儲能技術習題答案（梅生偉） 第9章

1、第9章習題答案9-1在儲能投資方案評價和選擇中，只要方案的內部收益率大于基準貼現率，方案就是可取 的，這個結論對嗎？為什么？解：不對。在一般情況下，各種方法具有一致的結論，但當工程方案的計算期不同或工程方 案原始投資規(guī)模不同時，分別使用凈現值法、內部收益率法和凈現值率法，其結論可能會不 一致。因此在應用評價方法對方案進行比選時，不僅要注意保持各個方案的可比性，而且要 注意選用恰當的評價依據。9-2某儲能工程的計算期為10年，經計算其內部收益率恰好等于基準收益率，問該方案的 凈現值和動態(tài)回收期各為多少？為什么？解：結合公式（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可得凈現值NPIZ（M）=。，動態(tài)回收期為10年9-3簡述儲能在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的應用情況。答：在發(fā)電側，儲能主要有兩種應用情景：一是與火電聯合運行，二是與可再生能源聯合運 行。將儲能與火力發(fā)電聯合運行，作用如下：1）提高火電機組的靈活性缺乏的短板，“火儲” 作為整體參與調峰、調頻服務；2）防止火電機組的頻繁啟停，減少機組損耗并降低其維護 本錢；3）增加系統(tǒng)在高峰時刻的供電能力，延緩新建電廠甚至防止新建電廠。儲能與可再 生能源聯合運行，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，進而提高可 再生能源的

3、消納率；2）作為整體參與調峰、調頻等輔助服務，獲取額外收益；3）可減少可 再生能源場站所需備用容量，并節(jié)省并網通道建設投入。在電網側配置儲能，作用如下：1）在動態(tài)逆變器等外部設備的輔助下，可以調整線路 的無功功率，實現動態(tài)補償；2）儲能可以雙向調節(jié)系統(tǒng)的功率，提高系統(tǒng)的調峰、調頻能 力；3）可以優(yōu)化系統(tǒng)潮流，降低調度周期內的電網損耗；4）在故障情況下，儲能可以提供 無功電壓支撐，并作為事故后備電源，全面提高電網的可靠性。在負荷側配置儲能，作用如下：1）可以利用儲能的“低儲高發(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，進而降低容量費用；3）安裝了儲能的用戶，在發(fā) 生停電故障期間

4、，仍可利用儲能進行電力供應，提高供電可靠性；4）可以在短期故障的情況下保持電能質量，減少電壓波動、頻率波動、功率因數、諧波以及秒級到分鐘級的負荷擾 動等對電能質量的影響。9-4火儲聯合調頻系統(tǒng)中，儲能是如何輔助火電機組進行調頻的？可以獲得哪些方面的效益?解：儲能系統(tǒng)具有響應速度快、控制精度高、運行效率高的特點。通過充放電控制，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，從而參與一次調頻和二次調頻。獲得的收益 主要是調頻補助收益。9-5儲能與新能源聯合運行可以發(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的間歇性、波動性和隨機性，其并網消納困難，并可能引發(fā)一 系列平安、穩(wěn)

5、定問題。通過儲能與可再生能源聯合運行，可以使原本難以控制的可再生能源 發(fā)電出力可控，進而提高可再生能源的消納率。此外，儲能與可再生能源聯合運行時，也可 以作為整體參與調峰、調頻等輔助服務，獲取額外收益。同時，在可再生能源側裝設儲能系 統(tǒng)后，由于其可控性增強，還可減少可再生能源場站所需備用容量，并節(jié)省并網通道建設投 入。9-6結合對儲能技術的認識，簡要分析電源側儲能、電網側儲能和用戶側儲能的市場應用前 景。答：在發(fā)電側方面，儲能的投運可以提高機組的運行靈活性、調度經濟性、參與調峰調頻等 輔助服務，已得到了廣泛的應用，全球有近20個國家在建或投運了超過兩百項兆瓦級儲能 調頻工程。然而其缺陷在于：1

6、）儲能工程布點位置不合理、容量配置過大；2）輔助服務購 買和付費機制尚未完善，聯合調頻工程經濟性不佳等。未來需要在電源側儲能的容量優(yōu)化配 比、健全輔助服務相關機制等方面進行優(yōu)化，保障儲能工程高效、經濟運行。在電網側方面，大功率儲能能夠為電網提供頻率調節(jié)、電壓控制、振蕩阻尼、電壓穿越 等服務。在能源互聯網框架下，儲能成為構建智能電網的關鍵部件。然而，電網側儲能才剛 剛起步，容量占比擬低。此外，儲能接入勢必導致大量電力電子元件并入電網，引起母線電 壓波動和畸變，造成諧波污染，增加次/超同步振蕩發(fā)生概率。如何與電網的友好深入融合、 實現多能協(xié)同是電網側儲能的重要開展方向。在用戶側方面，儲能發(fā)揮的作用

