湖南省頁巖氣開發(fā)有限公司 寇惠武 包勤永

2020 年9月，國家主席習(xí)近平在第七十五屆聯(lián)合國大會(huì)一般性辯論上的講話中向世界宣布，中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”。

隨著全球能源危機(jī)的不斷加劇，以及人類對環(huán)境問題重視程度的不斷提升，以光伏、風(fēng)電為代表的可再生能源在各國得到迅速發(fā)展。為促進(jìn)可再生能源有效消納，國家發(fā)展和改革委《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》與《國家能源局有關(guān)印發(fā)<完善電力輔助服務(wù)（市場）機(jī)制工作方案>的通知》均表示，推進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展，鼓勵(lì)儲(chǔ)能參與電力輔助服務(wù)。這對構(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的現(xiàn)代能源體系，推進(jìn)我國能源行業(yè)供給側(cè)改革，推動(dòng)能源生產(chǎn)和利用方式變革，完成“碳中和”目標(biāo)具有重要戰(zhàn)略意義。

儲(chǔ)能是能源變革的需要

實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展，各地區(qū)各部門大量開發(fā)利用以風(fēng)電和光伏為代表的分布式可再生能源。由于這類電源出力具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性特點(diǎn)，其大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)對電力系統(tǒng)調(diào)度控制、運(yùn)行品質(zhì)以及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，加上目前的風(fēng)光功率預(yù)測精度仍不能滿足運(yùn)行要求，隨著其滲透率不斷提高，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行受到威脅。風(fēng)電側(cè)儲(chǔ)能用以提升風(fēng)電場自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）控制水平，提高風(fēng)電跟蹤調(diào)度曲線能力，提升風(fēng)電場安全穩(wěn)定運(yùn)行能力，平抑風(fēng)電功率波動(dòng)作用日益突出。

湖南電網(wǎng)地處華中電網(wǎng)末端，負(fù)荷特性變化受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響較大，電網(wǎng)峰谷差呈快速增大趨勢，2019 年最大峰谷差率為58%，在國家電網(wǎng)有限公司各省級電網(wǎng)中排名第一，系統(tǒng)整體調(diào)峰能力嚴(yán)重不足，無調(diào)節(jié)能力水電占比高，風(fēng)電、光伏難以適應(yīng)特高壓直流入湘后系統(tǒng)特性突變形勢下的安全運(yùn)行要求。

2020年11月，湖南能監(jiān)辦發(fā)布《湖南省電力輔助服務(wù)市場交易規(guī)則(試行)》，由此湖南省開始試運(yùn)行電力輔助服務(wù)市場。此次電力輔助服務(wù)市場交易包含深度調(diào)峰交易、啟停調(diào)峰交易、旋轉(zhuǎn)備用交易和緊急短時(shí)調(diào)峰交易等交易品種，儲(chǔ)能與火電、水電、風(fēng)電、光伏等發(fā)電企業(yè)以及抽水蓄能電站均進(jìn)入交易市場，湖南儲(chǔ)能發(fā)展在政策層面走在全國前列。

目前的儲(chǔ)能應(yīng)用類型有電化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能。各儲(chǔ)能類型的典型功率、造價(jià)、應(yīng)用特征見表1。

從應(yīng)用分布來看，電化學(xué)儲(chǔ)能主要應(yīng)用在四個(gè)領(lǐng)域：電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能、用戶側(cè)儲(chǔ)能、電源側(cè)輔助服務(wù)、電源側(cè)可再生能源并網(wǎng)。具體情況見表2。

表1 不同儲(chǔ)能類型應(yīng)用造價(jià)與特征

表2 儲(chǔ)能應(yīng)用側(cè)發(fā)展特征

新能源儲(chǔ)能電站投資收益模型

鑒于經(jīng)濟(jì)性對于儲(chǔ)能項(xiàng)目發(fā)展的影響，國內(nèi)外開展了儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性的相關(guān)研究工作，其中主要涉及儲(chǔ)能應(yīng)用的收益測算方法和儲(chǔ)能的價(jià)值評估方法，電力市場政策導(dǎo)向性明顯，發(fā)展存在區(qū)域差異化。因此，緊密結(jié)合湖南儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)際與特點(diǎn)，積極探索規(guī)?；瘍?chǔ)能在湖南的應(yīng)用模式具有重要的理論研究意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

儲(chǔ)能綜合成本

儲(chǔ)能成本主要包括投資回報(bào)期內(nèi)資金、時(shí)間、價(jià)值的總成本，包括儲(chǔ)能項(xiàng)目初始建設(shè)成本、充電成本、運(yùn)行成本（運(yùn)行維護(hù)費(fèi)）、更換成本等。其中，不同儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)成本不同，但隨著行業(yè)技術(shù)水平和應(yīng)用化水平的提高，建設(shè)成本會(huì)呈下降趨勢；充電成本受到能源轉(zhuǎn)化效率影響；性能衰減需要更換儲(chǔ)能電池與設(shè)備等；另外還有影響成本的其他因素。

