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“能捉老鼠的就是好猫”—关于电网侧储能经济性的思考

作者:能源互联网研究 来源:能源互联网研究 发布时间:2019-11-06 浏览:
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00 序言

过去一年,电网侧储能火了。

近日,部分媒体报道,国家电网公司在今年上半年工作会上已经明确,电网侧大规模储能建设暂缓。这意味着,从2018年大规模开启的电网侧储能可能会陷入僵局。笔者未求证这一政策的真假,希望从一个大家都熟悉的角度分析一下。

项目是不是可行,最重要的是

——赚不赚钱

黑猫白猫,抓住老鼠就是好猫。

电网侧储能到底价值何在?其经济性到底如何?将成为未来发展的关键。本文从国民经济及财务评价的角度,系统阐述电网侧储能经济性,以飨读者。

01 概述

随着技术的不断进步和发展,储能技术在促进大量可再生能源消纳及电网调峰、调频辅助服务等方面将起到重要作用。当前,我国的电网侧储能项目处于早期开发阶段,电网侧的储能设施多数属于示范类型工程,投资建设及运营模式尚处在探索和发展时期,盈利模式还不明显。

多类型储能示范项目示意图

与用户侧储能和发电侧储能相比,电网侧储能项目的经济效益和费用往往较难识别和定量分析。但电网侧储能项目对于电网安全可靠运行、电能高效利用、促进新能源消纳等都具有十分显著作用,无法忽略其在改善电力系统运行中所展现出来的显著优势。

因此,考虑从社会经济资源有效配置的角度,分析电网侧储能对产业及国民经济发展所做出的贡献,应重点关注项目外部性,从产业发展的高度,评价其耗费社会资源的经济合理性,从而进行国民经济分析和评价。

电网侧储能国民经济评价首先需识别经济效益与费用。经济效益分为直接效益和间接效益(外部效益);费用分为直接费用和间接费用(外部费用)。

电网侧储能成本与收益分析

02 电网侧储能经济效益分析

电网侧储能经济效益可分为直接效益和间接效益。

·电网侧储能直接效益包括:提升电网利用效率、参与电力市场辅助服务、提高供电可靠性及促进新能源消纳。提升电网利用效率表现为电网侧储能通过调节电网峰谷差,可降低电力设备重过载率,减少通过电网建设改造及新增装机满足负荷需求,实现提升电网利用效率,减少电力资源的投入和耗费的目的;电网侧储能快速响应特性使其成为非常有价值的电力市场调节资源,可参与调频、调峰、电压稳定、黑启动等电力市场辅助服务,并获得相应的收益;在电网发生停电故障时,电网侧储能能将储备的能量供应给终端用户,为用户提供应急用电,避免了故障修复过程中的电力中断,以保证供电可靠性,减少用户断电造成的经济损失;电网调峰困难时段,为保证电网安全运行,须限制新能源发电,造成资源浪费,电网侧储能可“平移”光伏与风电的间歇性出力,有利于新能源消纳,提升新能源容量可信度。

·电网侧储能间接效益包括节能减排、技术扩散、产业关联及乘数效果。电网侧储能可延缓燃煤机组建设,增加可再生能源消纳,因此具有突出的节能减排效益,主要体现在减少燃煤电厂化石燃料消耗,减少氮氧化物、二氧化硫等大气污染物,以及温室气体排放;电网侧储能建设会培养和造就大量技术人员和管理人员,使得先进的储能技术在社会上得到扩散和推广,如电化学储能建设促进电池技术进步,可扩散到电动汽车等行业,对全社会带来效益;电网侧储能项目涉及到众多的上下游产业,原材料供应、设备制造、系统集成、项目运营等众多产业都将由于电网侧储能项目的建设获益,刺激上下游产业得到发展;电网侧储能项目实施使原来闲置的站址、设备等资源得到利用,促进地区就业、增加税收等,从而产生一系列的连锁反应,刺激地区经济发展乃至影响到其他地区。以电化学储能为例,其产业链如下图所示。

