中国储能网讯:2020年7月25-26日,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会联合江苏省电机工程学会可再生能源专委会、国网江苏省电力公司电力科学研究院、国网江苏综合能源服务有限公司、中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司等单位共同主办的“第四届全国电网侧暨用户侧储能技术应用高层研讨会”在南京召开。
26日上午,浙江大学电气工程学院教授林振智在会上分享了主题报告《基于区块链技术的共享储能运营模式》,以下为整理后的演讲速记:
林振智: 为什么探索共享储能的运营模式?我们今天的话题是电网侧和用户侧的储能应用,储能虽然已经发展很多年,但是储能的投资仍然比较高,并且储能可能不是经常用,也就是说我们储能的利用率不是特别高。
现在的储能大部分都是各自为战,比如说电源侧储能的作用主要是消纳新能源,电网侧储能的作用主要是在调频调峰,用户侧储能则可能是减少用电的费用,所以各自的目的都不相同。比如说消纳新能源,储能可能就在某一些时段用到了,而在剩余时段用不到。用不到怎么办?如果是自己的,肯定不会贡献出来给别人用。这样的话,相当于电源侧是自己管自己的,电网侧自己管自己的,用户侧也是自己管自己的,而且每个场景内部也是不同的部门,不同的单位,同样也是自己管自己的。这样导致的后果,就是储能的利用率太低了,利用率太低的结果就是经济不合算,因为储能的投资回收期很长。我个人认为,利用率低下在一定程度上也阻碍了储能的大规模应用。
我们今天探讨的是共享储能,是一种储能的新商业模式,这个模式能够包括电源、电网、用户,也就是整个电力系统的储能。下面主要从共享储能的发展与技术内涵、共享储能运营模式、基于区块链的运营模式架构、小结这四个方面展开介绍。
首先来看一下共享储能的发展和技术内涵,首先第一个问题,什么叫共享储能?我们接触这个概念的时候主要是针对青海电网,那里有很多的风电、光伏需要消纳,又是送端电网。共享储能,为什么要把它共享呢?对于共享,其实我们并不陌生,我们日常生活里面经常有共享经济的应用。其中最早或者最常用的,对大家来说,有可能是滴滴或者快的,在这里面,有些私家车成为了快车,开始为有需求的客户提供出行服务。这些私家车原来大多数时间是闲置在家里,现在有了这个平台之后,不仅可以增加就业率,家用车的利用率也可以提高。
第二,还有共享单车,在学校里面特别多,或者在大的城市里面也特别多,这些自行车都是公用的。如果每家每户都有一辆自行车的话,它们的利用率很低,不是很合算。我们考虑共享经济这种商业模式以后,提出了共享储能的概念,主要就是为了增加储能的利用率。而且可以推动能源产业供给侧结构性改革,从而促进储能技术和产业的发展。
这个共享储能概念里面包含很多方面,比如说运营模式、管理方法、交易机制、评价体系。
今天在这里主要是简单介绍一下运营模式。
我们为什么需要共享储能?首先来看看这个图,我国储能现在总装机容量大概有30多GW。这里面电化学储能大概占了5%左右,这是电化学储能的一个发展趋势。2015年电化学储能还比较少,到了2019年就达到了1709MW。橙色是未来预测,在2024年大概有15000多MW,也就是说五年时间电化学储能可能会增加10倍左右。
储能有很多的应用场景,包括电源侧、电网侧、用户侧。这里面存在了很多闲置的储能资源。
现有的储能盈利模式:
第一点,利用峰谷差套利,也就是通过价差来套利。
第二点,通过政府的补贴。但是随着储能技术的发展,成本的降低,现在政府的补贴也慢慢地开始减少或者逐渐变成没有。
第三点,现在全国都正在开展电力现货市场,特别是电力辅助服务市场也在慢慢往前推进,这个推进就有可能使得储能的电向电力辅助服务市场去卖,这样就有可能提高储能的利用率。
刚才已经介绍了共享经济,目前共享经济的运用模式有这一些。首先是交通出行,刚才已经介绍了。其次还有共享住宿,有很多居民都是潜在的旅游爱好者,但是因为各地的住宿比较贵,阻碍了出行计划。现在有一个专门平台能够把自己家的客厅共享出来,他自己到国外旅游也可以住别人的客厅,降低了旅游成本。
共享经济的市场规模,2015年的时候大概是6978亿元,2019年涨到3万多亿元,共享经济参与的服务人数由5000万人,现在快接近8000万人。共享经济的模式已经慢慢发展起来。
随着共享经济的发展,市场规模逐渐增加,我相信电网慢慢有可能会开放出来,在电网实现共享经济模式,因为这个共享经济能够给我们带来新的生活、消费的习惯,对于我们电网来说也可以带来储能新的商业模式。
