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)實現(xiàn)每一個家庭的“能源獨立”。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)實現(xiàn)能源互聯(lián)。馬斯克要用這種方式實現(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)絡體系。那么，在當今能源變革的大背景下，能源互聯(lián)的內涵是什么?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。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，從遠古時代鉆木取火至當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，以生物質能為主要能量來源，如薪柴、秸稈等，它使人類進入農(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能源，人類進入了工業(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能源，工業(yè)文明進入新高度;當下正在進行第四次能源轉型，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能、太陽能等可再生能源為主導能源，實現(xiàn)能源的生產(chǎn)、運輸及利用的智能化和低碳化，它以合作共贏和政策引導為重要特征。

世界能源格局新變化

始于上個世紀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。美國能源署預計，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》中的文章《堅持綠色發(fā)展推進新能源再上新臺階》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)展進入增量替代階段。2035~本世紀中葉，全面構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入全面存量替代的階段。其實早在2015年7月，國務院在《國務院關于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》中就已經(jīng)提出建設以太陽能、風能等可再生能源為主體的多能源協(xié)調互補的能源互聯(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年才被國內所關注。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)濟模式如何改變世界》。

里夫金在書中預言：以新能源技術和信息技術深入結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)濟發(fā)展模式與生活方式帶來深遠的影響。

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)絡及信息網(wǎng)絡緊密耦合而成。它以電力系統(tǒng)為核心，融合交通系統(tǒng)、天然氣網(wǎng)絡，并進一步集成供熱等其他二次能源網(wǎng)絡，利用強大的信息網(wǎng)絡實現(xiàn)各類能源的接入利用及能量在系統(tǒng)間雙向對等的交換和共享。能源互聯(lián)網(wǎng)的最終目的是實現(xiàn)集中式化石能源利用向分布式可再生能源利用轉變。在他的框架下，能源互聯(lián)網(wǎng)應當包含以下五個主要內涵：

1、 支持由化石能源向可再生能源轉變

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備的接入

4、 利用互聯(lián)網(wǎng)技術改造電力系統(tǒng)

5、 支持向電氣化交通轉型

能源互聯(lián)網(wǎng)是能源革命的重要支撐

2014年，中央領導小組組長習近平同志強調推動能源生產(chǎn)和消費革命是長期戰(zhàn)略，并提出能源生產(chǎn)和消費的“四個革命”——能源消費、能源供給、能源技術和能源體制，將能源消費放在了首位。能源正在發(fā)生著從需求側逆向而來的顛覆，消費者正在借助能源互聯(lián)網(wǎng)和各種新能源技術的創(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、先進信息技術與能源產(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——關鍵/核心環(huán)節(jié)

能源互聯(lián)網(wǎng)是實現(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。目前分布式能源主要包括光伏、風電、生物質能、天然氣等清潔能源，具有分散性、規(guī)模小等特點，可以實現(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)改造計劃，實現(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、風能等可再生能源的輸入具有間歇性、隨機性，相當?shù)牟环€(wěn)定。風能和光能資源多集中于西部地區(qū)、北部地區(qū)，遠離東中部負荷中心，需要清潔和靈活有效的方法促進大規(guī)?？稍偕茉吹乃统龊拖{。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，相當于緩沖器功能;用戶端，相當于防火墻功能。整體上來說，從能源生產(chǎn)到利用的過程，儲能實現(xiàn)了能源在時間、空間和數(shù)量上的解耦。

儲能技術路線

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

抽水蓄能發(fā)展了100多年，其技術最為成熟，應用規(guī)模最大;

鋰電池作為電動汽車的主要動力源，KWh級別的應用以及頻繁的充放電使得鋰電池在技術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進化，目前鉛碳電池在電化學儲能制造成本方面具有優(yōu)勢。

儲能技術路線對比

儲能的應用場景

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)電領域，儲能裝置可以和火電機組共同按照調度的要求調整輸出大小，盡可能使火電機組工作接近經(jīng)濟運行狀態(tài)。儲能技術的應用不僅提高了火電機組效率，同時也延緩了動態(tài)運行對火電機組的壽命損害。

