如何科學(xué)地計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本？
分類：前沿資訊
- 作者：謝偉
- 發(fā)布時(shí)間：2021-10-29
【概要描述】基于美國能源部的度電成本公式我們開發(fā)了一個(gè)計(jì)算器，可用于計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命度電成本，以幫助大家對不同儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行比較。
要點(diǎn)：基于美國能源部發(fā)布的度電成本公式我們開發(fā)了一個(gè)計(jì)算器，可用于計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)的全壽命度電成本，以幫助大家對不同儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行比較。計(jì)算器傳送門：http://nelcos.z-henergy.com/
正文：
隨著國家儲(chǔ)能政策的密集出臺，越來越多的投資者與電池生產(chǎn)商開始將目光轉(zhuǎn)向儲(chǔ)能領(lǐng)域，但是面對各種標(biāo)準(zhǔn)不一的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和百花齊放的非鋰電儲(chǔ)能技術(shù)，大家遇到最多的問題就是：到底該如何科學(xué)地計(jì)算儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本？
鋰電池在3C產(chǎn)品和動(dòng)力電池應(yīng)用領(lǐng)域，主要面對的都是終端消費(fèi)者。終端消費(fèi)者通常會(huì)對商品的性能與價(jià)格進(jìn)行綜合考慮，從而選擇最適合自己的產(chǎn)品。儲(chǔ)能面向的則主要是商業(yè)用戶，在商業(yè)項(xiàng)目的招投標(biāo)里，一般在滿足性能要求的前提下，比拼的就是各投標(biāo)方的價(jià)格了。所以商業(yè)應(yīng)用一般對價(jià)格非常敏感，這也是促進(jìn)商業(yè)技術(shù)成本不斷下降的原動(dòng)力。
在儲(chǔ)能項(xiàng)目的招標(biāo)中，大家一般會(huì)關(guān)注最后的裝機(jī)成本，即xxxx元/kWh，但這個(gè)數(shù)字只是初期投入的建設(shè)資金，并沒有考慮進(jìn)日后數(shù)年的運(yùn)維成本，系統(tǒng)存放電時(shí)的損耗，以及財(cái)務(wù)方面要考慮的現(xiàn)金流等問題。所以，人們也開始采用度電成本的概念來對不同項(xiàng)目進(jìn)行比較。度電成本的定義是，該儲(chǔ)能系統(tǒng)在整個(gè)使用壽命年限里，花費(fèi)的總金額除以存儲(chǔ)的總電量。然而，要得出有效的數(shù)字，還是要考慮上述提到的運(yùn)維、電力損耗、資金折現(xiàn)等問題，難度很大。于是，人們干脆采用一個(gè)最簡化的情況來計(jì)算度電成本——用裝機(jī)成本除以循環(huán)次數(shù)，因而也導(dǎo)致了目前市場上以循環(huán)次數(shù)為最重要導(dǎo)向的潮流，不管是生產(chǎn)者還是購買方，都以提升循環(huán)次數(shù)為首要任務(wù)。我們一兩年前聽到的鋰電池循環(huán)次數(shù)可能還只是3、4000次，使用壽命6-8年；如今這個(gè)數(shù)字已開始從10000次起步往上標(biāo)，使用壽命也可達(dá)15年等等?？墒撬阋凰?，即使在實(shí)驗(yàn)室條件下，以1C的倍率不間斷進(jìn)行充放電測試，一年也只能跑4380次循環(huán)，不知道有幾家公司會(huì)真的對電池循環(huán)測試超過10000次，還是說大多數(shù)都是根據(jù)短期測試進(jìn)行預(yù)測的結(jié)果。
話說回來，有了高次數(shù)的循環(huán)數(shù)值，那所謂的度電成本就可以大幅地往下降了。兩三年前，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本還高于0.5元/度，現(xiàn)在很多公司已經(jīng)宣傳可以做到低于0.2元/度了。我們統(tǒng)計(jì)了一下近一年的鋰電池儲(chǔ)能中標(biāo)成本，采用新電池的裝機(jī)成本最低在1600元/kWh左右，如果使用循環(huán)次數(shù)10000次進(jìn)行計(jì)算，確實(shí)可以得到度電成本0.16元/度的數(shù)值。結(jié)合今年出臺的用電側(cè)分時(shí)電價(jià)政策，全國開始推行峰谷電價(jià)，峰谷電價(jià)差別高的省份這個(gè)價(jià)差已達(dá)到1元/度以上。如果用度電成本僅0.2元/度的儲(chǔ)能系統(tǒng)來調(diào)峰套利，豈不是可以大幅節(jié)省電費(fèi)！
再進(jìn)一步看看發(fā)電側(cè)，在國家推動(dòng)風(fēng)光發(fā)電平價(jià)上網(wǎng)的政策大方向下，未來上網(wǎng)電價(jià)會(huì)介于0.3-0.5元/度。兩三年前，儲(chǔ)能度電成本高于0.5元/度時(shí)，人們根本沒有動(dòng)力去建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)峰，因?yàn)橘Y不抵債，入不敷出，所以大家寧愿將多余用不完的電力廢棄掉。現(xiàn)如今，儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本能低于0.2元/度，那發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能建設(shè)是不是也將迎來美好的春天呢？
