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【小储课堂】用户侧储能

小储课堂第二课
本期词汇

用户侧储能

峰谷电价的大力推行为储能套利提供可观空间。我国目前绝大部分省市工业大户均已实施峰谷电价制,通过降低夜间低谷期电价,提高白天高峰期电价,来鼓励用户分时计划用电,从而有利于电力公司均衡供应电力,降低生产成本,并避免部分发电机组频繁启停造成的巨大损耗等问题,保证电力系统的安全与稳定。储能用于峰谷电价套利,用户可以在电价较低的谷期利用储能装置存储电能,在电高峰期使用存储好的电能,避免直接大规模使用高价的电网电能,如此可以降低用户的电力使用成本,实现峰谷电价套利。

01

基本原理

根据国家电网数据,全国用电大省峰谷价差分布于0.4~0.9元/kWh,特别的,对于江苏和广东两个用电量全国前二的省份,其峰谷价差高于0.8元/kWh,为用户侧利用储能来套利峰谷价差提供了可观空间。

【小储课堂】用户侧储能
峰谷电价套利示意图

【小储课堂】用户侧储能
部分省市2016年工业用电平均峰谷电价及价差

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用户侧储能的主要运营模式

【小储课堂】用户侧储能

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用户侧储能的主要适用电池类型

【小储课堂】用户侧储能

【小储课堂】用户侧储能

对比起来的结论是,目前首选的还是锂离子电池,其次才是铅炭,但是这也要看基本的经济性模型。

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用户侧储能普及需要解决的问题

电力系统以电压等级划分,其潮流应尽可能在同一电压等级内流动,不同电压等级的电力系统均需发展储能,不能仅重视高压电力系统的集中式大储能站建设,还需重视用户侧储能的发展。

(1)政策性问题

由上述数据分析可知,用户侧储能的成本相对较高,激励用户侧储能发展需要一定的政策性支持和补贴。在清洁能源发电容量扩大到一定阶段时,必须重视储能容量的同步增长。

(2)管理性问题

用户侧储能容量的增大,将会对电网的调度带来新的变革和挑战。用户侧储能为分布式储能,充分调配用户侧储能,能大大减少对大型储能站的建设数量,在保证电网安全运行的同时,实现经济效益最优化。

(3)技术性问题

储能电池有其响应速度快,便于模块化生产的优势,但同时也具有一个缺点,其充放电次数决定了储能电池是一个消耗品。提高储能电池的利用率,降低生产成本,可以从提高生产工艺,优化充放电管理程序,发展储能电池回收再利用技术三个方面着手。

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用户侧储能的主要盈利模式

(1)峰谷电价套利

用户侧储能多数以配合小功率光伏应用的光储形式存在,用户增设储能容量,实现价值的最直接方式是对峰谷电价的套利。用户可以在负荷低谷时,以较便宜的谷电价对自有储能电池进行充电,在负荷高峰时,将部分或全部负荷转由自有储能电池供电。其所能获取的利润可用峰电价减谷电价和储能度电成本之和进行估算。利润的大小取决于峰谷电价差和电池成本的大小。

(2)提高自建光伏发电的利用率

光伏发电具有周期性,只能在白天光照条件合适的时候出力。加装储能电池,可以将光伏的发电量存储起来,在适时的时候使用,消除了光伏发电与居民用电时间不同步的限制,大大提高光伏发电利用率。

(3)保证电网运行的稳定性

我国这两年居民自建光伏装机容量增长迅猛,不带储能的光伏发电渗透率增大,必然会影响到电网的稳定性。若光伏发电出力过大,必然会在电网局部形成潮流倒送的现象,这会增大电网调度的难度,影响电网运行的安全。用户侧加装储能电池,可以在低压侧形成缓冲层,吸收部分出力过大的光伏发电,便于调度部门对潮流进行控制,保证电网运行稳定性。

06

用户侧储能优势及收益分析

储能有助于企业管理容量费用。对于大的工业企业,因现行的两部制电价,供电部门会以其变压器容量或最大需用量为依据,每月固定收取一定的基本电价。这些企业可以利用储能系统进行容量费用管理,即在用电低谷时储能,在高峰时释放,实现在不影响正常生产的情况下,降低最高用电功率,从而降低容量费用。

【小储课堂】用户侧储能

储能削峰可以降低基本电价

储能可提升用户的电能质量和可靠性。传统的供电体系网络复杂,设备负荷性质多变,用户获得的电能质量(电压、电流和频率等)具有一定的波动性。而用户侧安装的储能系统服务对象明确,其相对简单和可靠的组成结构保证输出更高质量的电能。当电网供电不足或其他特殊情况时,储能系统还可以作为备用电源,提升供电可靠性。

