張嬛閣

（中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司，北京 100160）

風(fēng)電等間歇式電源具有波動(dòng)性和不確定性，且目前絕大多數(shù)間歇式電源對(duì)電網(wǎng)不表現(xiàn)出慣性，大規(guī)模接入后會(huì)顯著加劇電網(wǎng)調(diào)頻壓力，尤其是當(dāng)含大規(guī)模風(fēng)電的電網(wǎng)發(fā)生沖擊性負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)電源的調(diào)頻容量及響應(yīng)速度將難以滿(mǎn)足調(diào)頻需求，且常規(guī)電源頻繁參與系統(tǒng)調(diào)節(jié)影響其經(jīng)濟(jì)壽命，該問(wèn)題已成為電網(wǎng)接納風(fēng)電的主要制約因素之一。

儲(chǔ)能系統(tǒng)具有對(duì)功率和能量的時(shí)間遷移能力，對(duì)地理?xiàng)l件要求低，其額定功率和額定容量可以獨(dú)立配置。大規(guī)模儲(chǔ)能與大容量風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)合是可再生能源發(fā)展的必要趨勢(shì)，借助儲(chǔ)能裝置來(lái)抑制風(fēng)電系統(tǒng)固有的波動(dòng)，使間歇性、波動(dòng)性很強(qiáng)的可再生能源變得“可控、可調(diào)”。配套儲(chǔ)能系統(tǒng)，提高電能并網(wǎng)穩(wěn)定性成為當(dāng)下新能源并網(wǎng)的主要方式。

儲(chǔ)能設(shè)施的配套建設(shè)雖有效緩解新能源接入增強(qiáng)的調(diào)峰壓力，改善新能源出力特性，提高系統(tǒng)對(duì)新能源的消納能力。但當(dāng)前儲(chǔ)能初始投資大，儲(chǔ)能本身的能源節(jié)約效益、環(huán)保效益和容量效益等無(wú)法產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，儲(chǔ)能設(shè)施參與電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制還未成熟，在短期內(nèi)很難收回成本，獲得利潤(rùn)，對(duì)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。目前，許多學(xué)者的研究方向主要圍繞調(diào)頻控制策略與儲(chǔ)能技術(shù)研究，針對(duì)風(fēng)電配套儲(chǔ)能后的經(jīng)濟(jì)效益的研究較少，文中主要圍繞配置儲(chǔ)能后的風(fēng)儲(chǔ)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益可行性展開(kāi)研究。

一、電化學(xué)儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)

電化學(xué)儲(chǔ)能具有建設(shè)周期短、能量密度高、響應(yīng)速度快的突出優(yōu)點(diǎn)。在各類(lèi)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)占比60%以上，已成為儲(chǔ)能市場(chǎng)未來(lái)的主流技術(shù)之一。鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)通常包含：電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、儲(chǔ)能雙向變流器（PCS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、開(kāi)關(guān)柜、安防系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等。目前鋰電儲(chǔ)能的初始投資成本一般在1800元/（kW·h），循環(huán)次數(shù)可達(dá)4000～5000次。本文風(fēng)電場(chǎng)配套儲(chǔ)能選型選用鋰電儲(chǔ)能電站。

二、陸上風(fēng)電場(chǎng)配套儲(chǔ)能的效益分析

假設(shè)某地?cái)M建設(shè)的配套15MW/60MW·h鋰電儲(chǔ)能電站的100MW陸上風(fēng)電為例進(jìn)行財(cái)務(wù)分析。該陸上風(fēng)電場(chǎng)2019年底核準(zhǔn)，并計(jì)劃2021年底前完成并網(wǎng)。風(fēng)電場(chǎng)部分初始投資按照8000元/kW考慮（風(fēng)機(jī)價(jià)格按照3500元/kW），風(fēng)電場(chǎng)年有效利用小時(shí)數(shù)為2400h。儲(chǔ)能電站規(guī)模為15MW/60MW·h，造價(jià)指標(biāo)按照1800元/（kW·h）考慮，年運(yùn)行350天，每日充放電一次，放電深度為95%，轉(zhuǎn)換效率為93%。由于運(yùn)營(yíng)期限不同，考慮在運(yùn)營(yíng)期第11年更換電池，更換成本按初始投資的60%估列。項(xiàng)目的建設(shè)資金來(lái)源為20%資本金和80%銀行貸款，年貸款利率為4.90%。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委2019年5月21日發(fā)布的《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于完善風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)政策的通知》（發(fā)改價(jià)格〔2019〕882號(hào)），將陸上風(fēng)電標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)改為指導(dǎo)價(jià)，新核準(zhǔn)的集中式陸上風(fēng)電項(xiàng)目上網(wǎng)電價(jià)全部通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)方式確定，不得高于項(xiàng)目所在資源區(qū)指導(dǎo)價(jià)。擬定本項(xiàng)目所在的Ⅳ類(lèi)資源區(qū)2020年指導(dǎo)價(jià)調(diào)整為0.47元/（kW·h）。此外，為落實(shí)國(guó)務(wù)院辦公廳《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020）》關(guān)于風(fēng)電2020年實(shí)現(xiàn)與煤電平價(jià)上網(wǎng)的目標(biāo)要求，國(guó)家逐步取消對(duì)于陸上風(fēng)電的補(bǔ)貼實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)，已是必然趨勢(shì)。