依據(jù)范圍經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和電力市場化定價(jià)理論，構(gòu)建儲(chǔ)能項(xiàng)目全要素成本收益模型

根據(jù)儲(chǔ)能項(xiàng)目收益來源，采用凈現(xiàn)值法（NPV）建立綜合收益模型：

其中：

式中：

針對不同應(yīng)用場景的收益項(xiàng)依次為：（1）低儲(chǔ)高放的收益μPDED；（2）輔助服務(wù)收益nPSW；（3）減少棄風(fēng)或棄光的電量收益ηER（PC-PB）；（4）政府補(bǔ)貼R0；（5）其他稅收優(yōu)惠T，殘值收益及其他收益ξ1等。

其中：

I 為投資回報(bào)期；i 為資金時(shí)間價(jià)值比率；N 為投資回報(bào)期；μ為設(shè)備利用效率；n表示輔助服務(wù)提供方與接收方雙方協(xié)議的服務(wù)時(shí)間；PD為可放電電價(jià)；PS為輔助服務(wù)的容量電價(jià)；W 為輸出功率；η為能源轉(zhuǎn)化效率；ER為年均棄風(fēng)、棄光量；ED為扣除ER后，儲(chǔ)能項(xiàng)目年平均放電量能力；PB為儲(chǔ)能所在項(xiàng)目地區(qū)的風(fēng)電、光電標(biāo)桿電價(jià)；CM為年均棄風(fēng)、棄光電量的邊際成本；RO為年平均補(bǔ)貼；T為年平均稅收優(yōu)惠；ξ為可回收利用殘值收益。

從儲(chǔ)能項(xiàng)目商業(yè)投資財(cái)務(wù)模型來看

式中：

CI 為項(xiàng)目實(shí)際的或根據(jù)實(shí)際情況預(yù)測的年現(xiàn)金流入量（預(yù)測年度電網(wǎng)售電增量收入）；CO為項(xiàng)目實(shí)際的或根據(jù)實(shí)際情況預(yù)測的年現(xiàn)金流出量（預(yù)測年度投資支出或運(yùn)維支出）；t0為電力行業(yè)基準(zhǔn)收益率（一般可選取五年期國債利率）；n為計(jì)算期年數(shù)。

通過該項(xiàng)投資計(jì)算模型，若財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值>0，投資可行，若財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值<0，不具備投資可行性。

湖南儲(chǔ)能商業(yè)化投資收益可行性分析

2019 年5月，國家發(fā)展和改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于建立健全可再生能源電力消納保障機(jī)制的通知》，湖南省非水可再生能源消納比重從2018 年的9%提升到2020 年的13%。2020～2021年度新能源預(yù)警顯示湖南省風(fēng)電消納形勢相對嚴(yán)峻，湖南南部、西南部存在較大消納壓力，被劃分為紅色預(yù)警區(qū)域，其他地區(qū)為橙色或黃色區(qū)域，全省范圍內(nèi)無綠色區(qū)域。

發(fā)展大規(guī)模電池儲(chǔ)能符合各方利益訴求，符合國家能源變革戰(zhàn)略發(fā)展方向，有利于提高整個(gè)社會(huì)能效利用水平，有利于清潔能源消納，有利于提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，提升電網(wǎng)消納能力；符合電網(wǎng)運(yùn)行效率提升需求，既能平滑負(fù)荷曲線，又能提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)也是新能源發(fā)電側(cè)高能效水平要求，儲(chǔ)能能夠提高湖南電網(wǎng)供電可靠性，又能通過電價(jià)政策獲得額外收益，降低發(fā)電成本。

一邊是新能源側(cè)消納對儲(chǔ)能電站建設(shè)的迫切需要，一邊是儲(chǔ)能項(xiàng)目投資收益低推進(jìn)難的矛盾突出，湖南儲(chǔ)能示范項(xiàng)目建設(shè)意義重大。本文以湖南某地分散式風(fēng)電場配套儲(chǔ)能電站項(xiàng)目為例分析儲(chǔ)能項(xiàng)目投資可行性。

湖南新能源電源側(cè)儲(chǔ)能收益主要為減少棄風(fēng)收益或租賃收益、輔助服務(wù)收益、其他收益三部分。

（1）減少棄風(fēng)收益或租賃收益。

不考慮配置儲(chǔ)能時(shí)，預(yù)計(jì)2020 年全省豐水年/平水年新能源棄風(fēng)電量26.7/18.9 億千瓦時(shí)。根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行模擬仿真計(jì)算結(jié)果，每配置1 千瓦時(shí)儲(chǔ)能裝置能為系統(tǒng)每年減少300千瓦時(shí)的棄風(fēng)電量，若配置10兆瓦/20兆瓦時(shí)，每年可減少棄風(fēng)電量約600萬千瓦時(shí)，考慮儲(chǔ)能電站85%的綜合效率，每年可增加發(fā)電營收約為：600萬千瓦時(shí)×85%×0.6元/千瓦時(shí)=306萬元。

