2024儲(chǔ)能技術(shù)全生命周期度電成本分析

儲(chǔ)能技術(shù)全生命周期度電成本分析[1][2-4]

（能儲(chǔ)能類[5-7][8]和功率型儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景分別采用度電成本法和里電的電費(fèi)和各項(xiàng)成本的時(shí)間價(jià)值。文獻(xiàn)[9]建立了電池儲(chǔ)能電站平準(zhǔn)化成本模型，可用于梯次利用電池

CI,nAnPBn

(2)和新電池的儲(chǔ)能電站經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。文獻(xiàn)[10]用動(dòng)態(tài)投資回收期、凈現(xiàn)值（VNPV、內(nèi)部收益率（RRR3

AnnPBnn0將式21VV=0

(C Br)nNNO,n PnNNO,n nA(1r)nn

(3)（levelizedcostofelectricity，CLCOE）[12-15]國家再生能源實(shí)驗(yàn)室關(guān)于平準(zhǔn)化電力成本的定義為發(fā)電項(xiàng)目在運(yùn)營期內(nèi)發(fā)生的所有成本與全部發(fā)的規(guī)模沒有限制，可用于不同發(fā)電技術(shù)的橫向比現(xiàn)金流量按照一個(gè)給定的標(biāo)準(zhǔn)折現(xiàn)率折算到計(jì)算[9]

n0此放電電量電價(jià)即為全生命周期儲(chǔ)能度電成。（包括[16]1NNNPVCI,n1n0

NNCO,n1n0

(1)

圖1全生命周期儲(chǔ)能度電成本計(jì)算流程Fig.1CalculationprocessofCLCOEnnr對(duì)于儲(chǔ)能項(xiàng)目，現(xiàn)金流入為放電電量的電費(fèi)收入和其他來源收入（補(bǔ)貼、兩部制電價(jià)中的容量電

CinvCECP，即CinvCECP

(4)

儲(chǔ)能容量替換成本UR（元/(MW·h)）和儲(chǔ)能容量QE容量成本指儲(chǔ)能系統(tǒng)中與儲(chǔ)能容量相關(guān)的設(shè)備和施工的成本，如電池儲(chǔ)能中的電池、電池集裝

（MW·h）計(jì)算，即CRURQE

(11)U（元Wh）和儲(chǔ)能容量QE（MW·h）計(jì)算，即CC從電網(wǎng)或者可再生能源電源處充電所需要花費(fèi)的U（元WhQC（MW·h）NyCEUEQE

(5)

CCUCQCNy

(12)功率本儲(chǔ)系中功率關(guān)設(shè)和施 其設(shè)

QCQEDoD/

(13)

式中，θDoD為放電深度，為充放電效率。回成本CRec 儲(chǔ)系統(tǒng)使壽終時(shí)項(xiàng)目拆除所產(chǎn)生的費(fèi)用和設(shè)備二次利用帶來的CUW

(6)

收入之差。若拆除成本大于二次利用帶來的收入，P PP針對(duì)具體的項(xiàng)目，初始投資成本也可直接根據(jù)所有設(shè)備的采購和施工費(fèi)用計(jì)算得到，即采用可行

（FEOL）性研究報(bào)告中的總投資數(shù)據(jù)或已建成項(xiàng)目的實(shí)際

CRec

(14)投資數(shù)據(jù)。2COMCE,OMClabor，即

6）總成本計(jì)算公式上述各項(xiàng)成本中，初次投資成本為項(xiàng)目建設(shè)時(shí)的一次性投入成本，其余各項(xiàng)均為按年發(fā)生的成本?？紤]以儲(chǔ)能電站投運(yùn)時(shí)刻作為折算起點(diǎn)，則全生命周期內(nèi)的總成本的凈現(xiàn)值Ctotal可表示為COMCE,OMCP,OMClabor

(7)

NC CCC容量維護(hù)成本指與容量相關(guān)的設(shè)備的維護(hù)成

CtotalCinv

OM R C Rec

(15)UE,OM（元/(MW·h)）QE（MW·h）

年上網(wǎng)電量指儲(chǔ)能系統(tǒng)的每年向電網(wǎng)輸送的電CE,OMUE,OMQE

(8)

功率維護(hù)成本指與功率相關(guān)的設(shè)備的維護(hù)成元

數(shù)和放電深度有關(guān)。每年的放電總量E可表示為NWP（MW）

EE1f1gDi0

(16)CP,OMUP,OMWP

(9)

式中，i為第i次放電，ηself為自放電率，η

deg為每據(jù)項(xiàng)目運(yùn)維人員定員數(shù)量nlabor和每人每年的費(fèi)用Ulabor計(jì)算，即

次循環(huán)儲(chǔ)能容量的衰退率。全壽命周期內(nèi)的總上網(wǎng)電量?jī)衄F(xiàn)值Etotal可表示為Ulabor

(10) N E

Etotal

n n1

(17)行項(xiàng)目的年維護(hù)運(yùn)營成本。3）CR

331。13種儲(chǔ)能形式的全生命周期成本計(jì)算的輸入?yún)?shù)InputparametersforCLCOEcalculationof3energystoragetechnologies