然而，市場并不如我們期望的那么火爆。發(fā)電側(cè)的儲(chǔ)能建設(shè)依然得靠政策推著前進(jìn)，國家先是強(qiáng)制要求新建風(fēng)光發(fā)電站必須配儲(chǔ)10-15%的容量，接著新增要求配儲(chǔ)的放電時(shí)長需大于2小時(shí)，然后是今年8月10號又出了新政策，要求部分配儲(chǔ)時(shí)長需在4小時(shí)以上。一邊是國家政策積極為3060的碳達(dá)峰/碳中和目標(biāo)進(jìn)行引導(dǎo)，另一方面卻是建設(shè)商們迫于政策壓力不得不硬著頭皮上馬儲(chǔ)能配套項(xiàng)目。一些地方甚至出現(xiàn)了以極低價(jià)招標(biāo)建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目，建成后卻不再使用的情況，完全只是為了滿足發(fā)電可上網(wǎng)的政策要求。為什么會(huì)這樣？
究其原因，還是因?yàn)槟壳笆褂玫暮唵味入姵杀居?jì)算方法省略了其他幾項(xiàng)重要的成本，在前文已有提及，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)與實(shí)際成本偏差太大。雖然學(xué)術(shù)界有很多文章也在積極探討更科學(xué)的度電成本計(jì)算方法，但是越科學(xué)的計(jì)算方法對于銷售人員來說越不利——因?yàn)槎入姵杀緯?huì)越高，所以投標(biāo)的乙方?jīng)]有動(dòng)力去推動(dòng)度電成本的科學(xué)計(jì)算方法。這個(gè)現(xiàn)象給招標(biāo)的甲方帶來了很多困擾，明明是看著很省錢的招標(biāo)結(jié)果，為什么到了實(shí)際運(yùn)行的時(shí)候卻完全不是那會(huì)事呢？
因此，為了找到更科學(xué)的度電成本計(jì)算方法，以幫助市場對不同的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行比較，我們查閱分析了不少文獻(xiàn)資料。在找到的眾多計(jì)算方法中，美國能源部在招標(biāo)儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目時(shí)推出的一個(gè)平準(zhǔn)化全壽命度電成本公式是一個(gè)考慮得比較全面的方法，于是我們借用這個(gè)公式來進(jìn)行度電成本的計(jì)算，以幫助大家能更好地考察不同技術(shù)的各種隱藏成本。
該公式及各項(xiàng)參數(shù)的說明如下圖所示。公式的總支出包括了三個(gè)部分：初期的裝機(jī)成本，后續(xù)每年的運(yùn)維成本，以及因?yàn)槌浞烹姷难h(huán)效率帶來的電力損耗成本（即充電時(shí)用了100度電，放電時(shí)卻只能放出85度電）。在計(jì)算支出的時(shí)候，這個(gè)公式也考慮到財(cái)務(wù)上的現(xiàn)金流問題，引入折現(xiàn)率的計(jì)算，將未來的支出全部折算成當(dāng)前價(jià)值。那么同樣的，在計(jì)算分母的全壽命循環(huán)次數(shù)時(shí)，也通過折現(xiàn)率將未來的循環(huán)次數(shù)折算成當(dāng)前的有效次數(shù)。
使用以上公式，我們對一個(gè)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行度電成本計(jì)算。各參數(shù)如下圖所示，假設(shè)該系統(tǒng)用于發(fā)電側(cè)每天循環(huán)一次，即使使用15年，全壽命度電成本依然高達(dá)0.516元/度。由此，不難想象為什么目前發(fā)電側(cè)依然沒有太大的動(dòng)力來積極主動(dòng)建設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)了。
基于以上度電成本計(jì)算公式，中和儲(chǔ)能制作了一個(gè)全壽命度電成本計(jì)算器: NeLCOSTM。使用該計(jì)算器可以對不同儲(chǔ)能系統(tǒng)或技術(shù)的全壽命度電成本進(jìn)行核算，歡迎大家通過以下鏈接或者掃碼訪問進(jìn)行測試，如有任何問題或建議請及時(shí)與我們反饋：http://nelcos.z-henergy.com/
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參考文獻(xiàn)：
https://arpa-e.energy.gov/sites/default/files/documents/files/DAYS_ProgramOverview_FINAL.pdf
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中和儲(chǔ)能公司簡介：
深圳市中和儲(chǔ)能科技有限公司，立足于研發(fā)、推廣與應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)，旨在通過電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用助力于實(shí)現(xiàn)中國“碳中和”的目標(biāo)。發(fā)展初期，公司專注利用在儲(chǔ)能領(lǐng)域已經(jīng)積累多年的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及杰出的研發(fā)能力向中國儲(chǔ)能市場提供技術(shù)支持與咨詢服務(wù)。同時(shí)，公司著重于對中國儲(chǔ)能市場進(jìn)行調(diào)查與分析，為中國市場研發(fā)或引入最先進(jìn)、最有效的儲(chǔ)能技術(shù)，包括但不限于：液流電池系統(tǒng)，鋰離子電池材料，燃料電池，離子交換膜。