劉洋

一、引言

在碳減排壓力下，清潔能源的開發(fā)和利用在我國得到了迅猛的發(fā)展。然而，風(fēng)電和光伏接入電網(wǎng)時受地理環(huán)境、天氣等影響，具有較強的波動性、隨機性和間歇性，嚴重影響了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。儲能技術(shù)通過高儲低發(fā)的原理有效提高系統(tǒng)運行靈活性，消除風(fēng)電、光伏發(fā)電等波動性能源的不利影響。

2020年以來，國家層面連續(xù)出臺文件鼓勵推動儲能建設(shè)，促進清潔能源高質(zhì)量發(fā)展。明確儲能技術(shù)在未來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，推動儲能技術(shù)應(yīng)用。鼓勵多元化社會資源投資的儲能建設(shè)，鼓勵在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的儲能應(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，支持儲能技術(shù)發(fā)展，鞏固未來能源供應(yīng)安全。

二、儲能發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

（一）我國儲能發(fā)展現(xiàn)狀

“5.31新政之后” 我國儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛。儲能應(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，我國已投運儲能項目裝機規(guī)模為32.4，比2018年增長3.6%。其中，電化學(xué)儲能項目同比增長59.4%，累計裝機規(guī)模為1709.6MW。我國儲能產(chǎn)業(yè)從原材料生產(chǎn)、儲能設(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)依賴國外技術(shù)，但是無論前沿技術(shù)還是主流技術(shù)我國都已經(jīng)布局，并且培育出了以比亞迪、寧德時代、中科儲能、中車新能源、大連融科等一批技術(shù)領(lǐng)先的儲能廠商，這些都是實現(xiàn)我國儲能產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的堅實基礎(chǔ)。

（二）國外儲能發(fā)展現(xiàn)狀

全球儲能項目裝機主要分布在歐洲的西班牙、法國、德國、意大利、奧地利，北美的美國，亞洲的中國、印度、韓國和日本，這些國家儲能項目裝機容量累計占全球近五分之四。

德國和日本用戶儲能銷售蓬勃發(fā)展，是支撐儲能系統(tǒng)裝機規(guī)模重要支柱。2019年，全球儲能裝機規(guī)模為2.7GW/ 5.5GWh。歐洲儲能項目工期較短、規(guī)模較小、成本較高。發(fā)電企業(yè)傾向于天然氣填補由于煤電退役而帶來的裝機缺口。2020年受全球疫情影響，全球經(jīng)濟遭受到較大的沖擊，很多行業(yè)出現(xiàn)衰退，值得慶幸的是儲能行業(yè)受到的沖擊較小。未來，隨著能源轉(zhuǎn)型普遍得到認識，儲能行業(yè)將會蓬勃發(fā)展。預(yù)計2025年，全球分布式儲能市場用戶儲能模將達到 130 億美元。在未來智能電網(wǎng)發(fā)展中，可再生能源發(fā)電獨立運行和大規(guī)模儲能應(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)下我國儲能發(fā)展

（一）發(fā)電側(cè)

儲能技術(shù)在發(fā)電側(cè)可發(fā)揮平滑波動、一次調(diào)頻、減少棄電的功能，提高緊急無功支撐等，解決大規(guī)模新能源并網(wǎng)問題，從而，提高電網(wǎng)對新能源的消納能力。儲能技術(shù)響應(yīng)速度極快， 可實現(xiàn)信息化、自動化和智能化，儲能的調(diào)峰調(diào)頻能力方便電網(wǎng)進行調(diào)度。

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)通過能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、分析及動態(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)測與運維、互動用電、節(jié)能服務(wù)、等多種新型業(yè)務(wù)，將不同運行狀態(tài)和類型的機組優(yōu)化組合，動態(tài)調(diào)整發(fā)電狀態(tài)，提高能源利用率，實現(xiàn)資源有效配置，從而提高發(fā)電商的發(fā)電補償效益，達到節(jié)能減排目標。建立發(fā)電側(cè)機組節(jié)能調(diào)度多目標優(yōu)化模型，運用遺傳算法等大數(shù)據(jù)分析算法進行求解。運用大數(shù)據(jù)分析方法提出儲能充放電策略，以成本最低、低碳效益最大等為優(yōu)化目標，利用粒子群算法、遺傳算法等解決儲能系統(tǒng)容量配置的一系列優(yōu)化問題。

（二）電網(wǎng)側(cè)

在電網(wǎng)側(cè)配置分布式或獨立式電池儲能電站，可以代替現(xiàn)有火電調(diào)頻機組、調(diào)峰機組、無功發(fā)電機組、事故備用機組、可控負荷等，具有一定的經(jīng)濟價值。

通過數(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)、運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理、聚類、數(shù)據(jù)分析，提供改進的控制策略。大數(shù)據(jù)的價值主要體現(xiàn)為提升電網(wǎng)企業(yè)經(jīng)營管理效率以及服務(wù)電網(wǎng)企業(yè)用戶。例如，在輸電階段，通過數(shù)據(jù)采集輸電環(huán)節(jié)的各個線路實時信息數(shù)據(jù)，制定合理的輸電方案，大大降低電力線損率。我國電力行業(yè)目前處在建造智能電網(wǎng)時期，大數(shù)據(jù)技術(shù)可以加強電力系統(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)儲能是商業(yè)化應(yīng)用最早領(lǐng)域。儲能可通過“削峰填谷”，為用戶節(jié)省用電成本、降低用戶停電風(fēng)險、降低容量電費、提高電能質(zhì)量、并參與需求側(cè)響應(yīng)，可通過節(jié)省擴容費率、峰谷電價差、用電響應(yīng)、等降低用電成本，從而發(fā)揮多重價值。

