1.研究背景

(资料图片)

在“30·60碳目标”的发展指引下，储能在电力系统中的作用将不断凸显。然而，尽管系统对储能的需求与日俱增，但总体看来，储能的规模化应用仍面临投资回收路径不清晰等问题。为此，学术界和工业界已愈发关注储能投资与应用模式的创新。近年来，“共享经济”模式的出现为储能应用提供了新的思路，并催生出一种新型储能投资与应用模式——“云储能”模式。云储能模式将原本分散在系统各处的多类型储能装置集中到云端，用云端的虚拟储能容量来代替储能用户的实体储能，并实现储能资源共享。云储能模式为突破我国储能规模化应用的瓶颈提供了新的解决思路，被认为有望成为未来电网中的储能应用新形态。2022年2月22日，国家发改委、能源局印发《“十四五”新型储能发展实施方案》，文件提出：“创新新型储能商业模式，探索共享储能、云储能、储能聚合等商业模式应用”。标志着以云储能为代表的新型储能商业模式将逐渐由概念走向实际。然而，当前云储能模式仍主要关注对电力储能资源的整合与复用。受限于当前电力储能资源依旧高昂的价格，现有云储能模式中，电力储能资源复用所释放出的红利依然难以满足电力用户对“储能平价使用”的全部期待。为了，仍需探索能够进一步降低储能使用成本的“新型”云储能模式。

2.论文所解决的问题与意义　

在能源互联网的发展浪潮下，“多能源协同视角”极大地丰富了系统中的储能资源类型：热、气系统内包含大量的能量存储单元，如：供热系统蓄热、网管储气等；将以上能量存储元件与热电机组、燃气轮机、电转气装置等能量转换元件进行组合，能够释放出可观的等效储电能力，形成“广义储电资源”。

但是，在当前市场与管理模式中，电、热、气系统分属于不同的利益主体，电力系统无法直接调配上述广义储能资源，使得以上资源成为电力系统眼中的“沉睡型”储能资源。“云储能”模式与“多能源系统”的碰撞与融合为解决以上问题提供了新的思路：通过将热力、燃气系统作为广义储能资源引入到多能源云储能模式中，为电网提供储能服务，一方面可扩大电力系统中的储能资源，降低储能使用成本；另一方面为电、热、气等系统的友好互动提供桥梁。

为此，本文提出了一种传统云储能的“裂变模式”——面向电力系统的“多能源云储能”模式。本文对多能源云储能模式的基本运营模式、实现形式、核心优势进行了介绍，并对多能源云储能系统的关键问题进行了研究展望。

3.论文重点内容　　

（1）多能源云储能系统的组成与基本盈利模式

多能源云储能系统的组成示意图如图1所示。多能源云储能与传统云储能类似，允许多个用户以共享的方式使用多个储能供应商提供的储能资源。多能源云储能系统中包含：云储能运营商、储能供应商和储能用户三大利益主体。

图1 多能源云储能系统的组成与基本运营模式

云储能运营商是云储能模式的组织者，其将各处的多类型储能资源集中和组织起来，并进行统一调度，以更小的成本为用户提供储能服务。云储能运营商主要负责两方面内容：首先，其负责收集云储能用户的多类型储能需求，并对参与云储能模式的多类型储能装置进行统一调控；其次，其还负责设计云储能系统中的基本商业模式。在多能源云储能模式下，储能供应商不仅包括多类型电力储能装置，不同规模、位置的热力及燃气系统也可以为不同电力系统用户提供不同类型的储能服务。云储能用户为储能服务的使用者。类似于传统云储能模式，多能源云储能模式下的云储能用户可以包括源侧、网侧和荷侧的各类型用户。例如：针对源侧新能源厂站的应用需求，厂站附近的热力或燃气系统可作为广义储能资源为其提供弃风光回收、调峰等服务；针对电网的经济运行需求，“区域级”热力和燃气系统可作为广义储能资源配合系统调度，降低系统运行成本；针对园区的新能源消纳需求，“园区级”热力或燃气系统可配合新能源出力与负荷需求，提升园区新能源消纳水平、降低园区用电成本等。

（2）多能源云储能系统的实现形式

多能源云储能系统的实现架构示意图如图2所示。多能源云储能模式中利益主体众多，甚至跨越多个能源系统，为了实现多类型（广义）储能公平、合理地协同调控，需要构建面向多能源云储能模式的云储能调控平台。该平台可通过无线或有线通信传输的方式，接收不同云储能用户的储能使用需求；同时，若该多能源云储能系统还有“网侧”储能服务需求或需要借助电网的输电通道，则还需要通过有安全加密的内网通信网络与电力系统调控中心连接，并接受电网调度中心的储能需求指令以及调度信息。

