特斯拉創(chuàng)始人埃隆馬斯克提出，用一個太陽能光伏屋頂、一輛電動汽車和一塊家用儲能電池(Powerwall)實(shí)現(xiàn)每一個家庭的“能源獨(dú)立”。這些家庭可以就近聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)互動互助，通過智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)。馬斯克要用這種方式實(shí)現(xiàn)全美4500個擁有屋頂?shù)募彝ヂ?lián)成一個新的智慧能源網(wǎng)絡(luò)體系。那么，在當(dāng)今能源變革的大背景下，能源互聯(lián)的內(nèi)涵是什么?儲能在其中又扮演著什么角色呢?

縱觀人類發(fā)展史，無論是文明的誕生還是現(xiàn)代文明的到來，都與能源革命息息相關(guān)。人類利用能源手段和效率的每一次提升，都將對社會和經(jīng)濟(jì)帶來不可估量的改變。在人類對能源利用的歷史長河中，從遠(yuǎn)古時代鉆木取火至當(dāng)下逐漸登上舞臺的可再生能源，大概經(jīng)歷了四次能源變革。

第一次能源革命變革發(fā)生于第一次工業(yè)革命之前，以生物質(zhì)能為主要能量來源，如薪柴、秸稈等，它使人類進(jìn)入農(nóng)耕文明時代;第二次能源變革發(fā)生于1820~1950，煤炭取代木材成為主導(dǎo)能源，人類進(jìn)入了工業(yè)文明時代;第三次能源變革發(fā)生于1950年之后，油氣取代煤炭稱為主導(dǎo)能源，工業(yè)文明進(jìn)入新高度;當(dāng)下正在進(jìn)行第四次能源轉(zhuǎn)型，盡管處于初級階段，但與前三次已有明顯區(qū)別。第四次能源變革以風(fēng)能、太陽能等可再生能源為主導(dǎo)能源，實(shí)現(xiàn)能源的生產(chǎn)、運(yùn)輸及利用的智能化和低碳化，它以合作共贏和政策引導(dǎo)為重要特征。

世界能源格局新變化

始于上個世紀(jì)90年代末的頁巖油氣革命，經(jīng)過十多年的發(fā)展，已經(jīng)開始改變美國乃至世界的能源市場格局。2000年美國頁巖氣的產(chǎn)量僅122億立方米，到2017年全美頁巖氣的開采量已達(dá)4621億立方米。美國原油產(chǎn)量也從2011年初約540萬桶/天上升到目前超過1000萬桶/天，原油凈進(jìn)口量從2011年900萬桶/天降至600萬桶/天。如今，天然氣已成為美國能源中流砥柱，液化天然氣(LNG)也成功出口到中國。美國能源署預(yù)計(jì)，2020年美國將成為世界第三大LNG出口國。

另外，美國于2017年退出巴黎協(xié)定，中國扛起了清潔能源革命的大旗。2017年11月《中國電力報(bào)》中的文章《堅(jiān)持綠色發(fā)展推進(jìn)新能源再上新臺階》指出，力爭到2035年，我國能源需求的增量全部可由清潔能源提供，可再生能源發(fā)展進(jìn)入增量替代階段。2035~本世紀(jì)中葉，全面構(gòu)建以可再生資源為主體的現(xiàn)代能源體系，可再生能源對化石能源進(jìn)入全面存量替代的階段。其實(shí)早在2015年7月，國務(wù)院在《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》中就已經(jīng)提出建設(shè)以太陽能、風(fēng)能等可再生能源為主體的多能源協(xié)調(diào)互補(bǔ)的能源互聯(lián)網(wǎng)。

能源互聯(lián)網(wǎng)：能源革命的重要支撐

何為能源互聯(lián)網(wǎng)?

能源互聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，可理解為能源之間的互聯(lián)、互通、互動和互助。能源互聯(lián)網(wǎng)概念最早出現(xiàn)在美國著名學(xué)者杰里米˙里夫金的著作《第三次工業(yè)革命》(2011年版)中，2012年才被國內(nèi)所關(guān)注。2012年6月，中信出版社翻譯并出版了中文譯本《第三次工業(yè)革命：新經(jīng)濟(jì)模式如何改變世界》。

里夫金在書中預(yù)言：以新能源技術(shù)和信息技術(shù)深入結(jié)合為特征的一種新的能源利用體系——“能源互聯(lián)網(wǎng)”即將出現(xiàn)，以“能源互聯(lián)網(wǎng)”為核心的第三次工業(yè)革命將給人類社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式與生活方式帶來深遠(yuǎn)的影響。

