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林金水:储能收益及影响因素分析

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2018-05-25 浏览:

中国储能网讯:5月19日至21日,“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开, 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

厦门科华恒盛股份有限公司新能源事业部技术总监林金水在储能电站专场,以“储能收益及影响因素分析”为题,发表了精彩演讲。

演讲内容如下:

林金水:各位专家同仁,下午好。下午我希望跟大家分享一下储能的收益,主要还是削峰填谷这一块,其他的收益目前来看还不是很能算的清楚,削峰填谷这一块的帐目前还是比较能算清楚的。希望把各种影响的因素,客观的给大家展现出来。

科华在产业链当中主要是做电子电力变换技术的,储能这个行业,有做电池进来的,也有做运营进来的,也有做投资进来的。同一台PCS在不同的场合作用是不一样的。目前储能的技术手段也比较多,装机功率占的最大的还是抽水蓄能,发展最快的是电化学储能,以铅酸电池和锂电池为主,这两年的增长速度是最快的。

这是一个电储能系统图,我们可以看到,以PCS和电池这两块为主,电池一般包含BMS,电池按不同的应用,分为功率型和能量型。火电厂的调频是以功率型为主,削峰填谷是以能量型为主。电池在选用的时候是不一样的,看类型来讲,铅酸类的,在储能上还是以铅碳为主,高倍率的铅酸电池,从应用面来讲相对比较少,但是早上杨院士也讲到卷绕型铅酸电池的高功率,这是它最大的优势。锂电池在储能上目前用的最多的是磷酸铁锂和三元,当然大家最关注的安全性方面,哪一种好,因为是材料决定的,咱们就不用多说。钛酸锂,如果成本能够下来,在功率型上是有些应用模式的,因为国内做钛酸锂的厂家还不是特别多。目前来讲还是以磷酸铁锂在削峰填谷的应用面是最广的,液流电池,厂家也不是太多,相对来讲装机电可能更少一些。

PCS这一块分为几个技术路线,我们科华做电力电子已经30年,具有深厚的技术底蕴。产品涵盖离网型、并网型的储能系统。从大小来讲有分单相和三相,家用系统一般是做单相的。技术路线分为工频、高频,隔离方面来看分为隔离、非隔离。拓扑方面有单级拓扑,两级拓扑,也有采用模块并联的,各种技术路线各有长处,也都有适用的地方,但是市场上只有主流的路线在走。

电池部分包含的BMS,在均衡这一块比较难做一些,有主动均衡和被动均衡。BMS的通信口没有国家统一的标准,不像电动汽车有标准的通信协议,调整的比较快。BMS目前跟PCS的协议都是每个厂家自己专有的,调试起来问题比较多。

电池的选择因素主要受制于这几大块,比如说成本、安全、寿命、倍率等等,这些会影响到电池的选型。比如说有些项目是做示范性的,对技术的先进性要求比较高。但如果是做商业性的项目,往往比较注重投资回报,更加注重成本与稳定性,对技术先进性可能就不会看得太重。后期运行的成本和维护的成本也要考虑,有些项目可能初期的投资有一定的优势,但是毕竟电池的运行寿命是5年以上,若维护的费用过高也是扛不住的。

效率,在做削峰填谷充放电,这个效率对整个收益的影响也会比较大,我们后面会具体分析具体影响收益是多少。储能的收益的影响大概有这么几大块,比较大的是电价差,大家都集中在江苏做,就是因为江苏的大工业电价差较高,主要是波峰波谷,上海北京还有波尖的电价差。目前在建项目大部分是走能源投资模式的,业主拿走多少的电价折扣或收益分成比例,拿的多项目也没钱赚。

第二个比较大的影响因素是初始投资,大头肯定是电池成本,削峰填谷基本上是1:4,1KW的功率配4个小时的电池。在这种情况下,电池的成本占比大头, PCS的成本,还有配电的成本,比如说380伏接入还是10KV接入,10KV接入这里面涉及到变压器和高压柜等等,投资会增加一些。还有现场的施工情况,现场如果不好施工,造价也会影响。