目前，用戶側(cè)儲能產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域缺乏規(guī)范的互聯(lián)網(wǎng)平臺來拓展業(yè)務(wù)。設(shè)計以云服務(wù)器為主站，移動端應(yīng)用作為交互前端，以“政府、電網(wǎng)、用戶、商家”為服務(wù)對象，采集系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)，接入用電信息，貫通儲能從“設(shè)計、接口、建設(shè)、運維”環(huán)節(jié)，實現(xiàn)引導(dǎo)用戶側(cè)儲能合理布局，精準測算出用戶儲能經(jīng)濟效益，并智能感知工商業(yè)用戶儲能配置需求。實現(xiàn)儲能主體廣泛互聯(lián)、儲能運營主體智慧互動、儲能效益價值共創(chuàng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。以儲能基礎(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)平臺商業(yè)運營模式。

四、新一代信息技術(shù)促進儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對儲能產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟安全問題促進

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在清潔能源生產(chǎn)中連接發(fā)電、輸電、配電和儲電設(shè)備上的傳感器，遠程實時監(jiān)控設(shè)備工作，可以降低運營成本。通過能源物聯(lián)網(wǎng)連接各類新型業(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、智能運維、能效管理、能耗監(jiān)測、用戶側(cè)電器、充電樁等），可以為智慧儲能的許多應(yīng)用場景提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)連接，實現(xiàn)高效化、清潔化、市場化的開發(fā)應(yīng)用，促進節(jié)能減排，輔助實現(xiàn)能源電力的高效化消費。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、互動服務(wù)、配電自動化、儲能用戶側(cè)分布式電源、電動汽車充電、智能家居等新技術(shù)，綜合計算機技術(shù)、通信技術(shù)、測量技術(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別用電浪費，尤其是一些耗電設(shè)備，從而節(jié)省能源費用。

（二）區(qū)塊鏈技術(shù)對儲能商業(yè)模式影響

關(guān)于商業(yè)模式問題是近幾年實踐者和學(xué)者們重要研究問題之一，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)動力。利用區(qū)塊鏈的共識算法、加密技術(shù)、分布式存儲、智能合約實現(xiàn)多主體交易的智能研判、快速融合形成交易全過程的大賬本，實現(xiàn)能源數(shù)據(jù)的不可篡改、精準追溯、最終滿足能源交易公正、公平、公開的要求。

“區(qū)塊鏈+共享儲能”作為儲能的一種創(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)共享儲能：通過整合電源側(cè)儲能站，為新能源電廠提供棄風(fēng)棄光的電量釋放與存儲，緩解清潔能源高峰時段的電力電量消納困難，從而實現(xiàn)電源側(cè)“儲能于廠”。電網(wǎng)側(cè)共享儲能：利用電網(wǎng)現(xiàn)有資源，在變電站設(shè)置可供儲能接入標準的插座，整合中小儲能企業(yè)移動式儲能資源，吸收棄風(fēng)棄光的電量，根據(jù)國網(wǎng)三站合一建設(shè)要求及電網(wǎng)需求放電，實現(xiàn)靈活移動的共享儲能在電網(wǎng)側(cè)“儲能于站”。用戶側(cè)共享儲能：當(dāng)新能源高發(fā)時段吸收電力，利用智能樓宇或電動汽車等儲能裝置，對電動汽車進行充電，其他時段釋放電力，實現(xiàn)用戶側(cè)“儲能于民”。在區(qū)塊鏈技術(shù)的保障下，新能源和儲能就像買賣股票一樣，輕松便捷的進行市場競價交易。

（三）人工在智能對儲能的未來發(fā)展

人工智能技術(shù)通過集成簡化技術(shù)的方式改善現(xiàn)有的儲能技術(shù)，包括可再生能源的微電網(wǎng)、抽水蓄能、公用事業(yè)規(guī)模的電池儲能等。隨著儲能技術(shù)的進步和成本的逐漸下降，智能儲能在電網(wǎng)中的輔助服務(wù)中作用越來越重要。當(dāng)供應(yīng)、需求缺口的時候，AI可以實現(xiàn)有效分配，并且可以節(jié)省功耗供以后使用。集成不同的多個存儲系統(tǒng)可以最大程度地發(fā)揮作用，而且智能能量存儲系統(tǒng)通過改善間歇性發(fā)電引起的電壓控制和頻率可以進一步提高安全性。

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

五、結(jié)語

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。本文基于國內(nèi)外儲能技術(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)在儲能產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，以期望對我國儲能產(chǎn)業(yè)信息化發(fā)展提供思路。

可以預(yù)見“十四五”時期，全國電力需求將維持低速增長態(tài)勢，而新能源電源裝機將仍維持一定比例快速增長。隨著新能源裝機與電力消費占比進一步提升，平均發(fā)電的成本將被抬高，在整體電力需求增長的環(huán)境下，新增消納成本無法通過限價的電力市場解決。構(gòu)建全國范圍的儲能大數(shù)據(jù)中心尤為重要。依托此數(shù)據(jù)中心，開展儲能電站的并網(wǎng)檢測，對不同廠商設(shè)備的技術(shù)評估。建立儲能標準體系有助于該行業(yè)有序的參與電力市場交易，提升儲能效益、效用價值，助力儲能產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化進程。

作者單位：內(nèi)蒙古師范大學(xué) 華北電力大學(xué)