图2 多能源云储能系统实现架构示意图

（3）多能源云储能系统的核心优势

传统云储能模式的经济收益主要来源于以下两个方面：

1）储能复用：用户在储能使用需求上具有时间互补性，该特性使得储能复用情况下的总储能配置容量低于用户自行配置储能时的容量总和，从而降低储能的使用成本。

2）投资的规模效益：储能投资具有规模效益，其主要指随着储能总容量的增加，单位储能容量的投资成本具有下降趋势；在云储能模式下，通过整合多用户的储能需求，投资大容量的储能装置，从而降低单位储能的投资成本。

相比于传统云储能模式，多能源云储能具有以下2项额外的优势与特色：

1）进一步盘活了系统中的“沉睡”储能资源，从而进一步降低了电力系统的储能使用成本：在“多能源云储能”模式中，热力、燃气系统等均能够成为服务于电力系统的广义储能资源，其潜在可调度储能容量巨大；然而，电、气、热系本质上属于不同的利益主体，由于缺乏激励相容的商业模式，目前在实际系统中，热力、燃气系统（尤其在“系统级”）难以被电力系统直接调控；因此，多能源云储能模式相当于盘活了系统中的“沉睡型”储能资源，从而能够进一步降低电力系统用户的储能使用成本。

2）在不打破行业壁垒的情况下，为跨能源系统间的互利共赢提供了桥梁：在多能源云储能模式中，热力、燃气系统充当起储能供应商的角色，其不直接受控于电力系统，而是以提供等效储能服务的形式与电力系统进行能量互动；多能源云储能商起到“中间人”的作用，其结合电力系统的储能需求，以及热力、燃气系统的闲时等效储能容量，进行统一能量调控，同时对电力系统在获得等效储能服务后所得利润进行分配与共享，从而实现跨能源系统的互利共赢。

（4）多能源云储能模式的研究框架展望

从多能源云储能系统中的云储能运营商、储能供应商和储能用户三大利益主体的角度出发，多能源云储能模式下的关键科学问题可以由投资与规划、运行与评估以及商业模式设计三方面概括。研究框架示意图如图3所示。

图3 多能源云储能模式下关键问题研究框架

多能源云储能模式本质上是通过储能共享的方式实现全社会福利的提升，并通过合理的收益分配方式，将所提升的福利交由参与该系统的各利益主体共享。在该模式中，多能源云储能运营商担任着“组织者”的关键角色，其主要运营目标包括两个方面：1）最大化多能源云储能模式下的全社会福利，即最大化总体收益；2）设计合理的商业模式，吸引储能供应商、储能用户参与该模式，合理分配各方收益，并最大化运营商自身在该模式中的收益。为了实现上述目的，多能源云储能运营商所需要关注的关键问题研究框图如图4所示。

图4 多能源云储能模式下关键问题研究框架

首先，在扩大总体收益方面，主要涉及对多能源云储能模式下储能的投资与规划，以及多能源云储能系统优化运行与评估这两个关键问题的研究。分配给各利益主体的“总体收益”主要来自于“用户使用储能后的效益提升值”与“储能使用成本（折旧、运行、维护等成本）”之差。“开源”和“节流”是提升“总体收益”的主要途径。“开源”方式主要指：通过对用户储能需求和现有储能资源可调容量的准确把控，通过储能优化配置方式，满足更多的用户储能需求，从而提升“用户使用储能后的效益提升值”；“节流”的方式主要是指：通过对热力系统、燃气系统和各类电储能资源的合理调控，降低“储能使用成本”。

其次，在收益分配方面，主要涉及对多能源云储能商业模式设计这一关键问题的研究。多能源云储能系统中包含诸多从属于不同利益主体的参与者，每个参与者在系统中所扮演的角色和重要性均有不同。合理的多能源云储能商业模式不但能够促使用户理性而合理地购买储能服务，保障系统整体总收益；还能够有效激励热力系统、燃气系统和其他电力储能供应商更好地参与到云储能模式中，保障储能服务的稳定有效供应。

对于储能供应商和储能用户，其在多能源云储能模式下的关键问题研究框图如图5所示。在多能源云储能模式中，储能供应商和储能用户更偏向于“参与者”的角色，其在收到运营商发布的准入原则、价格信息和使用原则等信息后，衡量自身的风险与收益，并决定是否参与该模式，而储能供应商和云储能用户的参与情况将以“反馈”的形式传导给云储能运营商，刺激其对其所制定的一系列商业模式进行调整和更新。在决定参与多能源云储能模式后，储能供应商和云储能用户均会关注在当前云储能商业模式下，如何进行优化运行，实现自身收益最大化的问题；此外，对于储能供应商而言，能否通过增加储能投资的方式，增加其在多能源云储能模式中的获利水平，同样是其关注的关键问题。

图5 储能供应商和云储能用户视角下关键问题研究框图