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中國儲能行業發展緩慢原因分析及儲能系統成本與經濟性測算
2016/7/6 10:33:49 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:一、國內儲能發展緩慢原因分析我國儲能發展落后于美國、日本、德國和澳大利亞等四大國家,主要基于多重因素:首先,除了抽水儲能之外,對其他儲能技術缺乏研究導致技術落后。在化學儲能方面,我國電池技術落后于日韓國家。前景最為光明的鋰離子電池由索尼一、國內儲能發展緩慢原因分析
我國儲能發展落后于美國、日本、德國和澳大利亞等四大國家,主要基于多重因素:首先,除了抽水儲能之外,對其他儲能技術缺乏研究導致技術落后。在化學儲能方面,我國電池技術落后于日韓國家。前景最為光明的鋰離子電池由索尼率先生產制造,日韓企業研究深厚;鈉硫電池在日本已經實現商業化,我國還沒有完全從實驗室走向商業化應用階段;其次:政策上重視程度不足,相比于可再生能源發電,儲能并未得到國家政策的直接扶持。在這種情況下,雖然儲能技術隨著電池的發展而不斷發展,但是投資成本過高,從而使市場望而卻步。而隨著政策紅利的釋放,限制儲能發展的瓶頸將被一一打破。
1、建設成本過高。美國和日本在電池儲能技術方面居于領先地位,隨著規模和技術的積淀已具備商業化嘗試的基礎。我國技術尚不成熟,建設成本高昂,儲能價值難以體現。根據張北風光儲輸示范項目的測算,20 兆瓦的儲能電池的設計投資就達到4 億元。即使我國現有風電和光伏裝機按照10:1 配備儲能設備,則需要投入3405 億元。
2、缺乏財政支持與補貼。在儲能建設成本過高的背景下,儲能的經濟性需要通過財政補貼來實現,包括一次性安裝補貼、稅收補貼、電價補貼等等。比如日本的家庭儲能系統補助金政策。用戶在購買獲得SII 認證機構認可企業的新能源產品、嚴格按要求安裝并通過SII 機構的審核后,便能獲得所購買新能源產品總價值1/3 的補助。在這項政策的支持下,2013 年,越來越多的儲能系統獲得補助并投放市場。而國內當前尚處于產業規劃階段,補貼政策尚未出臺。
3、峰谷電價差不足以支撐經濟性。美國、日本、德國、澳大利亞均采取分時電價機制,激發主要用電大戶采用儲能設備、居民主動調節用電時段節約電費的積極性,降低尖峰負荷,增加低谷負荷,提高電力系統負荷率,提高電力系統總體效率和經濟性。而我國除工業用電存在峰谷電價外,居民用電實行階梯電價,相關體制和政策并不完善,暫不具備上網峰谷電價、儲能電價、補償機制等配套電價機制,儲能的建設和運行成本在現有電價體系中還找不到疏導渠道。
二、儲能系統成本與經濟性測算
限制儲能發展最大瓶頸在于成本,無論是對于發電側儲能還是用電側儲能均是一樣。以發電側來說,我國火力發電以燒煤為主,火電成本約在0.2-0.3 元/度,與上網標桿電價之間價差在一毛錢左右,難以支撐儲能系統的使用。用電側來看,國內非居民用電的峰谷電價差尚不明顯。
在沒有國家補貼的情況下,用戶側儲能的電價差套利目前只有鉛炭電池可以實現。根據測算,鉛炭電池成本在0.9 元/Wh 左右,加上雙向變流器成本(能量型逆變器功率一般為整個系統容量的三分之一左右)及安裝建設成本,整個系統的初始投資成本預計在1.2 元/Wh左右,遠低于鋰離子電池。
鉛炭儲能系統安裝成本測算
INPUT(1)儲能系統成本測算電池成本0.9元/Wh電池容量100MWh電池系統總成本90百萬元逆變器成本1元/W安裝及其他成本0.6百萬元儲能系統總成本120.6百萬元功率30MW系統效率95%折合度電儲能成本1.206元/KWh由于鉛炭電池在鉛酸電池基礎上壽命得到極大程度的提高,按照10 年使用壽命計算,鉛炭電池的全生命周期度電成本最低可以做到0.43 元/Wh,對比目前國內的工商業峰谷電價差,已經可以實現商業模式的盈利。
鉛炭儲能度電成本測算
OUTPUT商業模式--十年分期利息3%使用年限10年發電天數350天年發電量33250KWh年按揭14.14百萬元年維護成本0.12百萬元年總成本14.26百萬元度電成本0.43元/Wh在居民端,家庭用儲能在歐美國家逐漸興起,能量密度高、體積小、更加環保的鋰離子電池最為符合家庭使用場景。對家用鋰電儲能系統經濟性進行測算,10KWh 的系統基本符合家庭用電需求。整個儲能系統成本可以大致劃分為三個部分:電池組、儲能變流器(PCS)以及安裝成本。假設儲能電池價格2 元/Wh,變流器價格0.8 元/W,安裝成本大概是電池和PCS 成本的5%。測算出容量10KWh、功率3.3KW 的儲能系統總成本23772 元,折合度電成本2377.2 元/Kwh。
家用儲能系統經濟性測算
INPUT(1)儲能系統成本測算電池成本2元/Wh電池容量10KWh電池系統總成本20000元變流器成本800元/W安裝及其他成本1132元儲能系統總成本23772元功率3.3KW系統效率90%折合度電儲能成本2377.2元/KWh樂觀假設儲能系統得到充足利用,每天發電時間10 小時,每年發電天數365 天,系統壽命8年(循環次數近3000 次)。在八年分期付款、利率3%的商業模式下,年按揭費用為3386.47元,考慮到維護成本(假設為儲能系統成本1%)、儲能系統年使用總成本為3624.2 元,折合度電成本1.10 元/Kwh。
家庭儲能系統經濟性測算(2)
OUTPUT商業模式—分期付款利息3%使用年限8年發電天數365天年發電量3285KWh年按揭3386.47元年維護成本237.72元年總成本3624.19元度電成本1.1元/KWh結合測算模型,對于儲能系統經濟性最重要的兩個變量為電池的成本和循環壽命。我們在之前模型和假設的基礎上,以電池成本和循環壽命為變量,進行情景測算。當電池成本下降到1.7 元/Wh,循環增長到10 年以上,家庭儲能系統的平均度電成本有望下降到0.8 元/KWh。當電池成本下降到1 元/Wh,使用壽命10 年的情況下,儲能系統度電成本方能下降到0.5 元/KWh。根據調研,由于受到電池性能的限制以及使用中很難做到365 天日均使用10 小時,整個儲能系統的度電成本在實際應用中可能高達1.1-1.5 元/Kwh。
目前國內發電側峰谷電價彈性較低,且在自然條件良好而當地消納受限的地區棄風棄光具有持續性,面對連續的棄風棄光,儲能無法保證利用效率。需要儲能全生命周期內的度電成本低于上網電價,安裝儲能后比安裝前多發上網的電能就是企業的收益,發電側儲能經濟性就能體現。目前鉛炭電池經濟性已經開始體現,如能有補貼政策出臺降低儲能成本,再輔以加強當地消納、東西部大電網的建設推進、優化調度方式等措施提高儲能使用效率,鋰離子電池儲能的經濟性也將得以實現。
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