)服務(wù)商在電力現貨市場(chǎng)進(jìn)行購、售電交易套取價(jià)差收益。若共享儲能提供商與運營(yíng)服務(wù)商不是同一主體，則按協(xié)商好的規則分享收益。

4.3.5 綜合疊加模式

當前，我國的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)、現貨交易市場(chǎng)和需求側響應機制已經(jīng)越來(lái)越成熟，同時(shí)“虛擬電廠(chǎng)”等先進(jìn)模式也在多地開(kāi)展了探索實(shí)踐。一方面，電網(wǎng)側儲能與電源側或用戶(hù)側儲能深度融合的政策、技術(shù)壁壘逐漸消失;另一方面，電網(wǎng)側儲能可通過(guò)商業(yè)模式創(chuàng )新，開(kāi)創(chuàng )更多投資收益機制。多種不同的投資、運營(yíng)模式組合或策略?xún)?yōu)化還可以進(jìn)一步疊加。例如，大規模集中式儲能設施可以疊加輔助服務(wù)市場(chǎng)調峰調頻與電力現貨市場(chǎng)價(jià)格套利模式，合同能源管理模式疊加融資租賃模式，需求側分布式儲能通過(guò)區塊鏈等技術(shù)手段，整合組建“虛擬電廠(chǎng)”參與現貨交易市場(chǎng)疊加需求側響應模式等等。

在各類(lèi)綜合疊加模式中，利益相關(guān)方包括了共享儲能提供商、運營(yíng)服務(wù)商、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、售電公司、電力用戶(hù)等，相互關(guān)系復雜，需要深入分析各利益相關(guān)方的業(yè)務(wù)或收益分成關(guān)系，并根據市場(chǎng)發(fā)展情況，創(chuàng )新收益模式。合適的個(gè)性化共享儲能商業(yè)運營(yíng)模式，能充分挖掘電源側、電網(wǎng)側和用戶(hù)側的儲能價(jià)值，提高各類(lèi)儲能設施設備的利用率和利用水平，推動(dòng)全社會(huì )的儲能資源得到最大化利用。