2021用戶側(cè)電化學儲能應用及其經(jīng)濟性分析

2021

用好能源能源公司致力于服務客戶“用好能源”。一是“把能源用好”，即提升能源的利用效率，通過幫助客戶挖掘巨大的節(jié)能潛力，來減少能源消耗，減少客戶能源費用，緩解城市用能緊張；二是“用好的能源”，即清潔能源，如天然氣、太陽能、風能等的開發(fā)利用，實現(xiàn)在用能中心的就近消納，以優(yōu)化客戶能源結(jié)構(gòu)，減少碳排放，改善國家生態(tài)環(huán)境。

目錄公司介紹用戶側(cè)電化學儲能的收益模式用戶側(cè)儲能運營模式用戶側(cè)儲能適用的電池類型用戶側(cè)儲能經(jīng)濟性分析用戶側(cè)儲能適于投資區(qū)域問題與挑戰(zhàn)1234567

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式幾種模式可疊加，在目前儲能高成本的情況下，多種收益模式疊加具有更好的經(jīng)濟性。其中峰谷套利模式最為基本及較易實現(xiàn)的收益模式。應用盈利模式峰谷套利需量電費管理動態(tài)增容電網(wǎng)輔助服務提高新能源自用率

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式峰谷套利是指儲能系統(tǒng)在谷值電價/平值電價時段充電，然后在峰值電價時段放出，以此方式賺取電價差額，從而減少用戶電費開支。假如峰值電價H，谷值電價L，則每度電可獲取的最大收益為H-L，如圖：

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式需量電費管理大工業(yè)用戶逐月繳納電費的清單包含可視電量與針對變壓器收取的需量電費。針對變壓器收取的電費，無論是按變壓器的容量收取，還是按月最大負荷收費，都無法滿足用戶的峰谷用電負荷特性，而儲能系統(tǒng)可以進行削峰填谷，消除尖峰負荷，平滑用電曲線，減少需量電費。

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式動態(tài)增容用戶的變壓器容量是固定的，當用戶出于其需求造成變壓器滿額運行時，則需要進行變壓器擴容。而儲能系統(tǒng)可實現(xiàn)容量擴增，明顯降低變電器壓器負荷率，延緩新增變壓器的投產(chǎn)時間，通過延緩工廠變壓器的增容，減少變壓器的增容費。

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式電網(wǎng)輔助服務是指電網(wǎng)公司通過調(diào)度業(yè)主儲能系統(tǒng)的容量來實現(xiàn)對電網(wǎng)整體負荷供需平衡的調(diào)節(jié)，穩(wěn)定電網(wǎng)運行，保障電網(wǎng)安全。其功能包括電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻調(diào)壓，替代部分調(diào)峰電廠、調(diào)頻機組、旋轉(zhuǎn)備份、事故備用等。儲能系統(tǒng)電網(wǎng)火力發(fā)電廠調(diào)頻調(diào)峰

用戶側(cè)電化學儲能的收益模式提高新能源自用率新能源發(fā)電項目依賴于自然條件，具有不穩(wěn)定性。建設(shè)儲能電站，可以將新能源的發(fā)電量存儲起來，在適時使用，消除了新能源發(fā)電與用戶用電時間不同步的限制，大大提高新能源發(fā)電利用率。

用戶側(cè)儲能運營模式EMC

模式由第三方投資運營，在工業(yè)用戶提供場地內(nèi)建設(shè)儲能系統(tǒng)，與工業(yè)用戶業(yè)主利潤分享。EPC模式由工業(yè)用戶自行投資運營，儲能設(shè)備或系統(tǒng)集成方負責項目建設(shè)及維護，工業(yè)用戶獲得項目收益。目前市場上主要以EMC模式為主。EMC模式中利益分享方式投資方向工業(yè)用戶支付租金投資方與工業(yè)用戶按照商定的比例分享項目收益工業(yè)用戶享受峰時放電電價打折

