儲(chǔ)能技術(shù)習(xí)題答案（梅生偉） 第9章

1、第9章習(xí)題答案9-1在儲(chǔ)能投資方案評(píng)價(jià)和選擇中，只要方案的內(nèi)部收益率大于基準(zhǔn)貼現(xiàn)率，方案就是可取 的，這個(gè)結(jié)論對(duì)嗎？為什么？解：不對(duì)。在一般情況下，各種方法具有一致的結(jié)論，但當(dāng)工程方案的計(jì)算期不同或工程方 案原始投資規(guī)模不同時(shí)，分別使用凈現(xiàn)值法、內(nèi)部收益率法和凈現(xiàn)值率法，其結(jié)論可能會(huì)不 一致。因此在應(yīng)用評(píng)價(jià)方法對(duì)方案進(jìn)行比選時(shí)，不僅要注意保持各個(gè)方案的可比性，而且要 注意選用恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)依據(jù)。9-2某儲(chǔ)能工程的計(jì)算期為10年，經(jīng)計(jì)算其內(nèi)部收益率恰好等于基準(zhǔn)收益率，問(wèn)該方案的 凈現(xiàn)值和動(dòng)態(tài)回收期各為多少？為什么？解：結(jié)合公式（9-13）和公式（9-14）：nnNPY（io） = W（G 一 C）0

2、 + 曲尸=i=oi=onW（C/ - CO）t（P/F,IRR, t） = 0i=0可得凈現(xiàn)值NPIZ（M）=。，動(dòng)態(tài)回收期為10年9-3簡(jiǎn)述儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的應(yīng)用情況。答：在發(fā)電側(cè)，儲(chǔ)能主要有兩種應(yīng)用情景：一是與火電聯(lián)合運(yùn)行，二是與可再生能源聯(lián)合運(yùn) 行。將儲(chǔ)能與火力發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行，作用如下：1）提高火電機(jī)組的靈活性缺乏的短板，“火儲(chǔ)” 作為整體參與調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)；2）防止火電機(jī)組的頻繁啟停，減少機(jī)組損耗并降低其維護(hù) 本錢；3）增加系統(tǒng)在高峰時(shí)刻的供電能力，延緩新建電廠甚至防止新建電廠。儲(chǔ)能與可再 生能源聯(lián)合運(yùn)行，作用如下：1）使原本難以控制的可再生能源發(fā)電出力可控，進(jìn)而提高可 再生能源的

3、消納率；2）作為整體參與調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)，獲取額外收益；3）可減少可 再生能源場(chǎng)站所需備用容量，并節(jié)省并網(wǎng)通道建設(shè)投入。在電網(wǎng)側(cè)配置儲(chǔ)能，作用如下：1）在動(dòng)態(tài)逆變器等外部設(shè)備的輔助下，可以調(diào)整線路 的無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；2）儲(chǔ)能可以雙向調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率，提高系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻能 力；3）可以優(yōu)化系統(tǒng)潮流，降低調(diào)度周期內(nèi)的電網(wǎng)損耗；4）在故障情況下，儲(chǔ)能可以提供 無(wú)功電壓支撐，并作為事故后備電源，全面提高電網(wǎng)的可靠性。在負(fù)荷側(cè)配置儲(chǔ)能，作用如下：1）可以利用儲(chǔ)能的“低儲(chǔ)高發(fā)”性能降低整體用電成 本；2）可以減小用戶用電功率的最高值，進(jìn)而降低容量費(fèi)用；3）安裝了儲(chǔ)能的用戶，在發(fā) 生停電故障期間

4、，仍可利用儲(chǔ)能進(jìn)行電力供應(yīng)，提高供電可靠性；4）可以在短期故障的情況下保持電能質(zhì)量，減少電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、功率因數(shù)、諧波以及秒級(jí)到分鐘級(jí)的負(fù)荷擾 動(dòng)等對(duì)電能質(zhì)量的影響。9-4火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻系統(tǒng)中，儲(chǔ)能是如何輔助火電機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻的？可以獲得哪些方面的效益?解：儲(chǔ)能系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、控制精度高、運(yùn)行效率高的特點(diǎn)。通過(guò)充放電控制，可以削 減電力系統(tǒng)的有功功率不平衡或區(qū)域控制偏差，從而參與一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。獲得的收益 主要是調(diào)頻補(bǔ)助收益。9-5儲(chǔ)能與新能源聯(lián)合運(yùn)行可以發(fā)揮哪些方面的作用？如何發(fā)揮這些作用？答：由于可再生能源具有較強(qiáng)的間歇性、波動(dòng)性和隨機(jī)性，其并網(wǎng)消納困難，并可能引發(fā)一 系列平安、穩(wěn)