從組成部門看，能源互聯(lián)網(wǎng)主要由電力系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡(luò)及信息網(wǎng)絡(luò)緊密耦合而成。它以電力系統(tǒng)為核心，融合交通系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡(luò)，并進(jìn)一步集成供熱等其他二次能源網(wǎng)絡(luò)，利用強(qiáng)大的信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各類能源的接入利用及能量在系統(tǒng)間雙向?qū)Φ鹊慕粨Q和共享。能源互聯(lián)網(wǎng)的最終目的是實(shí)現(xiàn)集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用轉(zhuǎn)變。在他的框架下，能源互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)當(dāng)包含以下五個主要內(nèi)涵：

1、 支持由化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)變

2、 支持大規(guī)模分布式電源的接入

3、 支持大規(guī)模氫儲能及其他儲能設(shè)備的接入

4、 利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造電力系統(tǒng)

5、 支持向電氣化交通轉(zhuǎn)型

能源互聯(lián)網(wǎng)是能源革命的重要支撐

2014年，中央領(lǐng)導(dǎo)小組組長習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)推動能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命是長期戰(zhàn)略，并提出能源生產(chǎn)和消費(fèi)的“四個革命”——能源消費(fèi)、能源供給、能源技術(shù)和能源體制，將能源消費(fèi)放在了首位。能源正在發(fā)生著從需求側(cè)逆向而來的顛覆，消費(fèi)者正在借助能源互聯(lián)網(wǎng)和各種新能源技術(shù)的創(chuàng)新，參與能源的投資、生產(chǎn)和互助共享。隨著互聯(lián)網(wǎng)理念、先進(jìn)信息技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)深度融合，能源互聯(lián)網(wǎng)將成為我國能源革命的重要支撐。

儲能是能源互聯(lián)網(wǎng)的核心環(huán)節(jié)

儲能在能源互聯(lián)網(wǎng)的角色——關(guān)鍵/核心環(huán)節(jié)

能源互聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)分布式可再生能源的利用，分布式能源是能源互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。目前分布式能源主要包括光伏、風(fēng)電、生物質(zhì)能、天然氣等清潔能源，具有分散性、規(guī)模小等特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)就地發(fā)、配、控和用。分布式光伏發(fā)電遵循“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的模式，大部分發(fā)電量用于用戶的自我消納。目前分布式能源在電網(wǎng)中的比重為2.3%，未來我國將分布式新能源納入電力和供熱規(guī)劃以及國家新一輪配網(wǎng)改造計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)分布式新能源直供與無障礙入網(wǎng)。

而分布式新能源在入網(wǎng)時，發(fā)電系統(tǒng)能源輸入端——太陽能、風(fēng)能等可再生能源的輸入具有間歇性、隨機(jī)性，相當(dāng)?shù)牟环€(wěn)定。風(fēng)能和光能資源多集中于西部地區(qū)、北部地區(qū)，遠(yuǎn)離東中部負(fù)荷中心，需要清潔和靈活有效的方法促進(jìn)大規(guī)模可再生能源的送出和消納。因此，在新能源并網(wǎng)中，儲能顯得尤為重要，它可以提高電網(wǎng)對間歇性可再生能源的接納能力。此外，它還有助于電網(wǎng)削峰填谷等。

在能源生產(chǎn)端，儲能起到了數(shù)據(jù)庫功能;輸配端，相當(dāng)于緩沖器功能;用戶端，相當(dāng)于防火墻功能。整體上來說，從能源生產(chǎn)到利用的過程，儲能實(shí)現(xiàn)了能源在時間、空間和數(shù)量上的解耦。

儲能技術(shù)路線

根據(jù)能量轉(zhuǎn)化介質(zhì)的差異，儲能本體技術(shù)可以分為：物理儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能等。其中，電化學(xué)儲能技術(shù)優(yōu)勢明顯，鋰離子電池前景廣闊。

抽水蓄能發(fā)展了100多年，其技術(shù)最為成熟，應(yīng)用規(guī)模最大;

鋰電池作為電動汽車的主要動力源，KWh級別的應(yīng)用以及頻繁的充放電使得鋰電池在技術(shù)和成本上有了顯著的突破。隨著電動汽車的發(fā)展，鋰電池也已大規(guī)模商業(yè)化，鋰電儲能電站除使用全新鋰電池外，也是車用動力電池梯次領(lǐng)域的主要出路之一;