电池的寿命,在储能收益当中,它是最主要的风险,整个项目当中的主要风险就是在电池寿命。从目前来看,不管是铅碳还是锂电,市场上基本上还没有一个案子的使用年限已经运行到电池设寿命的,也就是不管是铅碳电池还是锂电池厂家给出来的时间循环次数还没有实际储能项目验证过,现在基本上都是按厂家给出来的设计参数来计算收益,如果在运行当中电池寿命打折,整个项目收益就会受到非常大的影响。

涉及到放电深度,比如说铅碳类的,放电深度控制一般是很严格,放深一点寿命是大打折扣的。还有循环次数,比如说一天是一充一放还是两充两放,收益率也不一样。还有电池的残值,目前来算,磷酸铁锂的基本上没有残值的,但是铅碳类的电池残值高一些。年有效工作天数的影响:有一些场合,在工厂里面或园区,到周末或节假日,基本上是做不了削峰填谷。

第三个影响,是系统的效率影响,系统的效率当中,最主要的效率影响其实不是PCS,PCS的效率很容易做到98%以上,含变压器也可以做到97、98%以上。但是电池的充放电效率,尤其是铅碳的低一些。运维成本,现在很多在做投资回报的时候把这些先划为零,实际上有一些成本会发生的。

我们看一下实际影响的因素,4月1日电价又下调了。这当中,尤其是比较大型的削峰填谷,基本都是大工业电价。很多人以为都是一般工商业的电价,一般工商业的电价差更高,都是一元以上的,这种项目基本很难做,因为它的变压器容量很小。按照国内的情况,300千瓦以上的变压器都要执行大工业电价,电价差最高也就到0.7元左右,所以说,能削峰填谷项目拿到的电价基本上是以大工业电价为多的,才是主要的收益,大型商场写字楼一般不可能按照一般工商业电价来做的。

我们做的削峰填谷的时间段,一充一放还是一充两放,一般来讲锂电池使用寿命长,建议是两充两放,它的投资回报会比较快。如果是铅碳,做两充两放收益会比较差,但是回收期会比较快,第二次的充电一般是以平电价来充的,收益率会下降。

这是广州的收益计算,没有波尖,大概7毛钱左右,不到7毛钱。因为我们要测算回报,具体有一些参数,这些参数可能有一些异议,电池的成本,铅碳或锂电都有波动,还有就是刚才南都于总讲的,系统容量大小价格不一样,一千多度电跟一万多度电的价格是不一样的。基于这些来算,按照锂电池一度电1500元的成本,铅碳按照850。如果是10KV接入的话,还有升压变,还有监控,线路施工等等这一块的费用都算进来,把这些都算进来以后,一次性的成本基本上就固定了,除非说上面的电池成本有波动,当然说锂电池的成本在下降,不同品牌的成本也会不一样。

还有电池容量的选择,在投资建设的时候要多大的电池,根据放电容量来选择的,一天要放多少度电出来,你一天要放一千度,电池不可能装一千度电池的,是要多一些。这当中有一个放电深度,比如说磷酸铁锂一般只能放到90%,如果装一千度电池只能到900度,电池容量就要要装大一些的。铅碳按60%的深度来做,装的容量就要更大一些,后面的循环次数,不同的厂家给的指标最近变化也比较大,铅碳的次数也有在涨的,锂电池也有往上涨的。电池的寿命不一样,收益也不一样。电池的充放电效率,这也是对系统效率影响最大的,尤其是铅碳,现在按90%来算,有人说锂电池96%也是够呛的。还有就是残值也会影响,在计算的时候把残值算进来,有的时候电池的残值比较大。

