郑海兴（南网）-工业用户侧电化学储能应用及其经济性分析.pdf

南方电网综合能源有限公司郑海兴 用 好 能 源 南网能源公司致力于服务客户“用好能源”。一是“把能源用好”，即提升能源的利用效率，通过帮助客户挖掘巨大的节能潜力，来减少能源消耗，减少客户能源费用，缓解城市用能紧张；二是“用好的能源”，即清洁能源，如天然气、太阳能、风能等的开发利用，实现在用能中心的就近消纳，以优化客户能源结构，减少碳排放，改善国家生态环境。 目录公司介绍用户侧电化学储能的收益模式用户侧储能运营模式用户侧储能适用的电池类型用户侧储能经济性分析12345 用户侧储能适于投资区域6 问题与挑战7 工业节能 建筑节能 照明节能节能服务 天然气分布式能源 生物质 工业余热余压 煤矿瓦斯综合利用分布式能源及综合利用 光伏 海上风电 储能新能源 电动车充电服务 售电和需求侧响应服务 节能服务电商平台新型业务公司业务u 南方电网综合能源有限公司是南方电网公司旗下专门从事节能减排市场开发、项目投资建设运营和用电客户节能服务的专业子公司，于2010年12月在广州挂牌成立，截至2018年6月资产总额55.4亿元。u 公司依托南方电网及各股东单位的客户资源、营销渠道、品牌背景等优势，在技术整合，市场开拓，项目的投资、建设、运营各方面具有强大的市场竞争力。u 公司主营3N业务 公司业务u 南方电网综合能源有限公司在储能方面主要开发投资的业务用户侧储能项目12 电源侧调峰调频辅助服务3 用户侧调峰调频辅助服务 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目几种模式可叠加，在目前储能高成本的情况下，多种收益模式叠加具有更好的经济性。其中峰谷套利模式最为基本及较易实现的收益模式。应用盈利模式 峰谷套利需量电费管理动态增容 电网辅助服务提高新能源自用率 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目峰谷套利是指储能系统在谷值电价/平值电价时段充电，然后在峰值电价时段放出，以此方式赚取电价差额，从而减少用户电费开支。假如峰值电价H，谷值电价L，则每度电可获取的最大收益为H-L，如图 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目需量电费管理大工业用户逐月缴纳电费的清单包含可视电量与针对变压器收取的需量电费。针对变压器收取的电费，无论是按变压器的容量收取，还是按月最大负荷收费，都无法满足用户的峰谷用电负荷特性，而储能系统可以进行削峰填谷，消除尖峰负荷，平滑用电曲线，减少需量电费。 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目动态增容用户的变压器容量是固定的，当用户出于其需求造成变压器满额运行时，则需要进行变压器扩容。而储能系统可实现容量扩增，明显降低变电器压器负荷率，延缓新增变压器的投产时间，通过延缓工厂变压器的增容，减少变压器的增容费。 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目电网辅助服务是指电网公司通过调度业主储能系统的容量来实现对电网整体负荷供需平衡的调节，稳定电网运行，保障电网安全。其功能包括电网调峰调频调压，替代部分调峰电厂、调频机组、旋转备份、事故备用等。 储能系统 电网 火力发电厂调频调峰 用户侧电化学储能的收益模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目提高新能源自用率新能源发电项目依赖于自然条件，具有不稳定性。建设储能电站，可以将新能源的发电量存储起来，在适时使用，消除了新能源发电与用户用电时间不同步的限制，大大提高新能源发电利用率。 用户侧储能运营模式我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目EMC 模式由第三方投资运营，在工业用户提供场地内建设储能系统，与工业用户业主利润分享。EPC模式由工业用户自行投资运营，储能设备或系统集成方负责项目建设及维护，工业用户获得项目收益。目前市场上主要以EMC模式为主。 EMC模式中利益分享方式 投资方向工业用户支付租金 投资方与工业用户按照商定的比例分享项目收益 工业用户享受峰时放电电价打折 用户侧储能适用的电池类型我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目目前，市面上用于储能系统的主流电化学电池有铅炭电池、锂离子电池、液流电池等几种。