储能系统成本和峰谷价差直接决定用户侧储能的投资效益。假设工厂每年开展生产300天,根据计算公式:静态投资回收期=(电池容量*单位容量一次性投入成本)/(每日高峰期用电量*峰谷价差)/300,约定企业安装电池容量等于其平均每日高峰期用电量,可以看出在不考虑维护成本前提下,投资回收期只与储能系统一次性投入成本和峰谷价差有关。根据CNESA储能项目库对中国储能项目的追踪统计,江苏、和广东等省份成为2017年国内储能项目规划建设投运最热地区,这些地区经济发达,工商业园区多、用电负荷大,用户侧峰谷电价差较大,利用储能削峰填谷拥有较为可观的套利空间。以广东省峰谷价差0.86元/kWh为例,采用不同的电池技术,计算各自的投资回收成本。

【小储课堂】用户侧储能

锂离子电池快速发展所带来的成本优势将助其逐渐扩大市场。利用铅炭电池套利静态投资回收期不足5年,已经具有商业化可行性。由于锂电池成本相对较高,现阶段锂电池的投资回收期要长于铅蓄电池。根据CNESA的统计,2017年用户侧领域新增电化学储能项目中,铅蓄电池所占比重最大,为77%,剩余为锂电池,也说明出于成本考虑,现在企业更倾向于安装经济效益更佳的铅蓄电池。但随着锂离子电池技术迅速发展,其成本自2010年以来已经下降近80%。根据国家发布的《节能与新能源汽车技术路线图》,到2020年锂电系统成本将降至1元/Wh以下,届时投资回收期有望缩短至3.9年。且随着退役动力电池进入梯次利用领域,储能成本将会进一步下降。

【小储课堂】用户侧储能

锂离子电池系统平均成本快速下降(元/kWh)

我国庞大的工业用电规模决定了用户侧储能市场想象空间巨大。从市场规模方面,我国的工业总用电量2017年达44413亿kWh,只考虑用电量最大的重工业(因为用电规模大,所需电池容量大,对应的单位成本更低,套利空间更大),其在工业用电中占比80%。假设其中20%的企业安装储能系统;我们统计了主要用电大省峰谷电价时段分布,保守估计法定工作时间内峰电时间占比超过40%,考虑部分煤炭、冶金、化工等行业具有连续生产特点,假设高峰时段用电量占比为30%;按照工厂全年工作时间300天测算,那么所需电池储能规模为:44413*80%*20%*30%/300=711GWh。

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部分省市峰谷时段

07

用户侧储能主要应用场景及案例

充电站

光储充一体化,目前也是比较普遍的应用场景,一方面缓解了充电高峰时充电桩大电流充电对区域电网的冲击,另一方面通过峰谷差价,给充电站带来了非常可观的收益。目前已经覆盖了大部分地区,在全国江苏、广东、四川、云南、陕西、山东等等很多省份均有建设投运。

工业园区

目前大多数用户侧储能项目都建设在工业园区内。2018年1月报道,江苏无锡星洲工业园内,新加坡工业园智能配网储能电站储能容量为20MW/160MWh,是当时全球最大商用储能电站。该项目是首个接入国网江苏省电力公司客户侧储能互动调度平台的大规模储能电站,也是首个依照江苏省电力公司《客户侧储能系统并网管理规定》并网验收的项目。除此之外,还有江苏启东螺丝厂、食品工厂、污水处理厂、信义空调园区等也有安装储能设施。

数据中心

为进一步提升数据中心供电的稳定性和可靠性,万克能源和阿里巴巴合作,在阿里巴巴上海数据中心建设了数据中心储能系统,在双十一期间为数据中心提供了电力保障。储能系统并联接入数据中心,简化了数据中心供电的串联级数,优化改进了电源结构,大幅改善了数据中心应急电源的容量和备用时间,进而进一步增强了数据中心的供电可靠性。此外,储能系统还可通过削峰填谷、容量调配等机制,提升数据中心电力运营的经济性,节能降耗,低碳环保。

通信基站

2018年1月4日,中国铁塔公司在北京与重庆长安、比亚迪、银隆新能源、沃特玛、国轩高科、桑顿新能源等16家企业,签订新能源汽车动力蓄电池回收利用战略合作签约仪式。据了解基站储能电池需求巨大,中国铁塔公司在全国范围内现有近200万座基站,备电、削峰填谷、新能源站等合计需要电池约13600万kWh,每年新增储能电池需求约2500万kWh。

