各类储能技术电站成本分析.docx

各类储能技术电站成本分析目录1. 6类储能系统及其特性22.建设电化学储能电站的成本构成及影响参数32. 1.建设成本32.2.充电成本42. 3.运营人工成本42.4.运行维护成本52. 5.储能用途的厂用电成本52. 6.更换储能电池与设备成本52. 7.考核成本62. 8.处置成本62. 9.其他成本72. 10.小结7?多种储能路线进入发展快车道74.储能技术在电力行业应用范围94.1. 零碳智慧园区+储能104.2. 数据中心+储能项目104.3. 城际轨道交通+飞轮储能104.4. 光储充电站104.5. 5G基站+储能114.6. 6.医院+储能备用电源114.7. 7.石油+储能114.8. 8.储能+微电网114.9. 9.风光+储能114. 10.共享储能+电网125. 6类储能技术路径分类及分析12? ?多种储能路线进入发展快车道12? ?六类储能技术分析16?抽水蓄能16?锂离子电池储能195.2.3,磷酸铁锂电池储能成本分析21? ?压缩空气储能22?钠离子储能24?全钗液流电池储能26?铅炭电池储能291. 6类储能系统及其特性在新型电力系统中，储能将成为至关重要的一环，是新能源消纳以及电网 安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都会得到广泛的应用，需求空 间广阔。国内市场，风光强制配储政策推动储能需求指数增长。在市场需求爆 发以及政策鼓励的双重推动下，成熟的抽水蓄能、锂电储能呈现爆发性增长， 其他新型储能技术也进入了发展快车道。本文对抽水蓄能、锂离子电池、压缩空气、钠离子、全钮液流电池、铅炭 电池六种储能的发展现状、系统成本、应用前景做了评估。机械类捆水情能压缗空气储能飞轮储能电气类超彼也容容储罐 型导储能匕匕Ki育才储技电化学类各钟：次电池化学类 合成天然气 业睇水 30601 GWIOO MWIOMW1 MW100 kW超级电gfis技术揩ZK储能缩Si应用输电轮能电池WkW1 kWSB H 分利 川眄 天 日 日欣电眄回E 3物2.建设电化学储能电站的成本构成及影响参数电化学储能电站全寿命周期过程包括项目建设阶段和项目运营阶段：1） 一方面要分析电化学储能电站成本构成；2）另一方面要分析各项成本的计算影响参数。2. 1.建设成本储能电站的建设成本，也被称为系统成本，是指单位容量的储能系统的成 本。主要由设备安装成本（含电池成本）和施工建造成本组成（未计及土地成本）O储能设备包括储能电池、电池管理系统、储能逆变器和配电系统等，这些 设备的购置费用构成设备安装成本。电化学储能系统主要由电池组、电池管理 系统（BatteryManagementSyStem,简称 BMS> 能量管理系统（Energy Management System,简称 EMS）、储能逆变器（PoWerCOnVerSiOnSyStem,简 称PCS）以及其他电气设备构成。电池组成本是电化学储能系统的主要成本，是未来产业链技术迭代和降成 本的主要环节。根据高工锂电数据，一套完整的电化学储能系统中，电池组成 本占比最高达67%,其次为储能逆变器10%,电池管理系统和能量管理系统分 别占比9%和2%o图1储能电站的建设成本剖分2. 2.充电成本储能电站的充电成本是指充电过程中发生的全部费用。在充电时，由于能 源转化效率不能达到百分之百，从而产生能量损耗生成的成本，因此，该部分 成本主要取决于能量转化效率。例如充电电费为1个单位价格每kWh,对一个 效率为75%的储能设备而言其全部能源成本为：l75%=1.33kWho测算储能 充电成本要考虑充电电价、设备利用效率、储能系统每年的放电量和能源转化 效率参数。2. 3.运营人工成本在某些情况下，储能设备运行可能需要人工。在一定范围内，固定的人工 成本与储存电量的大小没有关系，其费用总额具有不变性。可变的人工成本与 存储使用的频率和持续时间成正比。在许多情况下，对于电池储能电站人工成 本的核算主要根据储能设备及储存能力的大小而定，暂时没有明确的价值标准。根据杨海波等研究，储能电站运营人工成本可以通过单位人工成本和员工人数 测算得出储能电站运营人工成本。2. 4.运行维护成本储能电站的运行维护成本是为了维持储能电站处于良好的待机状态所需要 的费用。该成本包括光伏电池板清洗费用、电站管理、检修费用等。不管使用 多少存储，固定的维护成本都是相同的。可变的维护成本与存储使用的频率和 持续时间成正比。运行检修成本一般按照运检费率乘以初始投资得到。考虑到 ESS的使用寿命有限,系统在运行中会发生一定的耗损,产生系统寿命耗损成本。 所以在测算储能电站运行维护成本时，需要综合考虑总建设成本递减比例、运 行维护费率、单位能量建设成本和储能能力等参数。2.5. 储能用途的厂用电成本储能用途的厂用电成本是储能电站用于储能用途的用电成本。电厂维持储 能电站运行所发生的外购电费的成本，包括购电费、自用电费和与之相关的薪 酬费和管理费用等。在储能用途的厂用电成本计算过程中，要考虑常年平均用 电率、储能电站用于储能用途的电量占厂用电量的比例、充电电价、储能能力 等参数。2. 6.更换储能电池与设备成本在电化学储能项目中，储能元件的蓄电池因为循环次数较少，在运行过程 中需多次替换，就产生了更换储能电池与设备成本(RePIaCementCoSt)。在通常 情况下，电池和设备的使用寿命小于储能系统项目周期，因此在项目的运行周 期内需考虑到电池的更换成本，包括更新材料设备的购置费用、安装费用、工 人薪酬费用等。