总的收益寿命,总的电价查,一度电充进来放出去赚了多少电价差。再加上其他的收入,电池残值收入,还有补贴。扣除一次性建设的费用,包括电池、PCS、升压变、监控、施工、开发、预研设计、验收,还有电池更换,设备维护,人员薪资,场地租金,变压器容量费分摊。总的公式没有疑义的话,收益计算是非常准的。每天的收益按每天放电的收入扣除每天充电的费用,基本上主要的影响是波谷波尖的电价,还有电价的折扣,比如说放给业主是按折扣来走的,或者是按收益分成也是一样。

系统的效率,充放电主要是系统的效率会影响,充进去一度电放出来多少电,这主要是由PCS效率和电池的充放电效率来决定的。铅碳的效率比较低,同样放出一度电,铅碳的要多充一些电进去。以广州为例来算,前期是把电价先确定,不超过7毛,电池以铅碳来算,电池价格以850元一度电来算,电池寿命按照3000次60%DOD来算。电池如果在整个运行周期当中做一次更换和不做更换的,充放电一天一次、一天两次的,各种收益就出来了,可以看出目前的投资回报率不高,是很难做的。这个公式很准的,所以说,目前更多做投资的,基本上很多是做布局。

电池价格对收益的影响,如果铅碳类的电池价格往下走,回报率就会出来,前提也是电价不动,波动的只是电池的价格,对收益率的影响。这些都是通过公式来算的。电价差,把电池锁死,把寿命锁死,不同的电价差的收益率也会出来,基本上像北京这种,一般电价达1块钱以上的,收益率才会回来,否则很难算。

电池寿命影响,如果把电池寿命从3000次打折到1500次,收益率影响就非常大,50%的电池寿命降低,收益率降低986%。在项目运行的主要风险就是在电池的寿命,电价的波动不会很大。铅碳和锂电池的收益对比,锂电按照1600元,6000次,90%的DOD,铅碳按照850,3000次60%DOD来做的,包括电池寿命期更换一次还是不更换,充放电次数,一天一充一放还是两充两放,这样做的话,锂电池的收益跟铅碳的收益。如果锂电池的寿命降到1500到一万次的话,它的收益率就会比较好。未来如果锂电成本下行的快一些,锂电的削峰填谷投资会更加的理想。

从刚才来看,这个收益率并不好。怎么来提升收益呢?更多的还是走综合套利,综合套利有一些看得见,有一些看不见。南网也在出一些细则的文件,如果可操作性不太好,或者是配套的细则不下来,钱还不大好算。但是有一些方式是可以算的,两部制电价。按照最大容量的政策来做削峰填谷,按照这种来做,超过申报值的5%是按双倍来算的,这个时候一千瓦的需量,部分地区达40多元,这个时候储能拿来顶需量,再加上双倍部分,就是一千瓦的价值,已经接近80多元的价值了。现在那套系统,一兆瓦4兆瓦时的,投资回报率马上上来了。

科华是做UPS起家的,目前的新能源,科华有光伏、微网、充电桩,我们的业务主要是这三大块。储能的解决方案,我们的核心是基于电力电子变换器,PCS,然后往外拓展集成,主要是在微网和储能两方面的应用。我们的产品主要是以变流器和集装箱的产品来作为我们的支撑,再集成电池。这些是运用案例,南网电池的应用,还有风电厂的,光储充的,这是海外目前最大的离网的系统,这是我们在北美的一些应用,还有跟国内电池厂家的合作,还有跟设计院的合作。谢谢大家!

提问:我是来自于澳洲项目的技术负责人,你刚才谈到在光储项目里面,做一个对比,用交流母线和直流母线,它的收益有些什么区别?

林金水:光伏这边的储能目前有两种技术,一种是在交流总线上做的,利用双向PCS做的。另一类是双向DCDC来做的,从造价来讲会省后期的升压变压器,投资会比较小,因为装在光伏逆变器跟组件之间,就不能参与辅助服务。如果只是纯粹的弃光利用,在DC侧做投资会比较小。但如果你是将来整个光伏电站的储能想要参与辅助市场的交易,在DC侧做就会有很多的受限。

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