鉛蓄電池經(jīng)歷了從鉛酸到鉛碳的技術(shù)進(jìn)化，目前鉛碳電池在電化學(xué)儲能制造成本方面具有優(yōu)勢。

儲能技術(shù)路線對比

儲能的應(yīng)用場景

廣義上來說，儲能是采用某種裝置或方法儲存能量，并實(shí)現(xiàn)能量在空間維度移動后釋放或者在時間維度滯留后釋放。一般分為兩類，一類是移動儲能，如移動設(shè)備供能、電動車動力電池等;一類是靜態(tài)儲能，如UPS電源、通信基站電源、抽水蓄能電站等。

在傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域，儲能裝置可以和火電機(jī)組共同按照調(diào)度的要求調(diào)整輸出大小，盡可能使火電機(jī)組工作接近經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)。儲能技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了火電機(jī)組效率，同時也延緩了動態(tài)運(yùn)行對火電機(jī)組的壽命損害。

在可再生能源領(lǐng)域，由于可再生能源的間歇性及隨機(jī)性，會對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，儲能的應(yīng)用可解決可再生能源并網(wǎng)問題及電網(wǎng)的削峰填谷，并可以跟蹤計(jì)劃出力，從而使可再生能源的應(yīng)用變得友好和可調(diào)度，從而保證電網(wǎng)的功率平衡和運(yùn)行安全。

在電力系統(tǒng)輔助服務(wù)領(lǐng)域，儲能可用于調(diào)頻、調(diào)峰或作為備用容量。

在分布式能源領(lǐng)域，儲能可以發(fā)揮關(guān)鍵作用。可以通過儲能幫助用戶達(dá)到分時電價管理和降低大型企業(yè)容量費(fèi)用作用。

在新能源汽車領(lǐng)域，新能源汽車也被視作分布式儲能設(shè)施，通過充放電與分布式能源、可再生能源等結(jié)合形成微網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的切入。

在微電網(wǎng)領(lǐng)域，儲能是其重要組成部分。微網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠自我實(shí)現(xiàn)控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。它是未來分布式發(fā)電系統(tǒng)的高級應(yīng)用形式。儲能設(shè)施的運(yùn)用可提高微網(wǎng)電能的質(zhì)量和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行，并在必要時向大電網(wǎng)提供削峰、緊急功率支持等服務(wù)。

在智能電網(wǎng)領(lǐng)域，智能電網(wǎng)簡單來說，就是要求電網(wǎng)具有感應(yīng)力、自愈性，利用信息、通訊、控制等技術(shù)與傳統(tǒng)電力相融合，提高電力網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行能力。儲能可以通過調(diào)峰、調(diào)頻等方式實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的作用，此外，微網(wǎng)也是智能電網(wǎng)的重要組成部分。因此，儲能在智能電網(wǎng)中扮演著重要作用。

目前主要的儲能模式

儲能在我國仍處于初級階段，過去主要以示范項(xiàng)目的形式，現(xiàn)在擬建設(shè)的大型項(xiàng)目也是以示范項(xiàng)目為主。隨著分布式光伏微電網(wǎng)政策、電力需求側(cè)管理補(bǔ)償電價政策等的落地，儲能產(chǎn)業(yè)已基本具備商業(yè)化條件。但目前，儲能產(chǎn)業(yè)并未形成成熟可靠的商業(yè)模式。

市場中存在的商業(yè)模式主要有用戶側(cè)儲能、發(fā)電側(cè)輔助及與可再生能源配套的儲能服務(wù)。其中，工商業(yè)用戶側(cè)儲能機(jī)電力輔助服務(wù)市場盈利模式相對直接清晰，有望率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

1、用戶側(cè)儲能

目前最廣泛應(yīng)用的一種商業(yè)模式，據(jù)CNESA的統(tǒng)計(jì)，截止到2016年用戶側(cè)儲能裝機(jī)107.9兆瓦(不含抽水蓄能和除熱項(xiàng)目)，占全部裝機(jī)量的57%。安裝于工商業(yè)用戶端或是園區(qū)的儲能系統(tǒng)是用戶側(cè)儲能的主要形式。利潤來源于峰谷價差套利和電費(fèi)管理，其中峰谷價差套利是主要來源。

