2024儲能技術全生命周期度電成本分析

儲能技術全生命周期度電成本分析[1][2-4]

（能儲能類[5-7][8]和功率型儲能應用場景分別采用度電成本法和里電的電費和各項成本的時間價值。文獻[9]建立了電池儲能電站平準化成本模型，可用于梯次利用電池

CI,nAnPBn

(2)和新電池的儲能電站經濟性評估。文獻[10]用動態(tài)投資回收期、凈現(xiàn)值（VNPV、內部收益率（RRR3

AnnPBnn0將式21VV=0

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

(3)（levelizedcostofelectricity，CLCOE）[12-15]國家再生能源實驗室關于平準化電力成本的定義為發(fā)電項目在運營期內發(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)電技術的橫向比現(xiàn)金流量按照一個給定的標準折現(xiàn)率折算到計算[9]

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

NNCO,n1n0

(1)

圖1全生命周期儲能度電成本計算流程Fig.1CalculationprocessofCLCOEnnr對于儲能項目，現(xiàn)金流入為放電電量的電費收入和其他來源收入（補貼、兩部制電價中的容量電

CinvCECP，即CinvCECP

(4)

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

（MW·h）計算，即CRURQE

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

(5)

CCUCQCNy

(12)功率本儲系中功率關設和施 其設

QCQEDoD/

(13)

式中，θDoD為放電深度，為充放電效率。回成本CRec 儲系統(tǒng)使壽終時項目拆除所產生的費用和設備二次利用帶來的CUW

(6)

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

（FEOL）性研究報告中的總投資數(shù)據(jù)或已建成項目的實際

CRec

(14)投資數(shù)據(jù)。2COMCE,OMClabor，即

6）總成本計算公式上述各項成本中，初次投資成本為項目建設時的一次性投入成本，其余各項均為按年發(fā)生的成本。考慮以儲能電站投運時刻作為折算起點，則全生命周期內的總成本的凈現(xiàn)值Ctotal可表示為COMCE,OMCP,OMClabor

(7)

NC CCC容量維護成本指與容量相關的設備的維護成

CtotalCinv

OM R C Rec

(15)UE,OM（元/(MW·h)）QE（MW·h）

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

(8)

功率維護成本指與功率相關的設備的維護成元

數(shù)和放電深度有關。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)項目運維人員定員數(shù)量nlabor和每人每年的費用Ulabor計算，即

次循環(huán)儲能容量的衰退率。全壽命周期內的總上網(wǎng)電量凈現(xiàn)值Etotal可表示為Ulabor

(10) N E

Etotal

n n1

(17)行項目的年維護運營成本。3）CR

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

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

周期度電成本相當。比較壓縮空氣儲能電站和抽水蓄能電站，充放電效率低的儲能技術需有較低的初始投資成本和運維成本才可以和充放電效率高的儲能技術有相當?shù)娜芷诙入姵杀?。磷酸鐵鋰電池儲能的全生命周期度電成本顯儲能的初始投資較高，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/(元·(kW·h)–1)0.2880.2880.288[8][16-17]5h50301h205000當電池使用次數(shù)達到5000次后只更換全部電池，其他設備不更換；11年循環(huán)330次計算。抽水蓄能、壓縮空氣儲能和磷酸鐵鋰電池儲能全生命周期度電成本計算結果見表2。表23種儲能形式的全生命周期度電成本單位：元/(kW·h)Tab.2CLCOEof3energystoragetechnologies

能具有競爭力。、0.1、0.3、0.4元/(kW·h)13命周期度電成本計算結果如圖2所示。圖2充電電價對全生命周期度電成本的影響Fig.2InfluenceofchargingpriceonCLCOE從圖2可以看出，隨著充電電價的增加，3種儲能技術的全生命周期度電成本均線性增加。抽水項目 抽蓄能

壓縮空氣儲能

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

0.882 0.911 1.255

充電時電本 0.503 0.431 0.928

能技術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且折現(xiàn)率為0時度電成本

0.207 0.190 0.680

儲能的投資成本低于抽水蓄能，故有較低的度電成本。在充電電價較高時，充電成本在度電成本中的23050

21%。0和磷酸鐵鋰電池儲能全生命周期度電成本分別為0.5030.4310.928元/(kW·h)0儲能可獲得不小于8%的收益率。相比充電電價為0.288元/(kW·h)3種儲能技術的全生命周期度電成本分別下降了76%、79%和46%0.4元/(kW·h)空氣儲能和磷酸鐵鋰電池儲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能等大規(guī)模儲能技術，目前磷酸鐵鋰電池儲能的度電成本仍然較高。在前述計算中，電池儲能系統(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磷酸鐵鋰電池儲能年循環(huán)次數(shù)對CLCOE的影響Fig.3InfluenceofannualenergystoragecyclesofLiFePO4batteryonCLCOE3目前的磷酸鐵鋰電池儲能系統(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能等大容量儲能技術h1~2h13、4、5h445h時，度電成本為0.897元/(kW·h)，與同為5h儲能時長的抽水蓄能和壓縮空氣儲能度電成本接近。圖4磷酸鐵鋰電池儲能時間對CLCOE的影響Fig.4InfluenceofstoragetimeofLiFePO4batteryonCL