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深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題

2018-05-04 15:56:11 計鵬新能源   點擊量: 評論 (0)
風(fēng)力發(fā)電作為新能源的第一大發(fā)電主力,面臨著一大瓶頸就是棄風(fēng)限電問題。儲能就是伴隨新能源快速發(fā)展的契機下,由于其能改善電能質(zhì)量,吸納
風(fēng)力發(fā)電作為新能源的第一大發(fā)電主力,面臨著一大瓶頸就是棄風(fēng)限電問題。儲能就是伴隨新能源快速發(fā)展的契機下,由于其能改善電能質(zhì)量,吸納棄風(fēng)棄光電量的優(yōu)勢得到新能源業(yè)內(nèi)的重視,電力投資企業(yè)、電網(wǎng)公司等對儲能電站的關(guān)注也達到了空前熱度。但是儲能作為新能源發(fā)展的支撐技術(shù),現(xiàn)階段由于其高成本及相關(guān)技術(shù)水平的不完善,仍舊未進入商業(yè)化發(fā)展。政府、投資主體、社會、研究機構(gòu)都非常關(guān)注儲能現(xiàn)階段發(fā)展的經(jīng)濟性。目前國內(nèi)有對風(fēng)電場儲能電站的經(jīng)濟性研究缺乏針對性和具體性,本文就是基于這種需求,以全國風(fēng)電四類電價區(qū)作為基礎(chǔ),全面分析儲能與風(fēng)電結(jié)合的收益情況,并分析相關(guān)經(jīng)濟性數(shù)據(jù),給出建議。
 
 
1 儲能系統(tǒng)投資成本
 
1.1 儲能電池的成本
 
將目前儲能電站這幾種主流電池類型的成本壽命參數(shù)匯總整理見表1所示。鉛碳電池的循環(huán)次數(shù)、度電成本、能量效率、安全性等指標(biāo)較為優(yōu)秀,但是存在一定的環(huán)境風(fēng)險;鋰電池的能量密度大、能效效率高、資源豐富,適用于大規(guī)模的儲能應(yīng)用,缺點是度電成本高、存在報廢污染問題。全釩液流電池的循環(huán)次數(shù)最高,可以達到風(fēng)電的全壽命周期不更換電池,但是其受技術(shù)發(fā)展限制,目前成本較高、占地面積大,僅限于研究示范項目應(yīng)用;鈉硫電池的系統(tǒng)成本高,但有時是制備工藝簡單,電站運行基本免維護。總體看,儲能電站以鋰電池和鉛碳電池占有絕對比例,更適宜現(xiàn)階段在我國的應(yīng)用。
 
表1 幾種主要儲能電池成本及參數(shù)
 
 
1.2 儲能電站的成本構(gòu)成
 
儲能系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括電池單元,電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS),中央控制系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)由儲能變流器(PCS)、蓄電池儲能單元、蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)和預(yù)裝式集裝箱組成。各單元投資比例如圖1:
 
圖1 儲能電站投資成本構(gòu)成圖
 
 
2 風(fēng)電場儲能電站經(jīng)濟性分析前置工作
 
2.1 問題的提出
 
針對風(fēng)電產(chǎn)儲能電站項目及投資者及政策制定以及相關(guān)方關(guān)注的方面,總結(jié)出幾個問題,作為本文主要解決的問題,一共有三個方面:
 
(1)不考慮限電的情況下,風(fēng)電場在2018年的風(fēng)力發(fā)電標(biāo)桿電價下的收益如何?
 
(2)在限電10%情況下,風(fēng)電場在2018年的風(fēng)力發(fā)電標(biāo)桿電價下的收益如何?
 
(3)風(fēng)電場加入儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性提高還是降低?相差多少?
 
2.2 測算條件
 
a.風(fēng)電年可利用小時數(shù)按照資源情況結(jié)合項目庫情況整理取值;
 
b.容量配置:風(fēng)電場規(guī)模為50MW;
 
c.儲能發(fā)電:四類電價區(qū)均按照10%限電量配置相應(yīng)容量儲能系統(tǒng);
 
d.所限電量全部為儲能系統(tǒng)充電;
 
e.儲能系統(tǒng)發(fā)電量按照當(dāng)?shù)仫L(fēng)力發(fā)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價上網(wǎng);
 
f. 電池在風(fēng)電場運營周期更換一次。
 
2.3 電價
 
本文按照2018年的新建陸上風(fēng)電場標(biāo)桿電價(見表2)進行風(fēng)電滿發(fā)收益的測算。
 
表2風(fēng)電標(biāo)桿電價表
 
 
3 Ⅰ類電價區(qū)測算
 
根據(jù)風(fēng)資源情況分析,結(jié)合對120多個已有項目的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計,Ⅰ類電價區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2600h~3100h之間。發(fā)電量的估算:按照均值2600h測算容量;50MW的單個風(fēng)電場項目,估算年發(fā)電量為130000MWh;儲能年發(fā)電量=130000MWh×10%=13000MWh(10%的限電量用來儲能);通過測算,結(jié)果匯總?cè)绫?所示:
 
表3 Ⅰ類電價區(qū)經(jīng)濟指標(biāo)測算匯總
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
注:投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值,限電量為風(fēng)電滿發(fā)的10%
 
