郭 帥

（大唐河南發(fā)電有限公司）

一、引言

可再生能源的規(guī)模化建設(shè)及高比例并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出了更高要求，在此背景下儲(chǔ)能發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生。儲(chǔ)能是建設(shè)新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一，是應(yīng)對(duì)大規(guī)模新能源出力間歇性、波動(dòng)性，提升電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要手段。近年來(lái)，我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)向多元化前進(jìn)，部分技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及規(guī)劃化應(yīng)用。儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)具有廣泛應(yīng)用前景[1]。

我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)總體上已經(jīng)初步具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。在建及在運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目就有近百項(xiàng)，各省市抽水蓄能項(xiàng)目正如火如荼建設(shè)；鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池等在電動(dòng)汽車上全面應(yīng)用，壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等在工業(yè)中定制化采用，液流電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能和超級(jí)電容等儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)持續(xù)推進(jìn)。從化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量應(yīng)用情況來(lái)看，我國(guó)化學(xué)儲(chǔ)能集中應(yīng)用于分布式微電網(wǎng)發(fā)電、可再生能源并網(wǎng)兩個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，應(yīng)用分類情況如圖1所示。

圖1 我國(guó)化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用分類情況

國(guó)家扶持儲(chǔ)能發(fā)展的政策持續(xù)出臺(tái)，儲(chǔ)能項(xiàng)目在電源端、電網(wǎng)端、負(fù)荷端的全過(guò)程中具有應(yīng)用[2]。一方面是電動(dòng)汽車的快速普及，在今年新車市場(chǎng)上新能源汽車普及率達(dá)30%，汽車市場(chǎng)的變化將在極大程度上助推大容量、高能量密度的高效儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展；另一方面，風(fēng)電和光伏發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模年年創(chuàng)新高，而新能源發(fā)展必將推進(jìn)規(guī)?；瘍?chǔ)能產(chǎn)業(yè)布局?；谝陨蟽蓚€(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)考慮，我們需要抓住難得的歷史機(jī)遇，在儲(chǔ)能領(lǐng)域達(dá)到技術(shù)和應(yīng)用的全球領(lǐng)先水平。

二、儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中發(fā)揮的作用包括提供輔助服務(wù)，維持電網(wǎng)供需平衡和安全可靠運(yùn)行、起到“削峰填谷”的作用、可再生能源發(fā)電時(shí)空分離、推遲或減少電網(wǎng)大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施投資、降低終端用戶的用電費(fèi)用、作為備用電源等[2,3]。

（一）發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

對(duì)于發(fā)電側(cè)電池儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，建設(shè)電池儲(chǔ)能電站的目的主要是提升可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性，減少其出力波動(dòng)，逐步實(shí)現(xiàn)可控可調(diào)滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行要求。發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的作用主要為削峰填谷、平滑出力、功率跟蹤、電網(wǎng)輔助服務(wù)等，目的是增強(qiáng)電力系統(tǒng)調(diào)峰備用容量，促進(jìn)風(fēng)電、光伏、光熱等新能源消納。布局主要集中在我國(guó)新資源富裕地區(qū)，如“三北”地區(qū)，主要采用集中式（可再生能源并網(wǎng)）風(fēng)光儲(chǔ)能電站。

（二）電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

儲(chǔ)能應(yīng)該作為電網(wǎng)的組成部分。只建設(shè)在發(fā)電側(cè)或者用電側(cè)，儲(chǔ)能電站的功能相對(duì)單一。如果建在電網(wǎng)之中，平滑新能源發(fā)電、調(diào)峰調(diào)頻、黑啟動(dòng)等多種功能都能實(shí)現(xiàn)，綜合價(jià)值更大。但是，對(duì)于用在輸配電環(huán)節(jié)的儲(chǔ)能，必須達(dá)到一定規(guī)模才對(duì)電網(wǎng)調(diào)度產(chǎn)生意義。電網(wǎng)企業(yè)發(fā)展儲(chǔ)能需要監(jiān)管，既要發(fā)揮電網(wǎng)企業(yè)建設(shè)運(yùn)行儲(chǔ)能的各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，也要兼顧市場(chǎng)的公平性。

（三）用戶側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用

目前，儲(chǔ)能的商業(yè)化應(yīng)用多集中在用戶側(cè)削峰填谷、電能質(zhì)量管理，規(guī)模在幾兆瓦到十幾兆瓦不等。對(duì)于用戶側(cè)電池儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，在目前的市場(chǎng)機(jī)制下建設(shè)儲(chǔ)能電站的收益渠道主要是通過(guò)峰谷價(jià)差實(shí)現(xiàn)。用戶側(cè)儲(chǔ)能的成本回收受制于峰谷價(jià)差，需要達(dá)到一定的價(jià)差規(guī)模才具有經(jīng)濟(jì)性，目前，用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目正受到一些地方政府前瞻性支持，在江蘇有大量碳鉛電池用戶側(cè)儲(chǔ)能工程應(yīng)用案例。