5、定問(wèn)題。通過(guò)儲(chǔ)能與可再生能源聯(lián)合運(yùn)行，可以使原本難以控制的可再生能源 發(fā)電出力可控，進(jìn)而提高可再生能源的消納率。此外，儲(chǔ)能與可再生能源聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，也可 以作為整體參與調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)，獲取額外收益。同時(shí)，在可再生能源側(cè)裝設(shè)儲(chǔ)能系 統(tǒng)后，由于其可控性增強(qiáng)，還可減少可再生能源場(chǎng)站所需備用容量，并節(jié)省并網(wǎng)通道建設(shè)投 入。9-6結(jié)合對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的認(rèn)識(shí)，簡(jiǎn)要分析電源側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能和用戶側(cè)儲(chǔ)能的市場(chǎng)應(yīng)用前 景。答：在發(fā)電側(cè)方面，儲(chǔ)能的投運(yùn)可以提高機(jī)組的運(yùn)行靈活性、調(diào)度經(jīng)濟(jì)性、參與調(diào)峰調(diào)頻等 輔助服務(wù)，已得到了廣泛的應(yīng)用，全球有近20個(gè)國(guó)家在建或投運(yùn)了超過(guò)兩百項(xiàng)兆瓦級(jí)儲(chǔ)能 調(diào)頻工程。然而其缺陷在于：1

6、）儲(chǔ)能工程布點(diǎn)位置不合理、容量配置過(guò)大；2）輔助服務(wù)購(gòu) 買和付費(fèi)機(jī)制尚未完善，聯(lián)合調(diào)頻工程經(jīng)濟(jì)性不佳等。未來(lái)需要在電源側(cè)儲(chǔ)能的容量?jī)?yōu)化配 比、健全輔助服務(wù)相關(guān)機(jī)制等方面進(jìn)行優(yōu)化，保障儲(chǔ)能工程高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在電網(wǎng)側(cè)方面，大功率儲(chǔ)能能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供頻率調(diào)節(jié)、電壓控制、振蕩阻尼、電壓穿越 等服務(wù)。在能源互聯(lián)網(wǎng)框架下，儲(chǔ)能成為構(gòu)建智能電網(wǎng)的關(guān)鍵部件。然而，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能才剛 剛起步，容量占比擬低。此外，儲(chǔ)能接入勢(shì)必導(dǎo)致大量電力電子元件并入電網(wǎng)，引起母線電 壓波動(dòng)和畸變，造成諧波污染，增加次/超同步振蕩發(fā)生概率。如何與電網(wǎng)的友好深入融合、 實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同是電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的重要開(kāi)展方向。在用戶側(cè)方面，儲(chǔ)能發(fā)揮的作用

7、主要包括：峰谷套利、需量電費(fèi)管理、需求側(cè)管理、提 高分布式光伏自用率、參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)等。用戶側(cè)儲(chǔ)能的應(yīng)用價(jià)值居“源網(wǎng)荷”三側(cè) 之首。然而，目前用戶側(cè)儲(chǔ)能存在的問(wèn)題是：本錢昂貴、利用率低、投資回收期長(zhǎng)。基于共 享經(jīng)濟(jì)模式，開(kāi)發(fā)一種多用戶多儲(chǔ)能系統(tǒng)的共享模式，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化及管理，是 用戶側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)化開(kāi)展的方向。9-7簡(jiǎn)述動(dòng)力電池梯次利用的步驟。答：退役電池梯次利用主要包括以下步驟：(1)回收：廢舊退役動(dòng)力電池回收。(2)拆解：無(wú)損拆解回收的退役電池組，獲得單體電池。(3)篩選、檢測(cè)：實(shí)驗(yàn)檢測(cè)單體電池的外特性，從中篩選出滿足外特性技術(shù)指標(biāo)的可用 的單體電池。(4)成組：對(duì)篩選出的單體