主流储能电池性能一览表如下性能指标 铅炭电池 锂离子电池 液流电池三元锂 磷酸铁锂 全钒 锌溴放电深度 60 80100 90100 90100能量密度（wh/kg） 30-60 130-200 80120 15-50 75-85场地面积m/MWh 32 10 16 38 28 循环寿命（次） 2000-4000 3000-12000 5000-10000 2000-5000充放电效率 80-90 90-98 60-75 65-75安全性 铅污染 有火灾风险 有低概率火灾风险 比较安全 溴蒸汽泄露危险优点 一次投资低，30的可回收残值 电压高、比能量高、循环性能好、环保 一致性好，循环寿命长，规模大 低成本、寿命长，大功率、深度放电缺点 比能量低，占地面积大，放电深度低，充放电倍率低 成本较高、安全性较差 成本较高 能量密度低、维护成本高 维护成本高、自放电严重，有腐蚀 用户侧储能适用的电池类型我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目比选结论综合电池的各方面指标以及用户侧调峰电站的特性，整体对比如下1.全钒电池循环次数较高，但能量密度较小、维护成本高；锌溴电池自身存在较多问题，暂时不适宜推广应用；2.目前铅炭电池初期成本相对较低，且可回收，有约30折旧的回收率，较具成本优势，但因充放电倍率较低，每天仅能充放一次，可应用于调峰储能项目，但需较大的占地面积；3.锂电池能量密度较高，随着电动汽车的快速发展，技术迅速成熟，未来成本下降空间较大，电池特性较适宜用于调峰储能项目。相对于磷酸铁锂，三元锂安全性风险略高，不适宜大规模调峰储能电站使用。从技术性能对比，预计未来五年大型调峰储能电站推荐采用铅炭、磷酸铁锂电池，具体采用哪种电池根据 项目的特点匹配。 用户侧储能经济性分析我国首个海上风电与海岛微网应用整合研究项目1.经济性测算边界条件决定工业用户侧储能峰谷套利经济性的边界条件及因素较多除成本外，电池的类型、放电深度、循环寿命、循环效率、衰减率、当地峰平谷电价、峰谷时长、建设规模等因素都对经济性有较大影响。2.充放电策略对项目经济性影响（建议以珠三角、长三角、上海大工业电价。充放电策略一般可分为一充一放（谷时充电，峰时放电）、两充两放（谷/平时充电，峰时放电）、三充三放（同两充两放，多用于三个峰时地区）等。充放电策略的设计需综合考虑用户所在地区分时电价的峰平谷时段划分、电池的充放电倍率、电池的循环寿命、用户的负荷特点等因素。通过对多地区多项目的分析， 一充一放、两充两放是大工业用户储能系统较为普遍使用的充放电策略。 充放电控制策略示意图 用户侧储能经济性分析两充两放方式能够较快速的回收成本，具有较好的经济性。参见0.5 MW/1 MWh 锂电池不同充放电策略经济性对比表 用户侧储能适于投资区域 峰谷套利模式的用户侧储能适合投资的地区以峰谷电价差较大的经济发达地区为主目前江苏、上海、广东珠三角地区的电价差较为适合投资。未来随着电力现货交易的全面开发，适于投资的区域有可能发生变化。 经济指标 一充一放（谷段充电峰段放电） 两充两放（谷段充电峰段放电；平段充电峰段放电）总投资/万元 180 180 峰时放电优惠折扣额度 96 96广东珠三角 年总收益/万 20 28IRR/ 5 7.1回收年 9.6 8.3江苏 年总收益/万 21 30IRR/ 5.9 8回收年 8.7 7.8上海 年总收益/万 24 36IRR/ 5.8 8.1 回收年 8.6 7.7 问题与挑战政府层面尽快建立市场机制，完善标准体系，填补储能关键标准空白。电网层面培育储能的应用市场，发掘储能的应用场景，并做好并网服务工作。设备厂家层面提高设备的品质，研发适用于电力领域应用的储能产品，提高产品的循环寿命，通过多重手段促进储能成本的降低。 科研机构层面推动储能的技术进步，并解决当前储能安全等方面的技术问题。用户侧储能的发展道路依然很曲折，需要多方共同努力。 共建美丽中国专注用好能源 我们真诚地希望与各界同仁一起，推动中国能源生产和消费革命，帮助广大客户用好能源，为加快中国节能环保产业发展，推进生态文明建设，实现蓝天常在、绿水长流，永续发展的美丽中国梦贡献力量 打造国内领先、国际知名现代能源综合服务商 版 权 所 有 南 网 能 源 公 司