三、儲(chǔ)能商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式分析

（一）電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能主要商業(yè)運(yùn)行模式分析

電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站商業(yè)模式具有特殊性，表現(xiàn)在三個(gè)方面：與儲(chǔ)能電站密切相關(guān)的電力產(chǎn)品屬于準(zhǔn)公共產(chǎn)品，具有壟斷性；電力行業(yè)受到國(guó)家能源局全方位的電力監(jiān)管；電網(wǎng)側(cè)電池儲(chǔ)能配套商業(yè)模式缺乏，目前發(fā)展受制于成本和政策等因素[4]。電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能電站需要有一套符合政策要求、適應(yīng)自身特點(diǎn)的商業(yè)模式，如圖2。

圖2 儲(chǔ)能電站商業(yè)模式

（二）兩部制電價(jià)模式

1.兩部制電價(jià)商業(yè)模式及其效益

在兩部制電價(jià)模式下，儲(chǔ)能電站的“電量效用”通過(guò)電量電價(jià)體現(xiàn)，儲(chǔ)能電站“容量效用”則以容量電價(jià)回收，隨著市場(chǎng)化的推進(jìn)，儲(chǔ)能可以通過(guò)招標(biāo)或“直接交易”的方式參與交易[5]。商業(yè)運(yùn)行模式方面，儲(chǔ)能投資運(yùn)營(yíng)主體包括儲(chǔ)能電池生產(chǎn)廠家、能源投資公司等第三方企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)等。第三方儲(chǔ)能投資運(yùn)營(yíng)公司負(fù)責(zé)儲(chǔ)能項(xiàng)目投資、運(yùn)維，電網(wǎng)企業(yè)按約定時(shí)限按容量向儲(chǔ)能公司支付容量電費(fèi)，并根據(jù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)需要對(duì)儲(chǔ)能設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度。

2.兩部制電價(jià)模式的投資收益分析

兩部制電價(jià)商業(yè)模式，從經(jīng)濟(jì)和財(cái)務(wù)的角度對(duì)電廠提供容量以容量電價(jià)及可供電量以電量電價(jià)分別考核計(jì)算，其中容量電價(jià)反映電廠的固定成本，電量電價(jià)反映電廠可變成本。

（三）輔助服務(wù)模式

隨著電力市場(chǎng)化改革的推進(jìn)，通過(guò)引入輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)機(jī)制，使儲(chǔ)能參與調(diào)頻將是電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能最具前景的回收機(jī)制之一。利益相關(guān)方及相互關(guān)系：投資主體包括儲(chǔ)能生產(chǎn)廠家、能源投資公司等第三方企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)及電力用戶、售電公司等。其中，生產(chǎn)廠家、能源投資公司等第三方負(fù)責(zé)儲(chǔ)能項(xiàng)目投資、建設(shè)和日常運(yùn)維，發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)、用戶等各主體按需在輔助服務(wù)市場(chǎng)中購(gòu)買服務(wù)，并向儲(chǔ)能服務(wù)提供者支付服務(wù)費(fèi)用。在輔助服務(wù)市場(chǎng)初級(jí)階段，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的補(bǔ)充主要來(lái)自輔助服務(wù)補(bǔ)償收益，由未承擔(dān)調(diào)峰調(diào)頻責(zé)任、受益于深度調(diào)峰的各類發(fā)電機(jī)組按照電量及收益比重來(lái)承擔(dān)補(bǔ)償費(fèi)用。受制于調(diào)頻市場(chǎng)容量規(guī)模小，大規(guī)模儲(chǔ)能優(yōu)質(zhì)調(diào)頻資源的應(yīng)用，將導(dǎo)致調(diào)頻市場(chǎng)飽和及調(diào)頻服務(wù)價(jià)格下降。在輔助服務(wù)市場(chǎng)成熟后，儲(chǔ)能作為獨(dú)立主體直接參與輔助服務(wù)市場(chǎng)競(jìng)價(jià)，通過(guò)提供調(diào)峰、調(diào)頻、黑啟動(dòng)、應(yīng)急響應(yīng)等獲得多種輔助服務(wù)收益，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶、售電企業(yè)等市場(chǎng)主體根據(jù)自身需求向市場(chǎng)購(gòu)買調(diào)頻服務(wù)。