更换成本被视为可变成本，其大小主要取决于电池的使用寿命 及使用频率。如按照锂离子电池(磷酸铁锂)6000次循环寿命及每天充放电两次 来计算，电池每10年需要更换一次。当储能电池超过使用年限时，将电池全部 更换是不经济、不环保的。因此在实际运行中，根据电池的年衰减率每年增补一定的容量，保证储能 系统的可用容量。更换储能电池与设备成本可以通过蓄电池替换年度成本、储 能装置容量和储能装置转换效率进行计算。其中影响蓄电池替换年度成本的因 素有替换费用、替换周期、投资回报期、贴现率、蓄电池充放电循环周期次数、 蓄电池年度运行天数等。由于电池充放电循环次数有限，电池容量会逐渐衰减, 在储能系统运行过程中需要经常替换蓄电池，因此需要考虑电池容量衰减成本 和资金的时间价值。但由于不同类型的储能电池其寿命周期各不相同，并且其 实际寿命与充放电深度和充放电次数等因素相关，具有不确定性，因此该参数 在实际运用中根据其影响因素确定。2. 7.考核成本从全寿命周期成本的角度来看，传统的成本电价模型没有考虑到的考核费 用，是不可忽视的部分。根据山东电网光伏电站调度管理规定（试行），省调 下达的日发电调度计划曲线和调度指令光伏电站应严格执行，及时调节有功出 力，实际出力与调度计划偏移的部分，按照曲线进行违约考核。考核成本测算 要考虑调度的考核费用、电量惩罚价格、光储电站计划出力、光储并网功率等 参数。2. 8.处置成本储能系统各部分元件寿命耗尽时，需要对其进行无害化处理，所投入的资 金就是处置成本。该成本主要分为两方面：环保费用支出和设备残值。回收电 池所付出的成本就是环保费用支，而初始投资成本和回收系数将决定设备残值 的大小。目前，我国对电池进行资源化回收的产业还未成型，正处于发展之中。 基于这个原因，大部分废旧元件没有得到有效的处置，这些废弃物会给自然环 境和人类健康带来极大的威胁。现有的废旧电池处理方式主要有固化深埋、存 放于废矿井和资源化回收。按照国外的经验做法，与任何存储系统相关的退役 成本都不容忽视。寿命终结后的电池必须要进行拆解，去除化学物质。理想情 况下，拆卸的电池及其化学物质可以回收利用，这可以抵减部分拆解及处置有 害物质带来的损失，但最终与处置相关的成本应该包含在储能电站的总成本当 中。在可预见的未来，回收价值对电池储能的经济性的影响会越来越大，原因 是储能电池回收机制的建立和日益完善。比如铅炭电池，随着铅回收技术的发 展与进步，目前铅炭电池可实现100%回收，设备残值可达到初始投资的20%。 而废锂电池的回收就面临了很多问题，它的回收技术复杂，成本高昂，目前尚 无很好的回收方案，没有明确的回收价值，设备残值可看作零。因此，在储能 处置成本测算要考虑的有单位容量采购价格、储能系统的额定容量、单位功率 储能逆变器价格、单位功率辅助设备成本和残值率参数。2. 9.其他成本储能电站成本还包括财务成本、税金等其他成本。财务成本主要是储能电 站长期贷款所产生的利息费用。而利息费用的测算要考虑贷款比例、调度时段、 还款年限、贷款利率和初始投资参数。储能电站经营过程中要考虑税收支出。 税金主要包括增值税、所得税和销售税金附加。其中，销售税金附加包括城市 维护建设税和教育费附加。2. 10 .小结随着储能成本的降低，储能可以在电力系统发输配用各个环节得到规模化 应用，大规模地发挥移峰、能量管理等作用。本文从全面寿命周期角度对电化 学储能项目进行成本分析，并量化电化学储能项目的各类成本。该成本分为建 设成本和总运营成本，其中，总营运成本主要包括充电成本、人工成本、运行 维护成本、储能用途的厂用电成本和更换储能电池的成本，以及设备成本、处 置成本、考核成本、财务成本、税费等。明确各项成本以及具体影响参数，能 够为电化学储能电站的成本精益化管理提供一定依据。?.多种储能路线进入发展快车道按照时长要求的不同，储能的应用场景大致可以分为容量型（4h）、能量型（约l2h）、功 率型（W30min）和备用型（N15min）四类。容量型储能场景包括削峰填谷或离网储能等，长 时储能技术种类较多，包括抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢以及各类容量型储能电 池（例如钠硫电池、液流电池、铅炭电池、锂浆料电池等）。按应场景划分的储能类型类型储能时长实际应用场景储能类型容量型4h削峰填谷、离网储能抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢储等碳、钠硫电池、液流电池、铅炭电池等复合功能，调峰调频能量型l2h和紧急备用等多重功磷酸铁锂电池等能功率型30min调频等超导储能、飞轮储能、超级电容器、钛酸锂 电池、三元锂电池备用型215Inin作为不间断电源提供 紧急电力铅酸电池、梯级利用巴浊、能袋缴豳2017-2020年，电网响应能源局、发改委降低弃风弃光率的决策，充分利用电力体系的灵活性资源消纳新能源，使得弃风弃光率下降到2%。同时电网压 力凸显，部分省份开始要求电源侧配置储能。2021年，多个储能行业的重磅文 件公布，储能等迎来历史性发展机遇。表1 2021年储能重磅政策表2 2021年各省风光配储政策X ft<TMJMUI4tt,jIl *9 VR V T fl if aIr*)Mi H MttHWM .a4t*tH MtB 4UMMIW.MMM<<l< tMil. M*. J. *. KA» fRe - -K <*1UiM1IM