峰谷價差套利，即在谷價時充電，在峰價時將電售出。需要的條件為單位能源生產(chǎn)價格低、市場價格波動幅度大、終端價格相對高。根據(jù)業(yè)內(nèi)人士測算，儲能項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期在7-9年，峰谷價差大于0.75元/度時才有盈利的空間。目前實(shí)現(xiàn)盈利的空間還比較有限。

電費(fèi)管理，是儲能系統(tǒng)先持續(xù)記錄并分析用戶的用電行為，結(jié)合當(dāng)?shù)仉妰r合理生成充放電策略，通過低谷蓄電、高峰放電行為削減用戶高峰用電功率，達(dá)到削減需量電費(fèi)的目的。儲能企業(yè)從為用戶省下的電費(fèi)中收取部分作為自身的收入。

2、電力輔助服務(wù)

缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)模還不大。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2000-2016年累計(jì)用于電力輔助服務(wù)的儲能裝機(jī)為6%。主要體現(xiàn)在利用電池儲能系統(tǒng)響應(yīng)快、控制精準(zhǔn)的特性，在發(fā)電為電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、事故備用等。

十三五以來儲能廠商開始在輔助領(lǐng)域?qū)ふ掖笠?guī)模儲能應(yīng)用，如采用儲能系統(tǒng)與火電機(jī)組捆綁參與電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)，這類服務(wù)采取“按效果付費(fèi)”的方式為儲能企業(yè)帶來收益。不過由于沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)頻市場規(guī)模不大，這種模式并未在全國進(jìn)行推廣。

3、配套可再生能源

該模式主要是儲能設(shè)施與可再生能源(主要是光伏和風(fēng)電)的配套解決大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)問題，跟蹤計(jì)劃出力，作為峰值電站參與調(diào)峰。

最大的問題是儲能設(shè)施誰來投資。根據(jù)《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》要求，按照“按效果付費(fèi)、誰受益誰付費(fèi)”的市場機(jī)制。但在發(fā)電側(cè)受益主體一直沒有定論，無論是新能源發(fā)電廠還是電網(wǎng)，都不愿意為增加昂貴的儲能設(shè)備而付費(fèi)。

歐美一些國家配套的儲能會從電網(wǎng)中得到補(bǔ)償，但目前我國還有形成這種模式。

4、其他模式：電動汽車儲能等模式都在進(jìn)行嘗試

儲能+充電樁

大力發(fā)展新能源汽車的同時，提升與電動汽車發(fā)展相配套的充電服務(wù)能力也是必然趨勢。在充電站建設(shè)儲能設(shè)施，可在進(jìn)行削峰填谷的同時，降低用戶容量電費(fèi)。特別是有些充電站，在原有基礎(chǔ)上升級變壓器容量短時間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)。“儲能+充電樁”的應(yīng)用模式會隨著電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而發(fā)展。

離網(wǎng)儲能

主要指微網(wǎng)系統(tǒng)儲能，是部分無電或者不穩(wěn)定電力地區(qū)的必須品。

2017年儲能現(xiàn)狀

據(jù)CNESA項(xiàng)目庫不完全統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，我國投運(yùn)儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模28.9GW，同比增長19%。其中，電化學(xué)儲能項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)389.8MW，同比增長45%。

從應(yīng)用分布來看，用戶側(cè)領(lǐng)域的新增裝機(jī)規(guī)模所占比重最大，為59%，其次是集中式可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域，所占比重接近25%。

從中國新增投運(yùn)的電化學(xué)儲能項(xiàng)目的技術(shù)分布上來看，2017年，鋰離子電池和鉛蓄電池基本平分中國市場份額;從各類技術(shù)的應(yīng)用分布上看，新增投運(yùn)的鋰離子電池在集中式可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域中所占比重最大，接近40%;鉛蓄電池主要分布在用戶側(cè)領(lǐng)域，所占比重超過90%。

2017年，中國新增投運(yùn)電化學(xué)儲能項(xiàng)目中，裝機(jī)規(guī)模排名前五位的儲能技術(shù)提供商，依次為：南都電源、雙登、圣陽電源、中天科技和三星SDI。

2017年，中國新增投運(yùn)的電化學(xué)儲能項(xiàng)目中，功率規(guī)模排名前五位的儲能系統(tǒng)集成商，依次為：南都電源、陽光三星、科陸電子、雙登和中天科技;能量規(guī)模排名前五位的儲能系統(tǒng)集成商，依次為：南都電源、雙登、中天科技、陽光三星和科陸電子。