用戶側(cè)儲能適用的電池類型目前，市面上用于儲能系統(tǒng)的主流電化學電池有鉛炭電池、鋰離子電池、液流電池等幾種。主流儲能電池性能一覽表如下：性能指標鉛炭電池鋰離子電池液流電池三元鋰磷酸鐵鋰全釩鋅溴放電深度60%80%~100%90~100%90~100%能量密度（wh/kg）30-60130-20080~12015-5075-85場地面積(m2/MWh)3210163828循環(huán)壽命（次）2000-40003000-120005000-100002000-5000充放電效率80-90%90%-98%60-75%65-75%安全性鉛污染有火災風險有低概率火災風險比較安全溴蒸汽泄露危險優(yōu)點一次投資低，30%的可回收殘值電壓高、比能量高、循環(huán)性能好、環(huán)保一致性好，循環(huán)壽命長，規(guī)模大低成本、壽命長，大功率、深度放電缺點比能量低，占地面積大，放電深度低，充放電倍率低成本較高、安全性較差成本較高能量密度低、維護成本高維護成本高、自放電嚴重，有腐蝕

用戶側(cè)儲能適用的電池類型比選結(jié)論：綜合電池的各方面指標以及用戶側(cè)調(diào)峰電站的特性，整體對比如下：全釩電池循環(huán)次數(shù)較高，但能量密度較小、維護成本高；鋅溴電池自身存在較多問題，暫時不適宜推廣應用；目前鉛炭電池初期成本相對較低，且可回收，有約30%折舊的回收率，較具成本優(yōu)勢，但因充放電倍率較低，每天僅能充放一次，可應用于調(diào)峰儲能項目，但需較大的占地面積；鋰電池能量密度較高，隨著電動汽車的快速發(fā)展，技術(shù)迅速成熟，未來成本下降空間較大，電池特性較適宜用于調(diào)峰儲能項目。相對于磷酸鐵鋰，三元鋰安全性風險略高，不適宜大規(guī)模調(diào)峰儲能電站使用。從技術(shù)性能對比，預計未來五年大型調(diào)峰儲能電站推薦采用鉛炭、磷酸鐵鋰電池，具體采用哪種電池根據(jù)項目的特點匹配。

用戶側(cè)儲能經(jīng)濟性分析經(jīng)濟性測算邊界條件決定工業(yè)用戶側(cè)儲能峰谷套利經(jīng)濟性的邊界條件及因素較多：除成本外，電池的類型、放電深度、循環(huán)壽命、循環(huán)效率、衰減率、當?shù)胤迤焦入妰r、峰谷時長、建設(shè)規(guī)模等因素都對經(jīng)濟性有較大影響。充放電策略對項目經(jīng)濟性影響（建議以珠三角、長三角、上海大工業(yè)電價。)充放電策略一般可分為一充一放（谷時充電，峰時放電）、兩充兩放（谷/平時充電，峰時放電）、三充三放（同兩充兩放，多用于三個峰時地區(qū)）等。充放電策略的設(shè)計需綜合考慮用戶所在地區(qū)分時電價的峰平谷時段劃分、電池的充放電倍率、電池的循環(huán)壽命、用戶的負荷特點等因素。通過對多地區(qū)多項目的分析，一充一放、兩充兩放是大工業(yè)用戶儲能系統(tǒng)較為普遍使用的充放電策略。充放電控制策略示意圖

用戶側(cè)儲能經(jīng)濟性分析兩充兩放方式能夠較快速的回收成本，具有較好的經(jīng)濟性。參見0.5

MW/1

MWh

鋰電池不同充放電策略經(jīng)濟性對比：表用戶側(cè)儲能適于投資區(qū)域峰谷套利模式的用戶側(cè)儲能適合投資的地區(qū)以峰谷電價差較大的經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)為主：目前江蘇、上海、廣東珠三角地區(qū)的電價差較為適合投資。未來隨著電力現(xiàn)貨交易的全面開發(fā)，適于投資的區(qū)域有可能發(fā)生變化。經(jīng)濟指標一充一放（谷段充電+峰段放電）兩充兩放（谷段充電+峰段放電；平段充電+峰段放電）總投資/萬元180180峰時放電優(yōu)惠折扣額度96%96%廣東珠三角年總收益/萬~20~28IRR/%~5~7.1回收年9.68.3江蘇年總收益/萬~21~30IRR/%~5.9~8回收年8.77.8上海年總收益/萬~24~36IRR/%~5.8~8.1回收年8.67.7

問題與挑戰(zhàn)用戶側(cè)儲能的發(fā)展道路依然很曲折，需要多方共同努力。政府層面盡快建立市場機制，完善標準體系，填補儲能關(guān)鍵標準