8、電池配對(duì)，重組成電池組。(5)集成：系統(tǒng)集成、運(yùn)維等。9-8簡(jiǎn)述動(dòng)力電池梯次利用的檢測(cè)流程以及每個(gè)流程中的檢測(cè)指標(biāo)。答：退役電池的檢測(cè)流程主要包括電池初檢、關(guān)鍵電性能全檢及分組抽樣性能測(cè)試這3步。(1)電池性狀初檢：對(duì)所有退役汽車電池進(jìn)行全檢，目視電池外觀，用電壓表測(cè)試電池 電壓、用內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)電池內(nèi)阻，淘汰部件不完整、外殼嚴(yán)重變形、漏液、外觀不良、內(nèi) 阻過(guò)高、脹氣、低(零)電壓等電池。(2)關(guān)鍵電性能全檢：檢測(cè)所有梯次利用電池的容量、能量、內(nèi)阻與自放電性能。綜合 考慮下游應(yīng)用的性能需求、本錢投入和收益情況，有針對(duì)性地為上述指標(biāo)設(shè)定分類閾值，淘 汰容量過(guò)低、內(nèi)阻過(guò)高、自放電率過(guò)高的電池，從而

9、保證梯次利用的經(jīng)濟(jì)性，再基于一定的 一致性判據(jù)對(duì)電池進(jìn)行分組。(3)電池分組抽檢：對(duì)各分組電池進(jìn)行抽樣，由于采用抽檢，所以可以利用稍復(fù)雜的技 術(shù)手段。淘汰循環(huán)壽命低、工況適應(yīng)性差、平安試驗(yàn)不合格及內(nèi)特性檢驗(yàn)中具有明顯平安隱 患的各電池分組。9-9某一儲(chǔ)能工程初始投資為800萬(wàn)元，在第一年年末現(xiàn)金流入為200萬(wàn)元，第二年年末現(xiàn) 金流入為300萬(wàn)元，第3、4年年末現(xiàn)金流入均為400萬(wàn)元。請(qǐng)計(jì)算該儲(chǔ)能工程的凈現(xiàn)值、 內(nèi)部收益率和動(dòng)態(tài)投資回收期(/10%)o解：現(xiàn)金流量表：年份01234現(xiàn)金流量/萬(wàn)-800200300400400NPV= -800 + 200(P/F, 10%, 1) + 300 (

10、P/F, 10%,2) + 400(P/F, 10%, 2) (PM, 10%,2) =203.47 (萬(wàn)元)9-10假設(shè)建立一個(gè)9MW/4.5MWh的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能電站輔助火電廠調(diào)頻，初始投資本錢 約為2500萬(wàn)元，電網(wǎng)向火電廠調(diào)頻提供補(bǔ)償為5元/MW,典型日AGC指令統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表9-18, 調(diào)頻性能指標(biāo)見(jiàn)表9-19。忽略運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的其他本錢且僅考慮電源側(cè)儲(chǔ)能電池的調(diào)頻效益，試求：(1)首年儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻帶來(lái)的收益有多大；(2)假設(shè)從第二年開(kāi)始每年的調(diào)頻效益下降2%,試求投資該儲(chǔ)能系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)回收期。表9-18加入儲(chǔ)能系統(tǒng)后典型日AGC指令統(tǒng)計(jì)典型日夏季冬季春秋季日調(diào)頻里程/MW1332132

11、0927持續(xù)天數(shù)/天9575150表9-19加入儲(chǔ)能系統(tǒng)后調(diào)頻性能指標(biāo)典型日調(diào)節(jié)速率(*i)調(diào)節(jié)速率(匕)調(diào)節(jié)速率(*3)綜合調(diào)頻性能 指標(biāo)平均值(K)夏季4.01 4.620.891.002.452.81冬季0.931.000.91 1.002.512.82春秋季4.174.520.941.002.552.76解：(1)調(diào)頻收益夏季的調(diào)頻收益:A 熨季加” =(1332 x 95 x 5 x 2.45) /10000 * 155.01 萬(wàn)元夏季嚕= (1332x95x5x2.81)/10000 p 177.79萬(wàn)元冬季的調(diào)頻收益：I1冬季.汨= (1320 x75x5x2.51)/10000

