儲(chǔ)能在配電網(wǎng)中的應(yīng)用模式及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
電池儲(chǔ)能有三大要求。一是安全性：電網(wǎng)應(yīng)用的儲(chǔ)能理論上比電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用更加安全，但仍然需要昂貴配套設(shè)備保證其安全使用范圍和性能。另外，電池自帶電的特性對(duì)安全操作的要求高。二是經(jīng)濟(jì)性：電池全生命周期成本是主要制約因素，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)和電池管理系統(tǒng)(BMS)等設(shè)備相對(duì)成熟，而且壓縮成本空間較大，集成的利潤(rùn)空間較大。三是便捷性：儲(chǔ)能尤其是分布式儲(chǔ)能能否做到即插即用，方便用戶(hù)使用或整合到已有電力系統(tǒng)中是用戶(hù)滿(mǎn)意度的重要考量之一。
配電網(wǎng)中的電池儲(chǔ)能主要應(yīng)用模式有固定式儲(chǔ)能站和集裝箱分布式方式。根據(jù)分析，以深圳寶清電池儲(chǔ)能站為例，投資成本中電池約占50%、土建約占22%、設(shè)計(jì)費(fèi)占9%、PCS、BMS以及常規(guī)設(shè)備各占5%左右，價(jià)格為5000元/千瓦時(shí);而與集中式儲(chǔ)能方式相比，集裝箱分布式儲(chǔ)能預(yù)期可節(jié)省30%~40%的成本，大大節(jié)省廠(chǎng)房建設(shè)的費(fèi)用，且現(xiàn)場(chǎng)安裝費(fèi)用低，價(jià)格為3500元/千瓦時(shí)。
為了促進(jìn)電池儲(chǔ)能在配電網(wǎng)的應(yīng)用，有必要進(jìn)行全方位、系統(tǒng)性地開(kāi)展儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本效益分析。通過(guò)分析儲(chǔ)能系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的功能作用，我們采用了直接計(jì)算、等效替代和損失估計(jì)三種方法，對(duì)深圳寶清電池儲(chǔ)能電站進(jìn)行綜合效益的實(shí)例量化評(píng)估分析(見(jiàn)表2)。效益分析與評(píng)估主要參考了Sandia國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)電力科學(xué)研究院總結(jié)歸納的儲(chǔ)能綜合效益評(píng)價(jià)體系。
由于激勵(lì)機(jī)制的缺乏和緊急情況發(fā)生的不確定性，寶清電池儲(chǔ)能電站在緊急無(wú)功補(bǔ)償、備用電源、獨(dú)立供電、提高電能質(zhì)量等方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性難以給出詳細(xì)的定量分析，但為了更好地評(píng)估電池儲(chǔ)能站的效益，本次評(píng)價(jià)考慮電池儲(chǔ)能站的削峰填谷作用，同時(shí)將無(wú)功補(bǔ)償、備用電源、獨(dú)立供電、提高電能質(zhì)量等應(yīng)用模式作為輔助功能，對(duì)租賃制和峰谷電價(jià)制兩種經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性分析。以寶清電池儲(chǔ)能電站本期工程投資回收的角度測(cè)算了租賃費(fèi)用和峰谷電價(jià)價(jià)格。兩種經(jīng)營(yíng)模式及其相應(yīng)的測(cè)算內(nèi)容如表3所示，測(cè)算結(jié)果如表4所示。需要說(shuō)明的是，本文開(kāi)展的測(cè)算分析并不具有代表性，只是針對(duì)電池儲(chǔ)能站應(yīng)用的假設(shè)場(chǎng)景和可靈活調(diào)節(jié)的電價(jià)開(kāi)展的研究。
總體來(lái)看，在兩種經(jīng)營(yíng)模式下，電站運(yùn)營(yíng)20年的內(nèi)部收益率要高于運(yùn)營(yíng)15年的內(nèi)部收益率，以此推算的峰谷電價(jià)差和租賃費(fèi)相對(duì)更低，創(chuàng)造了更大的盈利空間，因此在經(jīng)濟(jì)壽命周期內(nèi)，電池壽命越長(zhǎng)，儲(chǔ)能站運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性相對(duì)越好。從經(jīng)營(yíng)模式角度來(lái)看，對(duì)于經(jīng)營(yíng)模式之一的租賃制，承租方每年應(yīng)向出租方支付年租賃費(fèi)用，租賃費(fèi)可以支付儲(chǔ)能站的運(yùn)行成本、稅金、合理利潤(rùn)以及回收建設(shè)投資;對(duì)于經(jīng)營(yíng)模式之二的峰谷電價(jià)制，由于寶清電池儲(chǔ)能電站的建設(shè)投資較大，容量較小，年發(fā)電量也相對(duì)較小，在項(xiàng)目投資收益率(稅后)為7.5%的假設(shè)情況下，峰谷電價(jià)差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于深圳市大工業(yè)用戶(hù)的峰谷電價(jià)差。在現(xiàn)階段政策缺乏、電價(jià)機(jī)制缺乏、緊急情況應(yīng)對(duì)激勵(lì)機(jī)制缺乏、電能質(zhì)量敏感性激勵(lì)缺乏的情況下，采用模式一租賃制可以降低經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，有利于吸引投資，同時(shí)能夠使儲(chǔ)能站在系統(tǒng)中充分發(fā)揮作用。