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

在電力系統(tǒng)輔助服務領域，儲能可用于調頻、調峰或作為備用容量。

在分布式能源領域，儲能可以發(fā)揮關鍵作用?？梢酝ㄟ^儲能幫助用戶達到分時電價管理和降低大型企業(yè)容量費用作用。

在新能源汽車領域，新能源汽車也被視作分布式儲能設施，通過充放電與分布式能源、可再生能源等結合形成微網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)的切入。

在微電網(wǎng)領域，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、相關負荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠自我實現(xiàn)控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。它是未來分布式發(fā)電系統(tǒng)的高級應用形式。儲能設施的運用可提高微網(wǎng)電能的質量和穩(wěn)定性，實現(xiàn)與大電網(wǎng)的并網(wǎng)運行，并在必要時向大電網(wǎng)提供削峰、緊急功率支持等服務。

在智能電網(wǎng)領域，智能電網(wǎng)簡單來說，就是要求電網(wǎng)具有感應力、自愈性，利用信息、通訊、控制等技術與傳統(tǒng)電力相融合，提高電力網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效的運行能力。儲能可以通過調峰、調頻等方式實現(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，過去主要以示范項目的形式，現(xiàn)在擬建設的大型項目也是以示范項目為主。隨著分布式光伏微電網(wǎng)政策、電力需求側管理補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)模式主要有用戶側儲能、發(fā)電側輔助及與可再生能源配套的儲能服務。其中，工商業(yè)用戶側儲能機電力輔助服務市場盈利模式相對直接清晰，有望率先實現(xiàn)商業(yè)化。

1、用戶側儲能

目前最廣泛應用的一種商業(yè)模式，據(jù)CNESA的統(tǒng)計，截止到2016年用戶側儲能裝機107.9兆瓦(不含抽水蓄能和除熱項目)，占全部裝機量的57%。安裝于工商業(yè)用戶端或是園區(qū)的儲能系統(tǒng)是用戶側儲能的主要形式。利潤來源于峰谷價差套利和電費管理，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)內人士測算，儲能項目靜態(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。目前實現(xiàn)盈利的空間還比較有限。

電費管理，是儲能系統(tǒng)先持續(xù)記錄并分析用戶的用電行為，結合當?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，達到削減需量電費的目的。儲能企業(yè)從為用戶省下的電費中收取部分作為自身的收入。

2、電力輔助服務

缺乏行業(yè)標準，規(guī)模還不大。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，2000-2016年累計用于電力輔助服務的儲能裝機為6%。主要體現(xiàn)在利用電池儲能系統(tǒng)響應快、控制精準的特性，在發(fā)電為電網(wǎng)調峰、調頻、調壓、事故備用等。

十三五以來儲能廠商開始在輔助領域尋找大規(guī)模儲能應用，如采用儲能系統(tǒng)與火電機組捆綁參與電網(wǎng)調頻服務，這類服務采取“按效果付費”的方式為儲能企業(yè)帶來收益。不過由于沒有行業(yè)標準，調頻市場規(guī)模不大，這種模式并未在全國進行推廣。

3、配套可再生能源

該模式主要是儲能設施與可再生能源(主要是光伏和風電)的配套解決大規(guī)?？稍偕茉床⒕W(wǎng)問題，跟蹤計劃出力，作為峰值電站參與調峰。

最大的問題是儲能設施誰來投資。根據(jù)《關于促進儲能技術與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》要求，按照“按效果付費、誰受益誰付費”的市場機制。但在發(fā)電側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備而付費。

歐美一些國家配套的儲能會從電網(wǎng)中得到補償，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能力也是必然趨勢。在充電站建設儲能設施，可在進行削峰填谷的同時，降低用戶容量電費。特別是有些充電站，在原有基礎上升級變壓器容量短時間內無法實現(xiàn)。“儲能+充電樁”的應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項目庫不完全統(tǒng)計，截至2017年底，我國投運儲能項目累計裝機規(guī)模28.9GW，同比增長19%。其中，電化學儲能項目的累計裝機規(guī)模達389.8MW，同比增長45%。

從應用分布來看，用戶側領域的新增裝機規(guī)模所占比重最大，為59%，其次是集中式可再生能源并網(wǎng)領域，所占比重接近25%。

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

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

2017年，中國新增投運的電化學儲能項目中，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。