投資在7000元/kW時,風(fēng)電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在4.43%-9.55%之間,全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在5.48%-7.43%之間,投資回收期(所得稅前)在11.06-12.85年之間;投資在9000元/kW時,風(fēng)電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在-2.97%-3.08%之間,全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在3.07%-4.96%之間,投資回收期13.41-15.90年之間。整體而言,在Ⅰ類電價區(qū),有少部分資源較好的地區(qū),風(fēng)電場儲能電站的全投資內(nèi)部收益率大于8%,可以達到行業(yè)基準(zhǔn)收益要求。
 
目前的成本和電價條件下,從測算的經(jīng)濟性角度出發(fā),經(jīng)濟性欠佳;投資成本越低、資源越好,加儲能系統(tǒng)對收益的影響越大。
 
4 Ⅱ類電價區(qū)測算
 
Ⅱ類電價區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2300h-2900h之間。通過測算,經(jīng)濟性指標(biāo)匯總結(jié)果匯總?cè)绫?所示:
 
表4Ⅱ類電價區(qū)經(jīng)濟指標(biāo)測算匯總
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
注:投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值,限電量為風(fēng)電滿發(fā)的10%
 
目前的成本和電價條件下,Ⅱ類電價區(qū)的風(fēng)電場儲能電站經(jīng)濟性欠佳;儲能對投資、資源比較敏感;投資較高時,是否增加儲能對總體收益的影響相對小。
 
5 Ⅲ類電價區(qū)測算
 
Ⅲ類電價區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2200h-2800h之間,經(jīng)過測算,其相關(guān)經(jīng)濟性指標(biāo)參數(shù)結(jié)果匯總?cè)绫?所示:
 
表5 Ⅲ類電價區(qū)經(jīng)濟指標(biāo)測算匯總
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
注:投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值,限電量為風(fēng)電滿發(fā)的10%
 
投資在7000元/kW時,風(fēng)電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在7.78%-16.27%之間,全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在6.76%-9.73%之間,投資回收期 (所得稅前)在9.47-11.63年之間;投資在9000元/kW時,風(fēng)電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在0.45%-8.28%之間,全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在4.13%-6.96%之間,投資回收期12.26-14.41年之間。
 
在能控制總成本的條件下,加入儲能設(shè)備有些資源區(qū)是可以滿足全投資8%收益率、資本金12%的要求的;通過數(shù)據(jù)對比,Ⅲ類電價區(qū)的收益情況要好于Ⅰ類電價區(qū)和Ⅱ類電價區(qū)。
 
(1)資源越好,相差越大,投資越高,相差越小;
 
(2)說明在能控制總成本的條件下,加入儲能設(shè)備有些資源區(qū)是可以滿足全投資8%收益率、資本金12%的要求的。
 
6 Ⅳ類電價區(qū)
 
Ⅳ類電價區(qū)的25年平均滿發(fā)小時數(shù)為1700h-2300h。經(jīng)計算經(jīng)濟性指標(biāo)參數(shù)結(jié)果匯總?cè)绫?所示:
 
表6 Ⅳ類電價區(qū)經(jīng)濟指標(biāo)測算匯總
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
注:投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值,限電量為風(fēng)電滿發(fā)的10%
 
Ⅳ類區(qū)成本越高,加入儲能引起的收益下降越小;儲能的應(yīng)用范圍在Ⅳ類區(qū)變大;投資較高時,是否增加儲能對總體收益的影響相對小。
 
7 結(jié)果對比分析
 
我們將各類電價區(qū)的全投資內(nèi)部收益率(稅前)指標(biāo)放在一起進行對比分析,見表7所示:
 
表7 四類電價去收益對比表
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
通過分析可以得出,儲能項目試點可以考慮在除Ⅰ類區(qū)外的風(fēng)資源較好、成本較低的地區(qū)。收益率全投資可以達到8%;找風(fēng)電場投資相對較低的電站配建儲能。
 
在10%限電的情況下加儲能全投資內(nèi)部收益率(稅前)下降對比如表8所示:
 
表8風(fēng)電10%限電加儲能引起收益下降值
 
深度分析丨風(fēng)電場儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性問題
 
可以看出,Ⅳ類區(qū)限電后是否加儲能對收益影響相對較小,更適合配建儲能電站。
 
8 結(jié)論
 
通過測算分析,可以得出如下結(jié)論:
 
(1)風(fēng)電場儲能電站項目總體經(jīng)濟性欠佳,不能給風(fēng)電場帶來更多收益,但隨著技術(shù)進步成本下降,未來可能會利用儲能系統(tǒng)有效緩解現(xiàn)階段限電帶來的影響;
 
(2)儲能項目試點可以考慮在除Ⅰ類區(qū)外的風(fēng)資源較好、成本較低的地區(qū);
 
(3)Ⅳ類區(qū)限電后是否加儲能對收益影響相對較小、適合試點的地區(qū);
 
(4)如果管理方法先進,有效控制成本,可以考慮加入儲能設(shè)備進行示范。
 
儲能系統(tǒng)市場雖然有逐漸擴大的現(xiàn)象,現(xiàn)階段系統(tǒng)成本仍高,補助機制尚未完善,難以形成真正的商業(yè)化市場。目前的合作模式有風(fēng)電企業(yè)自建儲能設(shè)備,或儲能電池廠家自建儲能設(shè)備,風(fēng)電場從儲能廠家購電再上網(wǎng)。風(fēng)電投資企業(yè)與儲能電池廠家需探索更多合作模式,實現(xiàn)項目盈利。
 
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責(zé)任編輯:小琴

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