根据券商测算，一座100MW/200MWh的共享储能电站，通过容量租赁和调峰辅助服务，分别可以获得3000万元/年的收入，投资成本有望在9年内回收，IRR可达7.75%，经济性较好。但实际情况并非如此乐观。在市场机制尚未健全的情况下，共享储能仍然面临出租率风险，辅助服务的调用频率、时长也难以保障，无法形成稳定的收入。例如，在中关村储能产业技术联盟举办的“储能百家讲堂”上，三峡能源庆云储能示范项目的专家表示，为保证项目不亏损，该电站全年收益水平需为6000万元以上，但是根据测算，该项目实际年收益仅能达到2000万元。

　　共享储能的进一步发展尚需解决几个方面的问题：

　　第一，机制问题，需通过示范项目和政策优化进一步推进电力市场改革、优化交易机制，促进现货市场、中长期市场以及辅助服务的各种交易品种全面开花，完善储能交易场景，?宽储能收益渠道。

　　第二，技术问题，共享储能的交易以精准高效调度技术为基础，需加大在能源供需计量技术、通信技术、智能调度决策技术等方面的研究探索。

　　第三，安全问题，安全隐患一直是电化学储能的顽疾，而相对于分散储能，共享储能的规模体量将进一步提升，安全隐患随之成倍增大，一旦发生安全事故，其波及范围和危害程度不可估量。唯有解决安全问题，方可了却共享储能发展的后顾之忧。

　　共享储能的使能技术——数字储能

　　共享储能呼唤安全性与经济性的实质性突破——数字储能技术提供了一种有效的解决方案。

　　数字储能的范式创新

　　由于电池(电芯/电池模组/电池包)在生产和使用过程中所处物理环境(如温度与气压)不同以及化学属性的非线性变化，电池天然具有不一致性。电池的不一致性一方面造成了对电池系统进行安全管理的难度的指数级增长，另一方面造成了电池系统性能发挥的短板效应，使系统寿命大打折扣，降低了系统经济性，也造成了资源的巨大浪费。

　　传统的电池制造和电池管理思想一味追求电池一致性，但收效甚微。数字储能从第一性原理出发，通过将互联网屏蔽终端差异性的技术体系引入电池储能领域，创造性地提出了自适应动态可重构电池网络(以下简称“可重构电池网络”)的设计思想和系统架构，实现了对电池固定串并联应用范式的变革性创新。

　　在基于可重构电池网络的规模化电池储能系统中，电池模组内每个最小控制单元均通过若干个可控开关连接，电池模组之间采用电力电子开关连接形成电池簇。大规模数字电池储能系统可以通过功率调节系统满足高耐压等级和大功率传输的要求，同时采用含有直流隔离级的双有源桥，通过移相调节控制，灵活地实现功率均衡和电气隔离，以达到对荷电状态差异性大的电池模组进行充放电均衡控制的目的。

　　可重构电池网络的实现方式

　　可重构电池网络实现了从模拟系统到数字系统的转变，模拟能量流将被由网络化连接的低压低功耗金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)电力电子开关离散化为时间序列上的“能量片”(energy slice)，并可将电池资产的所有者、电池荷电状态(SOC)、电池健康状态(SOH)等信息数据附加在“能量片”上;然后，由程序控制的电池网络控制器将对来自不同电芯的“能量片”进行重组和优化，从而实现对电池模拟能量流的细粒度数字化处理和网络化管控，使电池能量的管控颗粒度从传统的电池簇级、小时级细化为电池单体/模组级、毫秒级。

　　可重构电池网络将电池单体之间的连接方式从传统的硬性物理连接变为由程序控制的柔性连接，使单体之间的物理连接能够根据具体情况进行动态重构，在国际上率先实现了电池能量流与信息流的离散化同频处理，通过数字信号处理与传输原理从根本上解决了电池系统短板效应，极大提升了储能系统的有效容量、循环寿命、可靠性和安全性。

　　此外，可重构电池网络将传统模拟电池系统“格式化”为数字储能资产，实现了能量的信息化，将电池能量变为互联网可视可管的网络资源，不但提高了系统运维的自动化程度，更使储能无缝融入互联网业态，促进了储能系统与信息技术的深度融合，将有效推动“互联网+电池”的能量服务模式。

　　数字储能的本质安全机制

　　本质安全强调的是从根源上消除大部分危险因素、降低事故发生概率，而非在事故发生后尽可能减低故障带来的损失。

　　动态可重构电池网络从两个层面保证了储能系统的本质安全，一是降低热损耗、防止热堆积，从而最大程度降低故障发生概率，二是在故障发生后采取及时动作来避免热失控。

　　降低热损耗。传统电池网络往往避免采用并联方案，而可重构电池网络具备电池模组间的均衡能力，且电池之间的柔性连接能够有效遏制环流带来的影响，因此能够实现电池的可控并联。经过计算，对于n并的系统，可重构电池网络中每个电芯的发热功率是传统电池网络的1/n3，这表明动态可重构的连接方式能够有效降低电芯的热功率，抑制温度的升高。

　　防止热堆积。可重构电池网络通过电芯间的动态重组防止热堆积。当负载功率较小时，可重构电池网络会采用“N选k”的控制模式，即在每个重构周期内会在N个并联电芯中选择k个接入系统，未被选中的电芯不会有电流经过，也就不会产生新的热量。在重构周期结束后，控制器会根据电芯的状态重新选择新的电池组合接入系统，若某个电芯接入系统的时间过长，系统则会将该电芯从系统中断开一段时间，以防止出现局部过热的情况。

　　避免热失控。根据国内外研究资料，锂电池充微短路发展到热失控实际是一个比较漫长的过程。磷酸铁锂电芯的自发热起点温度一般在100~130℃，储能电池正常使用温度在50℃以下，那么在50~100℃的温度变化过程是对电芯进行温控处理的关键窗口，这个窗口时间是小时级。依托可重构电池网络开关的通断特性，在运行过程中可以断开开关测量相应模组的开路电压(OCV)，OCV的暂态过程可以通过在断开后增加的10毫秒延时来克服。OCV能够准确反映电池模组的状态，可重构电池网络据此进行模组故障诊断与处置，实现毫秒级?扑重构，微秒级故障精准隔离，避免热失控，将事故扼杀在摇篮里。

　　数字储能对储能系统的经济性提升

　　数字储能通过建立电池的可重构网络，实现对电池的柔性控制，在全生命周期中降低电池系统成本。

　　第一，接纳电池的差异性，放宽电池选型要求，既无需选择价格昂贵的大厂产品，又可以接受B品电池、退役电池，且无需对退役电池进行拆解重组而可直接使用，将Capex降低30%。

　　第二，免于电池过充过放，系统年衰减率低于1%，且使每个电池模组“尽力而为”、充分发挥价值，从而将储能系统寿命提高4倍。

　　第三，通过数字化手段进行线上运维，无需人工巡检;发生故障后在线上对故障电池进行隔离，无需停机，保障系统整体可用性，Opex降低一半以上。

　　第四，在部分电池有效容量触底时可随时部分换新，无需整体停机，更无需对系统进行整体重建，进一步成倍提高效率、降低成本。

　　结语

　　储能行业的长期可持续发展，既需要市场机制的逐步完善、商业模式的创新，也需要底层技术的赋能。数字储能技术从经济性和安全性上克服储能的两大核心痛点，将为储能发展带来质的飞跃。

来源：《能源》杂志  作者：慈松 江婷 周杨林