12、 = 124.25萬(wàn)元1冬季.= (1320 x75x5x2.82)/10000a 139.59萬(wàn)元春秋季的調(diào)頻收益：/,存秋季.二(927X150X5X2.55)/10000 177.29萬(wàn)元春秋季端二(927xl50 x5x2.76)/10000之 19L89萬(wàn)元首年的調(diào)頻總收益:l_min 一夏季min +11_冬季min +11_春秋季min -456.55萬(wàn)兀 l_max 1 _ 夏季max +1 _ 冬季max +1 _ 春秋季max 509.27用刀3(2)投資回收期:最理想情況:年份0123456初始投資2500調(diào)頻收益509.27499.08489.10479.32469.7

13、3460.34表9-3最理想情況的現(xiàn)金流量表單位：萬(wàn)元凈現(xiàn)金流量-2500509.27499.08489.10479.32469.73460.34累計(jì)現(xiàn)金凈流量-2500-1990.73-1491.65-1002.55-523.23-53.50406.84=6-1+彘=1 (年)最不利情況:年份0123456初始投資2500調(diào)頻收益456.55447.42438.47429.70421.11412.69凈現(xiàn)金流量-2500456.55447.42438.47429.70421.11412.69累計(jì)現(xiàn)金凈流量-2500-2043.45-1596.03-1157.56-727.86-306.751

14、05.94表9-4最不利情況的現(xiàn)金流量表單位：萬(wàn)元丁， / 1306.75 u a / 7-r =6-l+許=5.74 (年)9-H在某光伏電站配置額定功率為12.30MW,額定容量為5.06MWh的磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)。 該儲(chǔ)能系統(tǒng)，參數(shù)見(jiàn)表9-20。配置儲(chǔ)能系統(tǒng)后，年棄光量由接入前的88.7999 MWh降低到 25.9648 MWh,系統(tǒng)的年調(diào)峰調(diào)頻收益為90.55萬(wàn)元。假設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的壽命為20年，試求配 置儲(chǔ)能所產(chǎn)生的本錢（僅考慮初始投資本錢及運(yùn)行維護(hù)本錢）與收益，并計(jì)算投資該儲(chǔ)能項(xiàng) 目的凈現(xiàn)值。表9-5電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參數(shù)參數(shù)取值葭300 元/MWhkF500 元/MWkp500萬(wàn)元/MWa

15、600 萬(wàn)元/MWhspa4.4 萬(wàn)元/MWhEp1.35 萬(wàn)元/MWhQ+14.4645 MWhSspa0.14 MWh*I0.03解：(I)儲(chǔ)能工程的全壽命周期本錢：I)初始投資本錢：G = 5 x 106 x 12.30 + 6 x 106 x 5.06 = 9.1860 x 元2)運(yùn)行維護(hù)本錢：C2 = 500 X 12.30 + 300 X 14.4645 X (P/4 3%, 20) = 1.5606 X 105tc 總本錢：total = G + Q = 9.2016 x IO兀(2)儲(chǔ)能工程的全壽命周期收益：1)促進(jìn)可再生能源消納的經(jīng)濟(jì)收益：4 = 13500 X (88.79

16、99 - 25.9648) x (P/Z, 3%, 20) = 1.2620 x 元2)調(diào)峰調(diào)頻收益：12 = 905500 X (P/4,3%,20) = 1.3472 X 107元3)降低備用容量收益：/3 = 44000 X 365 X 0.38 X (P/A, 3%, 20) = 9.0794 X 107元總收益：=A + - + - = L1689 x 108元凈現(xiàn)值：NPV = 1.1689 x 108 - 9.2016 x 107 = 2.4870 X 107元9-12某儲(chǔ)能電站的工程總規(guī)模為24MW/48MWh,規(guī)劃周期為20年，配置儲(chǔ)能電站后 可延緩電網(wǎng)擴(kuò)容30MWh。假設(shè)儲(chǔ)

