论文导读 I 共享储能关键技术与应用

文摘   科学   2024-07-27 09:00   上海  

  交大学报 论文导读


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导语


本期推介论文发表在《上海交通大学学报》2024年第5期。欢迎相关领域的研究者阅读、引用!

共享储能关键技术与应用


共享储能可通过储能资源“所有权”与“使用权”的解耦,实现资源最大化利用,为可再生能源大规模并网引发的系统供需失衡问题提供了新的解决方案,因而呈现出广阔的发展前景。本文从价值定位、成本模型及盈利模式3个维度对共享储能商业模式进行了总结,对其交易品种、运行架构、工程应用进行详细分析,并对其未来发展趋势进行讨论与前瞻。


PART.1  本文亮点



共享储能模式在新型电力系统发展过程中呈现诸多优势,如释放价格信号缓解系统供需不平衡问题和提高储能资源使用效率等,为此,本文充分调研共享储能模式的国内外研究现状,全面且详细地分析了共享储能的商业模式、产品和运行架构、工程示范等关键技术和应用,在总结共享储能研究进展的同时,对其未来研究方向进行展望。


PART.2 内容简介


共享储能关键技术与应用

1. 共享储能商业模式 
2. 共享储能交易品种及运行架构 
3. 共享储能工程示范项目 
4. 共享储能未来发展趋势


图文导读

1. 共享储能商业模式

商业模式作为共享储能塑造和组织价值链的基本框架,对其投资盈利和应用推广起着至关重要的作用。共享储能的商业模式可从价值定位、成本模型与盈利模式3个维度进行分析。

(1)价值定位

共享储能主要包含如下两种基本架构,其区别在于储能资源是否归属于共享储能运营商。在分布式储能资源共享架构中,运营商通过向储能资源拥有者支付相关费用来获取储能控制权,用户、运营商、储能所有者之间存在多对“一对多”的关系;而在集中式储能资源共享架构中,储能资源往往由运营商投资建设,其所有权与控制权均归属于运营商,用户、运营商、储能所有者之间存在多对“一对一”关系,如图1所示。





图1 储能资源共享架构


共享储能商业模式面对的客户群体包含小型工商业、居民用户以及电网运营商。这两类群体具有不同的储能需求。对于前者而言,其需求主要包括利用储能发用电“时空转移”特性响应动态电价、降低用能成本,增加光伏渗透率或参与P2P交易等;而对于配电网运营商,其需求主要包括利用储能“电力库”特性缓解由于热极限、电压极限引起的网络压力,从而延迟电网投资。对于不同的客户需求,运营商可权衡其对于储能需求的重要性等级,从而设置储能使用优先权。

(2)成本模型

共享储能运营商的成本包括投资成本与运维成本,前者又包括运营商投资建设集中式和分布式储能设备的安装费用、租赁现有储能设备的承租费。
共享储能运营商的收入主要是使用权让渡收益,并能够通过大量用户用电需求的互补特性获取规模化收益。共享储能运营商分为两种类型:利益驱动型运营商以参与能源交易为目的投资规划共享储能,实现利润最大化;监管类运营商服务于电网或社区,以减少用户用能成本为目标规划组建共享储能,实现用能成本最小化或电网运营最优化。
(3)盈利模式
共享储能模式下,电网公司、运营商和用户两两之间可进行信息交互。其中,共享储能定价机制主要通过固定电价、分时电价、拍卖机制等方式确定,具体总结与对比如表1所示。
表1 共享储能定价机制总结与对比


2. 共享储能交易品种及运行架构
共享储能交易品种可分为功率使用权与容量使用权两种,其优缺点与应用场景如表2所示。
表2 功率使用权和容量使用权的对比与总结


按照储能资源的归属可将共享储能的运行架构划分为私有储能共享结构和公共储能共享结构。私有储能共享结构下的储能设备归用户所有,一般来说不存在第三方主体对分布广、规模小的储能设备进行集中管理,而由用户独立操作各自的储能设备,并与其他客户共享储能资源,结构示意图如图2所示。

图2 私有储能共享结构示意图

公共储能共享结构下,一般由社区或共享储能运营商投资运营大容量储能装置,用户通过向共享储能运营商租赁储能设备的功率或容量使用权,公共储能共享结构示意图如图3所示。

图3 公共储能共享结构示意图


3. 共享储能工程示范项目
部分共享储能示范工程如表3所示。总体来说,,共享储能示范工程的实施对新能源消纳和提升社会福利具有显著效果。
表3 共享储能工程示范项目


4. 共享储能未来发展趋势

共享储能作为推广储能落地应用的重要手段,其发展还存在一定限制,未来亟需从以下3个方面完善共享储能关键技术。
(1)信息-物理-社会系统视角下的共享储能优化运行
(2)考虑多类型储能的广义共享储能聚合与控制
(3)面向多元化场景的共享储能联合运营机制



PART.3 作者简介



团队介绍:
东南大学电气工程学院电力经济技术研究所主要研究方向包括电力市场与监管、需求侧管理与需求响应、电力系统节能与经济运行。研究所在国内率先提出了“能效电厂/综合能效电厂”“智能需求侧管理”“自动需求响应”的概念和架构。承担包括863项目、国家自然科学基金、美国能源基金会等机构资助的科研项目250余项。参与了包括国家发改委首个虚拟电厂试点——上海黄浦区虚拟电厂试点项目及上海市虚拟电厂建设,2019年在世界人工智能大会参展,并被央视《朝闻天下》报道,承担国网范围内第一个现货市场市场参与者报价行为仿真推演科技项目和广西电网第一个综合能源项目及工程示范。发表IEEE  Transaction、 《中国电机工程学报》等国内外期刊及会议论文500余篇,其中一篇文章入选2018年度“中国百篇最具影响国内学术论文”,5篇文章入选F5000中国精品科技期刊顶尖学术论文,有9篇论文他引次数超过200次,主编教材或出版专著3部,获得发明专利授权40余项,获江苏省科技进步二等奖、上海市科技进步二等奖、中国电力创新一等奖、中国电力创新二等奖、南方电网科研院科技进步奖一等奖,江苏电工技术一等奖,中国电力科学技术奖三等奖,国家能源局软科学奖三等奖、上海电力科技进步奖一等奖、江苏电力科技二等奖,广西电网科技进步一等奖各一项。

作者简介:
宋梦,东南大学至善青年学者,副教授/博导,入选江苏省科协青年科技人才托举工程、中国电机工程学会第八届青年人才托举工程,主要研究方向为需求侧资源建模与调控、虚拟电厂、电力市场以及配电网优化运行等。目前主持国家自然科学基金面上/青年项目2项,重点实验室开放基金2项,出版英文专著1部,发表/录用期刊论文40余篇,授权中国专利10项,获得教育部优秀成果科技进步二等奖1项(排2),中国能源研究会技术创新二等奖1项(排1),担任《电力自动化设备》《电力需求侧管理》《供用电》等杂志青年编委,中国电力科学研究院期刊中心青年专家团成员。


PART.4 引文信息


宋梦, 林固静, 蒙璟, 高赐威, 陈涛, 夏世威, 班明飞. 共享储能关键技术与应用[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(5): 585-599.

SONG Meng, LIN Gujing, MENG Jing, GAO Ciwei, CHEN Tao, XIA Shiwei, BAN Mingfei. Key Technologies and Applications of Shared Energy Storage[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2024, 58(5): 585-599.

撰文:宋   梦

编辑:李博文

责任编辑:孙   伟


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