（四）電力現(xiàn)貨模式

建立儲(chǔ)能參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)機(jī)制，可通過(guò)現(xiàn)貨市場(chǎng)獲得電量收益?，F(xiàn)貨市場(chǎng)中發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)均采用報(bào)量報(bào)價(jià)模式進(jìn)行雙向報(bào)價(jià)交易。目前中國(guó)省級(jí)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)僅廣東、甘肅、山西三省啟動(dòng)試運(yùn)行，對(duì)于電能現(xiàn)貨市場(chǎng)中儲(chǔ)能市場(chǎng)主體定位以及市場(chǎng)交易機(jī)制等方面仍有待研究。零售市場(chǎng)中，從零售商購(gòu)電的儲(chǔ)能盈利模式與執(zhí)行目錄電價(jià)類似，但售電商會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整電力套餐價(jià)格，儲(chǔ)能盈利性取決于零售商的定價(jià)策略。商業(yè)運(yùn)行模式方面，儲(chǔ)能投資運(yùn)營(yíng)主體包括儲(chǔ)能電池生產(chǎn)廠家、能源投資公司等第三方企業(yè)、現(xiàn)貨市場(chǎng)中的發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)、電力用戶等。儲(chǔ)能電池生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)儲(chǔ)能項(xiàng)目投資、運(yùn)維，售電公司負(fù)責(zé)利用儲(chǔ)能套取電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的電力價(jià)格波動(dòng)的差值。儲(chǔ)能生產(chǎn)廠家、能源投資公司負(fù)責(zé)投資和運(yùn)維，售電公司負(fù)責(zé)利用儲(chǔ)能套取電力現(xiàn)貨市場(chǎng)中的電力價(jià)格波動(dòng)的差值。儲(chǔ)能在電力現(xiàn)貨市場(chǎng)獲取的價(jià)差收益由市場(chǎng)決定。

四、多情景下的儲(chǔ)能商業(yè)模式選擇及經(jīng)濟(jì)性分析

（一）儲(chǔ)能商業(yè)模式選擇

多情景下儲(chǔ)能商業(yè)模式的選擇受到峰谷分時(shí)電價(jià)、需求響應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)及輔助服務(wù)市場(chǎng)的完善程度等因素的影響[6]。圖3反映了應(yīng)用價(jià)格體系完善程度及不同情景對(duì)儲(chǔ)能商業(yè)模式的選擇的影響。

圖3 多情景儲(chǔ)能商業(yè)模式選擇

（二）儲(chǔ)能商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式的投資收益分析

本文假定電網(wǎng)儲(chǔ)能電站容量為10萬(wàn)千瓦/20萬(wàn)千瓦時(shí)，具體參數(shù)如表1。

表1 儲(chǔ)能投資基本參數(shù)的假設(shè)

兩部制電價(jià)模式下，按照山東省電力現(xiàn)貨市場(chǎng)的燃煤發(fā)電機(jī)組的容量補(bǔ)償電價(jià)每千瓦時(shí)0.0991元。按照兩充兩放，及每日的發(fā)電量為40萬(wàn)千瓦時(shí)，則電池儲(chǔ)能電站的容量補(bǔ)償年收益為39640元，平均日收益為108.6元。

1.投資回收期（PP）

根據(jù)已投資電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的初試投資額及顯性收入可以測(cè)算出其靜態(tài)投資回收期約為9年，以在電池壽命終結(jié)前基本可以收回投資，如表2。

表2 靜態(tài)投資回收期

2.項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值（NPV）

根據(jù)儲(chǔ)能設(shè)備現(xiàn)金流入及流出的預(yù)計(jì)情況，采用回報(bào)率7%作為折現(xiàn)系數(shù)，折現(xiàn)年限為電池壽命期10年，可以得到該項(xiàng)目的凈現(xiàn)值，如表3。

表3 儲(chǔ)能系統(tǒng)NPV

從測(cè)算結(jié)果來(lái)看，當(dāng)考慮了資金的時(shí)間價(jià)值后，在現(xiàn)有的顯性收入構(gòu)成中，項(xiàng)目的回收金額將無(wú)法彌補(bǔ)初試投資及日常運(yùn)營(yíng)的支出，項(xiàng)目終了會(huì)出現(xiàn)虧損的情況，虧損金額為487251749.8元。

3.項(xiàng)目?jī)?nèi)涵報(bào)酬率（IRR）

內(nèi)部回報(bào)率，又稱內(nèi)部收益率，是指項(xiàng)目投資實(shí)際可望達(dá)到的收益率。實(shí)質(zhì)上，它是能使項(xiàng)目的凈現(xiàn)值等于零時(shí)的折現(xiàn)率。按照儲(chǔ)能項(xiàng)目的現(xiàn)金凈流量測(cè)算其內(nèi)部收益率為2.08%。

五、結(jié)論

儲(chǔ)能的商業(yè)模式主要有三種：一是兩部制電價(jià)模式；二是輔助服務(wù)模式；三是現(xiàn)貨市場(chǎng)模式。通過(guò)分析儲(chǔ)能電站不同商業(yè)模式下的投資收益差異得到如下結(jié)論：從項(xiàng)目回收期看，現(xiàn)貨市場(chǎng)模式<輔助服務(wù)市場(chǎng)模式<兩部制模式；從項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值看，現(xiàn)貨市場(chǎng)模式<輔助服務(wù)市場(chǎng)模式<兩部制模式；從項(xiàng)目?jī)?nèi)涵報(bào)酬率看，現(xiàn)貨市場(chǎng)模式<輔助服務(wù)市場(chǎng)模式<兩部制模式。綜上所述，如果不考慮當(dāng)前的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)和電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，采用現(xiàn)貨市場(chǎng)模式可獲得最高收益。