从国家层面来看共享经济,2015年10月份的时候,习近平总书记在党的十八届五中全会第二次全体会议上提出了“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念。而共享经济模式与新发展理念完全契合。
我们来看看这五个发展理念。
首先第一个“创新”,对于我们刚才说的共享储能,是储能的一个创新的商业模式。
第二个是“绿色”,为了消纳可再生能源,我们要充分利用储能,减少弃风弃光,这样就能够把较好的绿色电利用起来。
“共享”,就是共享物品的使用权,就像共享单车一样,我们只是拥有它的使用权,并不是拥有它的所有权,这里面是使用权和所有权进行分离。
“开放”就是让更多的人参与进去。
“协调”,刚才说有电源侧、电网侧、用户侧,能够协调,共同提高利用率。
2017年在十九大报告里面提到了“共享经济”,说要在这个领域要培育新的增长点,形成新的动能。
并且在2017—2020年,“共享经济”连续四年都进入了政府工作报告。
在电力能源领域,美国经济和社会学家杰里米·里夫金在《零边际成本》里面说共享经济能够给我们生活方面带来了资源革命。能源互联网概念以及后面提出的泛在物联网概念,都是共享经济的范畴。我们现在把包括储能在内的能源网络互联起来,其实也是一个共享经济的理念。
接着是怎么样进行共享?首先,我们需要有储能资源供给池,也就是我们有很多的电源、电网、用户侧的闲置储能。第二,我们需要有储能资源需求池,也就是说电力用户需要储能资源。比如在电源侧,白天需要消纳风电、光伏,所以火电需要压低出力,甚至需要停机,停机就会有额外的成本。在电网侧,则需要进行调峰调频,改善电能质量。
有了供给池,有了需求池,就需要一个公平高效的平台,提供一个平台为它们进行匹配服务,这样才能使得它们发展起来。
哪些资源可以共享呢?共享储能其实是共享经济理念跟储能技术的结合,主要体现在三个方面:
一是应用场景,电网侧、用户侧、电源侧的储能资源均可以共享;
二是储能有不同的类型,电化学新储能、电池储能、机械储能等不同类型的储能资源也都可以被共享。
价值,从电力的角度,也就是我们提供功率,提供能量。但其实服务也可以共享,就跟现在电视一样,有安装的,有维护的。数据也可以共享,我们现在很难把几个方面一起用起来,就是我们缺乏电网的数据,缺乏对方的数据,使得我们对外面是陌生的,所以我们也很难把握这种情况。
接着介绍一下共享储能的运营模式。共享储能的运营模式,从开始投资、建设、运行,最后到退役废弃,贯穿了整个全生命周期。它不仅是能量流,还是信息流、业务流的交叉。也就是说储能,它跟“源、网、荷”都是有能量交流的。信息和业务流里,除了电力与储能相关主体,还有监管部门,比如能监办、能监委、信息互联网办公室。
共享储能该怎么共享,刚才已经说了,其实将共享储能的使用权商品化。怎么商品化呢?实质就是把所有权和使用权分离,分离出去,把使用权暂时转移给有需要的人,从而我们构建了使用权商品化模型。
对于我们来说,全生命周期里面,有投资、采购、安装、调试、运行、维护等等环节,其中,交易、服务、盈利这一块是最能体现共享经济的理念。共享经济的理念里面,储能资源就是由所有权与使用权构成的。使用权里面有一部分是自用的,现在的大部分储能资源都是自用,但是还存在一部分闲置的使用权,这个使用权如果都能贡献出来变成一个商品,通过一个平台把它分享出去,这样就会提高利用率。
然后是管理模式,共享储能管理模式可以分为两种,第一种是业主直营模式,第二种是共享储能运营商模式。
直营模式就是自己投资,自己运行,自己交易。共享储能直营模式的储能容量一般是比较大的。运营商模式是相对容量小一点的。这样的话,就相当于投资是业主投资的,运维可以交给运营商,交易也可以交给运营商,运营商能够交易得到更高的报价,根据这个报价抽取一定的利润。
基于这个运营模式,最后介绍一下基于区块链的运营模式架构。
现在的“源、网、荷”储能想要共享,缺少一个平台,这个平台让共享经济发挥作用。比如滴滴打车或者ofo,就有一个这样的平台,共享储能现在缺少类似于这样的平台。
这个平台怎么构建比较合适?因为原来大部分的数据,要么就是自己有的,要么就是电网有的,互相是不知道的。这里我们提出了区块链技术,区块链技术是一个多方共同运维的,使用密码学来保证传输访问安全的。其实类似于一个数据库,能够实现数据存储的一致,这个数据难以篡改,这样可以防止抵赖的记账本。
我们为什么要用区块链呢?
