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“能捉老鼠的就是好貓”—關于電網側儲能經濟性的思考

作者:能源互聯網研究 來源:能源互聯網研究 發布時間:2019-11-06 瀏覽:
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00 序言

過去一年,電網側儲能火了。

近日,部分媒體報道,國家電網公司在今年上半年工作會上已經明確,電網側大規模儲能建設暫緩。這意味著,從2018年大規模開啟的電網側儲能可能會陷入僵局。筆者未求證這一政策的真假,希望從一個大家都熟悉的角度分析一下。

項目是不是可行,最重要的是

——賺不賺錢

黑貓白貓,抓住老鼠就是好貓。

電網側儲能到底價值何在?其經濟性到底如何?將成為未來發展的關鍵。本文從國民經濟及財務評價的角度,系統闡述電網側儲能經濟性,以饗讀者。

01 概述

隨著技術的不斷進步和發展,儲能技術在促進大量可再生能源消納及電網調峰、調頻輔助服務等方面將起到重要作用。當前,我國的電網側儲能項目處于早期開發階段,電網側的儲能設施多數屬于示范類型工程,投資建設及運營模式尚處在探索和發展時期,盈利模式還不明顯。

多類型儲能示范項目示意圖

與用戶側儲能和發電側儲能相比,電網側儲能項目的經濟效益和費用往往較難識別和定量分析。但電網側儲能項目對于電網安全可靠運行、電能高效利用、促進新能源消納等都具有十分顯著作用,無法忽略其在改善電力系統運行中所展現出來的顯著優勢。

因此,考慮從社會經濟資源有效配置的角度,分析電網側儲能對產業及國民經濟發展所做出的貢獻,應重點關注項目外部性,從產業發展的高度,評價其耗費社會資源的經濟合理性,從而進行國民經濟分析和評價。

電網側儲能國民經濟評價首先需識別經濟效益與費用。經濟效益分為直接效益和間接效益(外部效益);費用分為直接費用和間接費用(外部費用)。

電網側儲能成本與收益分析

02 電網側儲能經濟效益分析

電網側儲能經濟效益可分為直接效益和間接效益。

·電網側儲能直接效益包括:提升電網利用效率、參與電力市場輔助服務、提高供電可靠性及促進新能源消納。提升電網利用效率表現為電網側儲能通過調節電網峰谷差,可降低電力設備重過載率,減少通過電網建設改造及新增裝機滿足負荷需求,實現提升電網利用效率,減少電力資源的投入和耗費的目的;電網側儲能快速響應特性使其成為非常有價值的電力市場調節資源,可參與調頻、調峰、電壓穩定、黑啟動等電力市場輔助服務,并獲得相應的收益;在電網發生停電故障時,電網側儲能能將儲備的能量供應給終端用戶,為用戶提供應急用電,避免了故障修復過程中的電力中斷,以保證供電可靠性,減少用戶斷電造成的經濟損失;電網調峰困難時段,為保證電網安全運行,須限制新能源發電,造成資源浪費,電網側儲能可“平移”光伏與風電的間歇性出力,有利于新能源消納,提升新能源容量可信度。

·電網側儲能間接效益包括節能減排、技術擴散、產業關聯及乘數效果。電網側儲能可延緩燃煤機組建設,增加可再生能源消納,因此具有突出的節能減排效益,主要體現在減少燃煤電廠化石燃料消耗,減少氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物,以及溫室氣體排放;電網側儲能建設會培養和造就大量技術人員和管理人員,使得先進的儲能技術在社會上得到擴散和推廣,如電化學儲能建設促進電池技術進步,可擴散到電動汽車等行業,對全社會帶來效益;電網側儲能項目涉及到眾多的上下游產業,原材料供應、設備制造、系統集成、項目運營等眾多產業都將由于電網側儲能項目的建設獲益,刺激上下游產業得到發展;電網側儲能項目實施使原來閑置的站址、設備等資源得到利用,促進地區就業、增加稅收等,從而產生一系列的連鎖反應,刺激地區經濟發展乃至影響到其他地區。以電化學儲能為例,其產業鏈如下圖所示。