用壽命也按300.919元蓄能儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能蓄能儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能EMWh)50030010裝機(jī)容量WP/MW1006010初次投資成本Cinv/萬元79000430001700單位容量維護(hù)成本UE,OM/(元·(MW·h)–1)10000200020000單位功率維護(hù)成本UP,OM/(元·MW–1)200001500020000運(yùn)營人工成本Clabor/萬元114030015年運(yùn)行維護(hù)總成本COM/萬元184045055單位容量替換成本UR/(元·(MW·h)–1)00900000報(bào)廢成本率FEOL/%000折現(xiàn)率r/%888儲(chǔ)能效率ηRT/%766088

周期度電成本相當(dāng)。比較壓縮空氣儲(chǔ)能電站和抽水蓄能電站，充放電效率低的儲(chǔ)能技術(shù)需有較低的初始投資成本和運(yùn)維成本才可以和充放電效率高的儲(chǔ)能技術(shù)有相當(dāng)?shù)娜芷诙入姵杀?。磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的全生命周期度電成本顯儲(chǔ)能的初始投資較高，且由于電池循環(huán)壽命的限放電深度θDoD/% 100 100 90自放電率ηself/%000循環(huán)壽命Ncyc/次——5000使用壽命N/a503020循環(huán)衰退率θDeg/(%·次–1)000.004年循環(huán)次數(shù)Ny/(次·a–1)330330330充電電價(jià)/(元·(kW·h)–1)0.2880.2880.288[8][16-17]5h50301h205000當(dāng)電池使用次數(shù)達(dá)到5000次后只更換全部電池，其他設(shè)備不更換；11年循環(huán)330次計(jì)算。抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能全生命周期度電成本計(jì)算結(jié)果見表2。表23種儲(chǔ)能形式的全生命周期度電成本單位：元/(kW·h)Tab.2CLCOEof3energystoragetechnologies

能具有競(jìng)爭(zhēng)力。、0.1、0.3、0.4元/(kW·h)13命周期度電成本計(jì)算結(jié)果如圖2所示。圖2充電電價(jià)對(duì)全生命周期度電成本的影響Fig.2InfluenceofchargingpriceonCLCOE從圖2可以看出，隨著充電電價(jià)的增加，3種儲(chǔ)能技術(shù)的全生命周期度電成本均線性增加。抽水項(xiàng)目 抽蓄能

壓縮空氣儲(chǔ)能

蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能的全生命周期度電成本接近，考慮充電電價(jià)（0.288元/(kW·h)）時(shí)度電成本不考慮充電電價(jià)（利用棄風(fēng)棄光

0.882 0.911 1.255

充電時(shí)電本 0.503 0.431 0.928

能技術(shù)的投資成本在全部成本中占比大，壓縮空氣不考慮充電電價(jià)且折現(xiàn)率為0時(shí)度電成本

0.207 0.190 0.680

儲(chǔ)能的投資成本低于抽水蓄能，故有較低的度電成本。在充電電價(jià)較高時(shí)，充電成本在度電成本中的23050

21%。0和磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能全生命周期度電成本分別為0.5030.4310.928元/(kW·h)0儲(chǔ)能可獲得不小于8%的收益率。相比充電電價(jià)為0.288元/(kW·h)3種儲(chǔ)能技術(shù)的全生命周期度電成本分別下降了76%、79%和46%0.4元/(kW·h)空氣儲(chǔ)能和磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能全生命周期度電成1.0291.0981.382元/(kW·h)00.5260.667、0.454元/(kW·h)，與充放電效率76%、60%和88%成反比。相比抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能等大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)，目前磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能的度電成本仍然較高。在前述計(jì)算中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)年循環(huán)次數(shù)為3301次330495660取表1數(shù)據(jù)，則其全生命周期度電成本分別為1.255、0.985、0.888元/(kW·h)3圖3磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能年循環(huán)次數(shù)對(duì)CLCOE的影響Fig.3InfluenceofannualenergystoragecyclesofLiFePO4batteryonCLCOE3目前的磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的循環(huán)壽命通5000

201~2次電100000.002%11.255元/(kW·h)1.135元/(kW·h)，9.56%抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能等大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)h1~2h13、4、5h445h時(shí)，度電成本為0.897元/(kW·h)，與同為5h儲(chǔ)能時(shí)長的抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能度電成本接近。圖4磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能時(shí)間對(duì)CLCOE的影響Fig.4InfluenceofstoragetimeofLiFePO4batteryonCL