在此背景下，根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行財(cái)稅制度以及國(guó)家計(jì)委和建設(shè)部頒發(fā)的《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版），分析電價(jià)在0.47、0.436、0.42、0.391元/（kW·h）（平價(jià)）時(shí)，陸上風(fēng)電場(chǎng)本體及配套儲(chǔ)能系統(tǒng)后陸上風(fēng)電場(chǎng)的收益情況。

可知，若風(fēng)電場(chǎng)不存在棄風(fēng)問(wèn)題，所發(fā)電量能夠完全被消納的情況下，在電價(jià)降至平價(jià)后，陸上風(fēng)電場(chǎng)本體資本金內(nèi)部收益率仍可達(dá)8%以上，實(shí)現(xiàn)了平價(jià)上網(wǎng)的投資收益要求。但是配套15MW/60MW·h儲(chǔ)能增加初始投資之后，電價(jià)在0.436元/（kW·h）以下時(shí)，已無(wú)法滿(mǎn)足投資回報(bào)要求，風(fēng)電場(chǎng)配套儲(chǔ)能系統(tǒng)的方案不可行。

三、陸上風(fēng)電配套儲(chǔ)能敏感性分析

在陸上風(fēng)電補(bǔ)貼逐步取消的背景下，配套儲(chǔ)能的陸上風(fēng)電在經(jīng)濟(jì)性上面臨困境。為探討此類(lèi)項(xiàng)目的可行性，在平價(jià)上網(wǎng)的前提下，選取項(xiàng)目造價(jià)、年有效利用小時(shí)數(shù)、儲(chǔ)能容量配置比例三個(gè)關(guān)鍵因素，進(jìn)行多因素敏感性分析。分析在儲(chǔ)能容量配置15%、10%和5%的比例下，按現(xiàn)有造價(jià)水平、造價(jià)降低5%和造價(jià)降低10%三種情況，在年有效利用小時(shí)數(shù)逐步提高的條件下，三者對(duì)于項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率的影響，結(jié)果如圖2所示。通過(guò)降低造價(jià)水平、提高風(fēng)場(chǎng)的年有效利用小時(shí)數(shù)以及降低儲(chǔ)能的容量配置一種或多種方式組合，均可提高配套儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性。

在假定的關(guān)鍵因素變化幅度下，當(dāng)容量配置、風(fēng)電造價(jià)指標(biāo)、儲(chǔ)能造價(jià)指標(biāo)及年有效利用小時(shí)數(shù)滿(mǎn)足如下條件時(shí)，項(xiàng)目在平價(jià)條件下資本金內(nèi)部收益率可達(dá)到8%。

此外，采用控制變量法對(duì)三個(gè)因素逐一分析，可知項(xiàng)目資本金內(nèi)部收益率對(duì)年有效利用小時(shí)數(shù)敏感性最高，造價(jià)水平次之，對(duì)容量配置的敏感性則較低。

四、結(jié)束語(yǔ)

在新能源平價(jià)的步伐下，隨著上網(wǎng)電價(jià)的逐步降低，若按15%容量配置4h時(shí)長(zhǎng)儲(chǔ)能設(shè)備，陸上風(fēng)電場(chǎng)的收益率將受到較大影響，但通過(guò)降低造價(jià)水平、提高風(fēng)場(chǎng)的年有效利用小時(shí)數(shù)、降低儲(chǔ)能的容量配置等多種方式組合，在當(dāng)前背景下提高配套儲(chǔ)能的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性，真正實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目平價(jià)上網(wǎng)的可行性，緩解風(fēng)電的消納困境。