17、能單位功率本錢為60萬(wàn)元/MW,單位容量本錢為170萬(wàn) 元/MWh,年運(yùn)行費(fèi)用為86萬(wàn)元，系統(tǒng)單位容量擴(kuò)建本錢為200萬(wàn)元/MWh,網(wǎng)損電價(jià)為0.3 元/kWh。配置儲(chǔ)能后，每年提高電網(wǎng)可靠性投資收益15萬(wàn)元，調(diào)峰調(diào)頻收益23萬(wàn)，基準(zhǔn) 收益率為8%,配置儲(chǔ)能前后的網(wǎng)損見(jiàn)表9-21。試求該工程的凈現(xiàn)值。表9-21某日網(wǎng)損情況解:07h89101112131415161718-24h無(wú)儲(chǔ)能/MW1.29.6111311.513.2128.69.88.491.4配置儲(chǔ)能/MW0.889109111167671.0(1)儲(chǔ)能工程本錢現(xiàn)值：投資本錢：6 = 24x 60 + 48 x 170 = 690

18、0 (萬(wàn)元)運(yùn)維本錢：G = 86 x(P/4 8%, 20)= 86 x 9.82 = 844.52 (萬(wàn)元)(2)儲(chǔ)能工程收益現(xiàn)值：降低系統(tǒng)網(wǎng)損收益：I】=0.3 x 27.7 x 365 x 1000 x(P/48%, 20)/10000=2978.55(萬(wàn)元)延緩電網(wǎng)升級(jí)擴(kuò)容收益：，2 = 200 x 30 = 6000 (萬(wàn)元)提高電網(wǎng)可靠性投資收益：/3 = 15 x (P/48%,20)= 147.30 (萬(wàn)元)調(diào)峰調(diào)頻收益 =23 x (P/4 8%,20)= 225.86 (萬(wàn)元)(3)儲(chǔ)能工程的凈現(xiàn)值NPV = A +，2 +，3 + /4 一 C1 一= 1607.19

19、(萬(wàn)元)9-13在某10kV大工業(yè)用戶建設(shè)100kW儲(chǔ)能系統(tǒng)，尖峰電價(jià)為0.9824元/kWh,低谷電價(jià)為 0.3164元/kWh。采取恒功率放電模式，即低谷充電、尖峰放電，充放電時(shí)長(zhǎng)各為2h。鉛炭 電池和磷酸鐵鋰電池的技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表9-22,其余與計(jì)算相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表9-23o試從凈現(xiàn)值的角度，分別判斷采用鉛炭電池和磷酸鐵鋰電池能否實(shí)現(xiàn)盈利（假設(shè)降損收益可忽略）。表9-7電池技術(shù)性能參數(shù)技術(shù)參數(shù)鉛炭電池磷酸鐵鋰電池能量轉(zhuǎn)換效率（）9095DOD （%）7080服役年限/a1012循環(huán)次數(shù)/次370042003000-5000每月自放電率（）11.5能量本錢/ （元/kWh）12001400功率

20、本錢/ （元.kW）12002000運(yùn)維本錢占比（）11.2表9-8其它相關(guān)參數(shù)參數(shù)鉛炭電池磷酸鐵鋰電池基準(zhǔn)收益率（io） （%）1010年平均運(yùn)行天數(shù)/天360360Str/kVA550550Str_ess/kVA300300Pes/kW120120Scs/kWh200180C /（元/kVA）380380ser/h8.608.60“5er_ess/h6.004.20（元/kWh）28002800充電時(shí)長(zhǎng)/h22每月變壓器最大需量電價(jià)/（元/kWh）4040解：（1）本錢計(jì)算1）初始投資本錢計(jì)算：鉛炭電池：J = （1200 x 100 + 1200 x 200）/10000 = 36.00

21、 萬(wàn)元磷酸鐵鋰電池：Ci = （2000 X 100+1400 x 180）/10000 = 45.20 萬(wàn)元2）年運(yùn)行維護(hù)本錢計(jì)算：鉛炭電池：3 = 36.00 X0.01 = 0.36萬(wàn)元磷酸鐵鋰電池：0.54萬(wàn)元（2）收益計(jì)算1）“低儲(chǔ)高發(fā)”收益:鉛炭電池：I1=360 x （2 x 0.9824 X 120/0.9 - 2 x 0.3164 X 120 x 0.9） 6.97 萬(wàn)元磷酸鐵鋰電池：A = 360 x(2 x 0.9824 x - 2 x 0.3164 x 120 X 0.95)。 6.34 萬(wàn)元2)減少容量費(fèi)用收益：鉛炭電池：/2=380 x (550-300)/10000=9.50 萬(wàn)元磷酸鐵鋰電池：/2=380 x (550-300)/10000=9.50 萬(wàn)元3)可靠性收益：鉛炭電池:13 =