第一、它有高效的信息公开机制,也就是说很多数据上链,你设置可以公开,它直接就可以公开。
第二、有较低的平台维护和交易平台。怎么低呢?这里面含有智能合约和分布式管理,而不是像现在大部分数据都是在电网公司统一管理,这样的话很多结算可能一个月后甚至几个月后才进行结算。有了智能合约之后,直接数据驱动,数据弄完了智能合约自己执行,甚至可能有的一天就结算。
第三、有可靠的信用体系,因为区块链主要是一个去中心化。而不像现在都是电网公司,很多人都可能觉得他的数据是不是准的?
第四、有数据确权,各方给它加密、打标签,保证数据的使用权利。
最后,是安全化的隐私保护。
基于这个区块链,我们构建了储能区块链的技术架构,主要包括基础层、核心层、服务层、用户层,还有一些层之间的相互串联。比如说这里面有共识机制,并不是说由一方说了算,而是需要多方承认。第二个是智能合约,其实相当于是一些程序,比如说我要结算,我确定了你储能放电多少,立马就执行这个程序,就跟你结算多少钱,由账户直接拨款。
这就是整个的架构,这个架构有利于安全,还有利于运营、监管、审计。
这就是整个运营架构,因为刚才说了,它是一个分布式的账本。共享储能有多个业务,所以有很多区块链网络,很多节点。比如说电力市场交易的联盟链,共享储能使用权的交易链,共享储能运营商的管理链,储能电站内部的管理链,还有共享储能供应的管理链等等,会建很多节点,节点相当于一个数据库,也就是多方共享一个数据库。原来就是在电网公司的数据库或者储能管理系统的数据库,现在共享在一起,每个人都有访问权限。通过这样的话,我们来对区块链进行管理和控制,从而降低运营成本和交易成本,还有一些监督成本。
这个是我们在青海电力公司开始试点示范应用,大概在去年4月份的时候,建50MW/100MWh的鲁能海西多能互补的储能电站作为一个共享。为谁提供共享呢?为很多光伏电站提供共享服务,他们建立了区块链平台,包括电表信息采集平台,还有超级账本的记录平台。这里面嵌入了智能合约模块,通过这个智能合约模块可以实现主动结算。比如说日期,月度、校验合约、直接调用,这里面有交易中心的节点、调度中心的节点,还有财务处的节点,就是直接划账,这样减少人为划账的时间。
最后进行简单的总结:
一、为了实现储能的高效、经济、环保的应用,推动转型,所以共享储能可能是一种比较好的商业模式,可以提高整个电力系统储能的利用率。
二、区块链有分布式、可追溯、防篡改等特点,可以高度契合共享储能的特点。通过这个结合,可以提升储能技术的信息化、智能化、数字化水平,扩大供需两侧储能的资源池。
后面我们在研究,比如说开展共享储能平台,还有多元化供需匹配机制,还有协同储能的控制技术,还有分布式储能管理技术、运营模式评价,这方面我们还在继续研究,以期有更好的结果。