若采用租賃模式租給風(fēng)電業(yè)主，根據(jù)國網(wǎng)湖南綜合能源公司一期儲(chǔ)能項(xiàng)目的租賃價(jià)格約260萬元/年，由于儲(chǔ)能電站現(xiàn)有租賃資源較少，二期預(yù)計(jì)租賃價(jià)格約為420萬元/年。即項(xiàng)目建設(shè)的儲(chǔ)能電站供儲(chǔ)能電站自己的風(fēng)電場使用每年增加的風(fēng)電收益約306 萬元，若租賃給配套風(fēng)電場，年收益約420萬元/年。

（2）輔助服務(wù)收益。

根據(jù)《湖南省電力輔助服務(wù)市場交易模擬運(yùn)行規(guī)則》，儲(chǔ)能電站可參與省內(nèi)輔助服務(wù)市場，按照電網(wǎng)集中統(tǒng)一調(diào)度，參照湖南當(dāng)前黑麋峰抽水蓄能電站年度調(diào)峰次數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目建設(shè)的儲(chǔ)能電站預(yù)估年輔助服務(wù)費(fèi)用至少為100萬元；參照湖南電網(wǎng)側(cè)一期儲(chǔ)能的調(diào)峰情況，目前60兆瓦/120兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電站除了檢修外每天均參與調(diào)峰服務(wù)，一天兩次；儲(chǔ)能電站是非常好的調(diào)峰資源，調(diào)度需求旺盛，在儲(chǔ)能電站正常運(yùn)行情況下，基本每天都要進(jìn)行調(diào)用，在儲(chǔ)能電站本身承載能力足夠的情況下，大部分時(shí)間每天需要調(diào)用兩次，按照每年調(diào)峰500 次考慮，輔助服務(wù)價(jià)格按照0.22元/千瓦時(shí)考慮，系統(tǒng)效率按照0.85 考慮，預(yù)計(jì)收益約187 萬元/年。

（3）其他收益。

根據(jù)《華中區(qū)域并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理實(shí)施細(xì)則》，儲(chǔ)能電站還可參與一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制、無功調(diào)節(jié)、自動(dòng)電壓控制、備用和黑啟動(dòng)服務(wù)等，可以預(yù)見該部分還能有一定收益，由于電源側(cè)儲(chǔ)能電站在湖南省內(nèi)尚處于初級應(yīng)用階段，具體能帶來多大收益未有明確數(shù)據(jù)。

收益（3）因無明確數(shù)據(jù)，暫未統(tǒng)計(jì)進(jìn)入效益分析。依照上述項(xiàng)目投資財(cái)務(wù)模型，項(xiàng)目盈利能力及清償能力較強(qiáng)，在財(cái)務(wù)評價(jià)上可行，且敏感性分析成果表明，項(xiàng)目抗風(fēng)險(xiǎn)能力較強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)上是合理的。

湖南儲(chǔ)能發(fā)展建議

為快速啟動(dòng)并推進(jìn)湖南電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目的發(fā)展，解決可再生能源消納問題及湖南電網(wǎng)用電緊張問題，依靠市場化、商業(yè)化手段激發(fā)各方積極性，建議爭取以下幾方面政策支持儲(chǔ)能發(fā)展。

（1）加快打造湖南儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈集群。湖南工信廳印發(fā)《湖南省先進(jìn)儲(chǔ)能材料及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈三年行動(dòng)計(jì)劃（2021～2023 年）》，《計(jì)劃》中提到力爭到2023 年，全產(chǎn)業(yè)鏈年產(chǎn)值突破1000 億元。儲(chǔ)能材料主營業(yè)務(wù)收入繼續(xù)保持全國前列，電芯制造企業(yè)產(chǎn)能突破30 吉瓦時(shí)。重點(diǎn)將長沙打造為世界級先進(jìn)儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)制造業(yè)集群，將株洲打造為國家動(dòng)力電池及新能源汽車制造示范基地，將湘潭、婁底、益陽打造為國內(nèi)領(lǐng)先的新能源動(dòng)力電池和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基地。

（2）豐富儲(chǔ)能發(fā)展生態(tài)，對氫燃料電池、加氫站、氫燃料電池汽車、儲(chǔ)能電站等走在市場前端的示范應(yīng)用項(xiàng)目給予重點(diǎn)財(cái)稅支持。

（3）積極推動(dòng)相關(guān)政策出臺(tái)，提升儲(chǔ)能政策的市場化、透明化程度。優(yōu)先保障電源側(cè)儲(chǔ)能電站在參與輔助服務(wù)市場的同時(shí)，享受充放電峰谷價(jià)差。

（4）打造湖南儲(chǔ)能商業(yè)項(xiàng)目示范性項(xiàng)目，激發(fā)各方的積極性與活力。