储能产业链

03 电网侧储能费用分析

电网侧储能费用可分为直接费用和间接费用

·电网侧储能直接费用包括初始投资、运行维护和更换改造费用。电网侧储能项目初始投资表现为项目建设投入的各种物料、人工、资金、技术以及自然资源等,如电化学储能涉及电池、BMS、PCS等设备的生产和集成,以及占地、施工设计等资源投入;电网侧储能项目建设完成后,主要费用为运行维护成本,合理的运维投入对于项目安全可靠运行和全寿命周期经济性有重要作用。运维费用较难量化,一般可按建设成本一定比例取值;电网侧储能项目更换改造费用由设备寿命周期决定,对寿命较长的储能,如抽水蓄能,一般更换改造较少,对寿命较短的储能,如电化学储能,通常更换电池,以提高项目整体使用寿命。

·电网侧储能间接费用主要为项目对生态及环境的不利影响。如电化学储能电池回收可能对环境产生污染和破坏,抽水蓄能电站建设可能对水体或土地等产生不良影响。

04 国民经济评价

目前电网侧储能参与辅助服务机制和商业运营模式尚不完善和清晰,提升电网利用效率、提高供电可靠性、促进性能源消纳等直接收益也较难准确定量计算,只能进行估算或定性分析。但从国民经济评价角度综合定性分析来看,电网侧储能项目具有突出的外部(间接)效果,大力发展电网侧储能对于各类储能技术产业上下游、节能减排、推动技术扩散和发展、提高电力系统经济稳定运行都有十分重要的作用,具有较好的国民经济性,尤其随着储能电池成本进一步降低,电力辅助服务市场逐步完善,储能提升电网利用效率的作用日趋明显,电网侧储能项目国民经济性将进一步提升。

可见,从国民经济评价角度,电网侧储能具有良好的外部性,针对具体的电网侧储能项目,可设定假定参数,开展面向电力系统效益的财务分析,为电网侧储能投资、建设、可持续发展路径以及市场化机制和政策的建立提供参考。基于电力系统效益的电网侧储能成本主要包括建设成本、安装成本、运行维护成本、更新改造成本。电网侧储能在电力系统中的收益主要包括、提升电网利用效率、提高供电可靠性、节能收益、减排收益、延缓装机总量收益、应急供电收益、参与电力市场辅助服务收益等。根据基于电力系统效益的电网侧储能成本和收益分析,利用项目财务分析方法和模型,对相同边界条件下各类电网侧储能经济性进行评价,定性得到其各类项目经济性结果和内部收益率范围,如下图所示。

05 收益展望

可见,在目前储能成本及基于电力系统收益下,压缩空气储能、飞轮储能、抽水蓄能项目由于其寿命周期较长等因素,项目收益情况较好;电化学储能、超导储能由于其成本较高等因素,项目收益情况较差。

但电化学储能和超导储能成本都处于快速下降趋势。其中电化学储能近期成本下降较快。随着电池成本下降速度加快,内部收益率(IRR)将逐渐增加,经济性趋好。当电池成本下降速度足够大时,电化学储能项目有望超过基准收益率,从电力系统整体收益来看,其财务逐步具备可行性。

也就是说,目前电化学储能项目仍旧不具备经济性,不代表以后不能。

随着储能技术的快速发展及规模效应的出现,电池成本下降速度达到该值只会是一个时间问题,从长期来看,当电池成本下降到足够低的程度,且参与电力辅助服务市场的收益、应急供电等收益不断增加的情况下,项目可以达到基准收益率,获得较好的财务回报。

电池成本下降速度对内部收益率的影响如下图所示。

06 总结

总体来说,电网侧储能具有显著的外部性,国民经济性分析和财务分析仍然以定性分析为主,定量分析难度较大,需设定多种假设条件才能开展定量分析,如直接效益中的延缓电力基础设施建设、促进新能源消纳和提高供电可靠性收益很难进行准确的分析计算,参与电力市场服务服务则依赖于电力辅助服务市场机制的完善和形成,其准确性和正确性往往受到众多不确定性因素的影响。

因此,电网侧储能国民经济评价及财务分析还需要结合实际工程情况,兼顾定性和定量分析方法,以期在实践中找到有效的盈利点,为促进电网侧储能的良性发展提供支撑。

回答我们自己提出的问题,国民经济性合理,对国家来说,就是好项目。

关键字:电网侧储能 经济性 电池成本

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