儲能產業鏈

03 電網側儲能費用分析

電網側儲能費用可分為直接費用和間接費用

·電網側儲能直接費用包括初始投資、運行維護和更換改造費用。電網側儲能項目初始投資表現為項目建設投入的各種物料、人工、資金、技術以及自然資源等,如電化學儲能涉及電池、BMS、PCS等設備的生產和集成,以及占地、施工設計等資源投入;電網側儲能項目建設完成后,主要費用為運行維護成本,合理的運維投入對于項目安全可靠運行和全壽命周期經濟性有重要作用。運維費用較難量化,一般可按建設成本一定比例取值;電網側儲能項目更換改造費用由設備壽命周期決定,對壽命較長的儲能,如抽水蓄能,一般更換改造較少,對壽命較短的儲能,如電化學儲能,通常更換電池,以提高項目整體使用壽命。

·電網側儲能間接費用主要為項目對生態及環境的不利影響。如電化學儲能電池回收可能對環境產生污染和破壞,抽水蓄能電站建設可能對水體或土地等產生不良影響。

04 國民經濟評價

目前電網側儲能參與輔助服務機制和商業運營模式尚不完善和清晰,提升電網利用效率、提高供電可靠性、促進性能源消納等直接收益也較難準確定量計算,只能進行估算或定性分析。但從國民經濟評價角度綜合定性分析來看,電網側儲能項目具有突出的外部(間接)效果,大力發展電網側儲能對于各類儲能技術產業上下游、節能減排、推動技術擴散和發展、提高電力系統經濟穩定運行都有十分重要的作用,具有較好的國民經濟性,尤其隨著儲能電池成本進一步降低,電力輔助服務市場逐步完善,儲能提升電網利用效率的作用日趨明顯,電網側儲能項目國民經濟性將進一步提升。

可見,從國民經濟評價角度,電網側儲能具有良好的外部性,針對具體的電網側儲能項目,可設定假定參數,開展面向電力系統效益的財務分析,為電網側儲能投資、建設、可持續發展路徑以及市場化機制和政策的建立提供參考。基于電力系統效益的電網側儲能成本主要包括建設成本、安裝成本、運行維護成本、更新改造成本。電網側儲能在電力系統中的收益主要包括、提升電網利用效率、提高供電可靠性、節能收益、減排收益、延緩裝機總量收益、應急供電收益、參與電力市場輔助服務收益等。根據基于電力系統效益的電網側儲能成本和收益分析,利用項目財務分析方法和模型,對相同邊界條件下各類電網側儲能經濟性進行評價,定性得到其各類項目經濟性結果和內部收益率范圍,如下圖所示。

05 收益展望

可見,在目前儲能成本及基于電力系統收益下,壓縮空氣儲能、飛輪儲能、抽水蓄能項目由于其壽命周期較長等因素,項目收益情況較好;電化學儲能、超導儲能由于其成本較高等因素,項目收益情況較差。

但電化學儲能和超導儲能成本都處于快速下降趨勢。其中電化學儲能近期成本下降較快。隨著電池成本下降速度加快,內部收益率(IRR)將逐漸增加,經濟性趨好。當電池成本下降速度足夠大時,電化學儲能項目有望超過基準收益率,從電力系統整體收益來看,其財務逐步具備可行性。

也就是說,目前電化學儲能項目仍舊不具備經濟性,不代表以后不能。

隨著儲能技術的快速發展及規模效應的出現,電池成本下降速度達到該值只會是一個時間問題,從長期來看,當電池成本下降到足夠低的程度,且參與電力輔助服務市場的收益、應急供電等收益不斷增加的情況下,項目可以達到基準收益率,獲得較好的財務回報。

電池成本下降速度對內部收益率的影響如下圖所示。

06 總結

總體來說,電網側儲能具有顯著的外部性,國民經濟性分析和財務分析仍然以定性分析為主,定量分析難度較大,需設定多種假設條件才能開展定量分析,如直接效益中的延緩電力基礎設施建設、促進新能源消納和提高供電可靠性收益很難進行準確的分析計算,參與電力市場服務服務則依賴于電力輔助服務市場機制的完善和形成,其準確性和正確性往往受到眾多不確定性因素的影響。

因此,電網側儲能國民經濟評價及財務分析還需要結合實際工程情況,兼顧定性和定量分析方法,以期在實踐中找到有效的盈利點,為促進電網側儲能的良性發展提供支撐。

回答我們自己提出的問題,國民經濟性合理,對國家來說,就是好項目。

關鍵字:電網側儲能 經濟性 電池成本

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