7、主要包括：峰谷套利、需量電費管理、需求側管理、提 高分布式光伏自用率、參與調峰調頻輔助服務等。用戶側儲能的應用價值居“源網荷”三側 之首。然而，目前用戶側儲能存在的問題是：本錢昂貴、利用率低、投資回收期長?；诠?享經濟模式，開發(fā)一種多用戶多儲能系統(tǒng)的共享模式，實現儲能系統(tǒng)的協(xié)同優(yōu)化及管理，是 用戶側儲能市場化開展的方向。9-7簡述動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：廢舊退役動力電池回收。(2)拆解：無損拆解回收的退役電池組，獲得單體電池。(3)篩選、檢測：實驗檢測單體電池的外特性，從中篩選出滿足外特性技術指標的可用 的單體電池。(4)成組：對篩選出的單體

8、電池配對，重組成電池組。(5)集成：系統(tǒng)集成、運維等。9-8簡述動力電池梯次利用的檢測流程以及每個流程中的檢測指標。答：退役電池的檢測流程主要包括電池初檢、關鍵電性能全檢及分組抽樣性能測試這3步。(1)電池性狀初檢：對所有退役汽車電池進行全檢，目視電池外觀，用電壓表測試電池 電壓、用內阻測試儀檢測電池內阻，淘汰部件不完整、外殼嚴重變形、漏液、外觀不良、內 阻過高、脹氣、低(零)電壓等電池。(2)關鍵電性能全檢：檢測所有梯次利用電池的容量、能量、內阻與自放電性能。綜合 考慮下游應用的性能需求、本錢投入和收益情況，有針對性地為上述指標設定分類閾值，淘 汰容量過低、內阻過高、自放電率過高的電池，從而

9、保證梯次利用的經濟性，再基于一定的 一致性判據對電池進行分組。(3)電池分組抽檢：對各分組電池進行抽樣，由于采用抽檢，所以可以利用稍復雜的技 術手段。淘汰循環(huán)壽命低、工況適應性差、平安試驗不合格及內特性檢驗中具有明顯平安隱 患的各電池分組。9-9某一儲能工程初始投資為800萬元，在第一年年末現金流入為200萬元，第二年年末現 金流入為300萬元，第3、4年年末現金流入均為400萬元。請計算該儲能工程的凈現值、 內部收益率和動態(tài)投資回收期(/10%)o解：現金流量表：年份01234現金流量/萬-800200300400400NPV= -800 + 200(P/F, 10%, 1) + 300 (

10、P/F, 10%,2) + 400(P/F, 10%, 2) (PM, 10%,2) =203.47 (萬元)9-10假設建立一個9MW/4.5MWh的磷酸鐵鋰電池儲能電站輔助火電廠調頻，初始投資本錢 約為2500萬元，電網向火電廠調頻提供補償為5元/MW,典型日AGC指令統(tǒng)計見表9-18, 調頻性能指標見表9-19。忽略運行過程中產生的其他本錢且僅考慮電源側儲能電池的調頻效益，試求：(1)首年儲能系統(tǒng)調頻帶來的收益有多大；(2)假設從第二年開始每年的調頻效益下降2%,試求投資該儲能系統(tǒng)的動態(tài)回收期。表9-18加入儲能系統(tǒng)后典型日AGC指令統(tǒng)計典型日夏季冬季春秋季日調頻里程/MW1332132

11、0927持續(xù)天數/天9575150表9-19加入儲能系統(tǒng)后調頻性能指標典型日調節(jié)速率(*i)調節(jié)速率(匕)調節(jié)速率(*3)綜合調頻性能 指標平均值(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)調頻收益夏季的調頻收益:A 熨季加” =(1332 x 95 x 5 x 2.45) /10000 * 155.01 萬元夏季嚕= (1332x95x5x2.81)/10000 p 177.79萬元冬季的調頻收益：I1冬季.汨= (1320 x75x5x2.51)/10000

12、 = 124.25萬元1冬季.= (1320 x75x5x2.82)/10000a 139.59萬元春秋季的調頻收益：/,存秋季.二(927X150X5X2.55)/10000 177.29萬元春秋季端二(927xl50 x5x2.76)/10000之 19L89萬元首年的調頻總收益:l_min 一夏季min +11_冬季min +11_春秋季min -456.55萬兀 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調頻收益509.27499.08489.10479.32469.7

13、3460.34表9-3最理想情況的現金流量表單位：萬元凈現金流量-2500509.27499.08489.10479.32469.73460.34累計現金凈流量-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調頻收益456.55447.42438.47429.70421.11412.69凈現金流量-2500456.55447.42438.47429.70421.11412.69累計現金凈流量-2500-2043.45-1596.03-1157.56-727.86-306.751