面臨的問(wèn)題及發(fā)展建議
目前，儲(chǔ)能的發(fā)展還面臨一系列問(wèn)題，如儲(chǔ)能在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性上還不占優(yōu)勢(shì)，國(guó)家在儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼上也未進(jìn)一步明確;儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)合不同的實(shí)用場(chǎng)景，應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用哪些功能目前還處于探索階段;儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式和商業(yè)化模式還不明晰;在電池技術(shù)選擇性上，目前只關(guān)注于電池儲(chǔ)能，其他方式關(guān)注較少等。結(jié)合南方電網(wǎng)的實(shí)踐，建議儲(chǔ)能在配電網(wǎng)的應(yīng)用研究應(yīng)進(jìn)一步在以下幾個(gè)方面開(kāi)展：
儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性與商業(yè)模式。根據(jù)目前測(cè)算，如果采用大型集中建站的方式，儲(chǔ)能成本約為4000~5000元/千瓦時(shí)，采用集裝箱式儲(chǔ)能成本約為3000~3500元/千瓦時(shí)，在沒(méi)有儲(chǔ)能電價(jià)政策和補(bǔ)貼政策的前提下很難實(shí)現(xiàn)盈利。目前，已建成的示范工程驗(yàn)證了技術(shù)的可行性，其商業(yè)化運(yùn)營(yíng)模式的探索還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。
儲(chǔ)能應(yīng)用功能和選型。深圳寶清電池儲(chǔ)能站提出了8項(xiàng)應(yīng)用功能，結(jié)合不同的實(shí)用場(chǎng)景，應(yīng)優(yōu)先應(yīng)用哪些功能目前還處于探索階段。電池技術(shù)選擇性上，目前只關(guān)注于電池儲(chǔ)能，其他方式關(guān)注較少。
儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)海量數(shù)據(jù)處理。海量監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的處理是大規(guī)模應(yīng)用的難點(diǎn)之一，且大規(guī)模推廣應(yīng)用時(shí)可靠性存在一定問(wèn)題。如單體電池：2個(gè)遙測(cè)量(電壓、溫度)，11個(gè)告警量;4兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)總監(jiān)控信息量約為30萬(wàn)點(diǎn)，為常規(guī)變電站的數(shù)十倍。
在政策上，建議相關(guān)部門(mén)積極研究以下方面：
實(shí)施峰谷電價(jià)和儲(chǔ)能電價(jià)政策。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)缺乏兩方面的投資回報(bào)機(jī)制。一是峰谷電價(jià)，由于儲(chǔ)能是在低谷時(shí)蓄電、高峰時(shí)供電，峰谷電差是投資儲(chǔ)能基本的收入來(lái)源。歐美日等國(guó)都有成熟的峰谷電價(jià)政策。峰谷電價(jià)在我國(guó)不同地區(qū)可有所差別，但應(yīng)盡量為電網(wǎng)削峰填谷和吸引儲(chǔ)能投資創(chuàng)造更大空間。二是儲(chǔ)能電價(jià)，由于儲(chǔ)能技術(shù)提高了發(fā)電企業(yè)的利用小時(shí)數(shù)和電能質(zhì)量，增強(qiáng)了電網(wǎng)調(diào)峰能力，節(jié)省了系統(tǒng)投資，促進(jìn)了新能源發(fā)展，又有顯著的減排效果，對(duì)儲(chǔ)能應(yīng)該制定單獨(dú)的電價(jià)政策，以補(bǔ)償儲(chǔ)能所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。可以參考德國(guó)的經(jīng)驗(yàn)。
鼓勵(lì)投資主體多元化。在理順投資回報(bào)機(jī)制、規(guī)范入網(wǎng)技術(shù)要求的前提下，應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)電商、電網(wǎng)企業(yè)、用戶(hù)端、第三方獨(dú)立儲(chǔ)能企業(yè)等有條件的投資方投資建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
鼓勵(lì)商業(yè)模式的探索，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作，促進(jìn)儲(chǔ)能在包括電力等行業(yè)的推廣應(yīng)用，尤其是在分布式發(fā)電和微電網(wǎng)領(lǐng)域首先開(kāi)展推廣應(yīng)用。近期可以考慮優(yōu)先推廣集裝箱式分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)、小區(qū)、家用和手提式儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用;在電網(wǎng)應(yīng)用方面，建議以應(yīng)急電源、保安電源和微電網(wǎng)應(yīng)用等作為切入點(diǎn)。