14、05.94表9-4最不利情況的現金流量表單位：萬元丁， / 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的磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)。 該儲能系統(tǒng)，參數見表9-20。配置儲能系統(tǒng)后，年棄光量由接入前的88.7999 MWh降低到 25.9648 MWh,系統(tǒng)的年調峰調頻收益為90.55萬元。假設儲能系統(tǒng)的壽命為20年，試求配 置儲能所產生的本錢（僅考慮初始投資本錢及運行維護本錢）與收益，并計算投資該儲能項 目的凈現值。表9-5電池儲能系統(tǒng)參數參數取值葭300 元/MWhkF500 元/MWkp500萬元/MWa

15、600 萬元/MWhspa4.4 萬元/MWhEp1.35 萬元/MWhQ+14.4645 MWhSspa0.14 MWh*I0.03解：(I)儲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)運行維護本錢：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)儲能工程的全壽命周期收益：1)促進可再生能源消納的經濟收益：4 = 13500 X (88.79

16、99 - 25.9648) x (P/Z, 3%, 20) = 1.2620 x 元2)調峰調頻收益：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元凈現值：NPV = 1.1689 x 108 - 9.2016 x 107 = 2.4870 X 107元9-12某儲能電站的工程總規(guī)模為24MW/48MWh,規(guī)劃周期為20年，配置儲能電站后 可延緩電網擴容30MWh。假設儲

17、能單位功率本錢為60萬元/MW,單位容量本錢為170萬 元/MWh,年運行費用為86萬元，系統(tǒng)單位容量擴建本錢為200萬元/MWh,網損電價為0.3 元/kWh。配置儲能后，每年提高電網可靠性投資收益15萬元，調峰調頻收益23萬，基準 收益率為8%,配置儲能前后的網損見表9-21。試求該工程的凈現值。表9-21某日網損情況解:07h89101112131415161718-24h無儲能/MW1.29.6111311.513.2128.69.88.491.4配置儲能/MW0.889109111167671.0(1)儲能工程本錢現值：投資本錢：6 = 24x 60 + 48 x 170 = 690

18、0 (萬元)運維本錢：G = 86 x(P/4 8%, 20)= 86 x 9.82 = 844.52 (萬元)(2)儲能工程收益現值：降低系統(tǒng)網損收益：I】=0.3 x 27.7 x 365 x 1000 x(P/48%, 20)/10000=2978.55(萬元)延緩電網升級擴容收益：，2 = 200 x 30 = 6000 (萬元)提高電網可靠性投資收益：/3 = 15 x (P/48%,20)= 147.30 (萬元)調峰調頻收益 =23 x (P/4 8%,20)= 225.86 (萬元)(3)儲能工程的凈現值NPV = A +，2 +，3 + /4 一 C1 一= 1607.19

19、(萬元)9-13在某10kV大工業(yè)用戶建設100kW儲能系統(tǒng)，尖峰電價為0.9824元/kWh,低谷電價為 0.3164元/kWh。采取恒功率放電模式，即低谷充電、尖峰放電，充放電時長各為2h。鉛炭 電池和磷酸鐵鋰電池的技術性能參數見表9-22,其余與計算相關參數見表9-23o試從凈現值的角度，分別判斷采用鉛炭電池和磷酸鐵鋰電池能否實現盈利（假設降損收益可忽略）。表9-7電池技術性能參數技術參數鉛炭電池磷酸鐵鋰電池能量轉換效率（）9095DOD （%）7080服役年限/a1012循環(huán)次數/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運維本錢占比（）11.2表9-8其它相關參數參數鉛炭電池磷酸鐵鋰電池基準收益率（io） （%）1010年平均運行天數/天360360Str/kVA550550Str_ess/kVA300300Pes/kW120120Scs/kWh200180C /（元/kVA）380380ser/h8.608.60“5er_ess/h6.004.20（元/kWh）28002800充電時長/h22每月變壓器最大需量電價/（元/kWh）4040解：（1）本錢計算1）初始投資本錢計算：鉛炭電池：J = （1200 x 100 + 1200 x 200）/10000 = 36.00

21、 萬元磷酸鐵鋰電池：Ci = （2000 X 100+1400 x 180）/10000 = 45.20 萬元2）年運行維護本錢計算：鉛炭電池：3 = 36.00 X0.01 = 0.36萬元磷酸鐵鋰電池：0.54萬元（2）收益計算1）“低儲高發(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 萬元2)減少容量費用收益：鉛炭電池：/2=380 x (550-300)/10000=9.50 萬元磷酸鐵鋰電池：/2=380 x (550-300)/10000=9.50 萬元3)可靠性收益：鉛炭電池:13 =