地铁、有轨电车

2018年5月9日,德令哈现代有轨电车项目首列车,在中车四方股份公司下线,该车采用超级电容和钛酸锂电池混合储能技术,堪称超级电容有轨电车的“升级版”。2018年已投入运营,是首列开进青藏高原的现代有轨电车,也是世界上运营海拔最高的有轨电车。

港口岸电

港口是用电大户,随着港口规模的不断扩大,其对电能的消耗也得到越来越多的关注。港口主要用电负荷集中在大功率、长时间工作的设备。江苏连云港拟在港口岸电系统中建设5MW(1MW超级电容+4MW锂电)储能电站,满足总量10MW以上以及单个泊位3MW以上岸电接入需求,岸电满负荷运行的情况下,留有足够裕量,满足多种随机性电源和负荷的接入需求。

岛屿

目前,在我国的一些偏远山区、海岛等远离城市的地方,仍然存在着一些未通电或者供电不稳定的“电力空白区”。2018年5月27日,我国首个远海岛屿智能微电网在三沙永兴岛建成,通过柴油发电、光伏、储能等多种能源互补,将永兴岛的供电能力提高8倍,同时也实现光伏等清洁能源100%的优先利用,未来还可以实现波浪能、可移动电源等多种能源的灵活接入。

医院

2018年12月31日,由上海电建福建公司承建的福建玛高爱纪念医院750千瓦/1.8兆瓦时储能项目一期工程顺利投运。该工程为福建省首个医院系统储能项目,在电网正常供电时可以实现对电网的削峰填谷,在电网停电的情况下能够快速断开电网,保证医院重要负荷的供电,快速接入,充当UPS(不间断电源)的功能保证医院重要负荷不断电,为医院平稳运营提供坚实的电力保障。

商场

南都电源的北京蓝景丽家用户侧商业综合体智慧能源储能电站位于北京市海淀区北三环,项目总规模1MW/5MWh,其中首期投运规模为500KW/2.5MWh,项目总占地170平米。储能系统在400V低压侧接入商场配电房母线,电站预期使用寿命为10年。该储能电站于2017年5月22日,实现了家居商场容量电费管理和电量电费的管理,解决了家居商城线路无法扩容改造,以及电动汽车充电接入带来的冲击电网的痛点,实现削峰填谷智慧储能服务,同时还可参与电力需求侧响应。此外,据北极星储能网了解,北京昌平多乐港也在规划建设储能设施以削峰填谷节约电力费用。

军区营地

新疆某戍边高原营地,由电建集团新能源公司投资建设的全军首个军民融合可再生能源局域网项目于2018年8月启动,2018年12月26日正式并网。项目主要新建光伏、风力和储能电站,配套建设输电线路、应急柴油电站和智能微网管控系统等。建成后能源自给率超过90%,成为国内最大的可再生能源局域网,不仅能较好满足军地双方照明、供暖、制氧、取水和装备等综合用能需求,而且还可大大减轻油料、煤炭等后勤保障负担,初步构建绿色低碳、安全高效、可持续的高原现代能源体系。

政务楼宇

2018年11月消息,阳光家庭光伏储能电站落户安徽庐江县政府大楼,成为政务楼宇光伏储能项目的全国首例应用.电站装机容量约6千瓦,采用阳光家庭光伏储能系统实现离网独立式发电供电。每年可发6000多度电,为大楼输送源源不断的清洁电力。

田园生态园区

2018年12月5日,业主方上海玉海棠生态农业科技有限公司正式移交鉴定书。至此,上海电气电站集团的崇明三星田园“互联网+”智慧能源示范项目系统全部完成调试。该示范项目是针对三星镇新安村特有的生态环境、发展规划和居民需求,量身打造的集“风光储充”于一体的智慧能源项目,是建设崇明世界级生态岛的重要一环。白天CIGS薄膜光伏发电后存储在梯次利用动力电池中,晚上亮灯时,储能系统中的电释放出来,草帽论坛、海棠左岸等富有当地特色的建筑依次点亮。至此,一场以可再生能源、储能、能源管理系统为核心应用的乡村能源的升级和变革正在拉开序幕。

银行

2018年11月3日,上海招商银行大厦1MW/2.56MWH储能系统顺利并网。该项目是上海市首个商业化应用楼宇用户侧储能项目,也是国内金融企业利用自有物业建成的首个储能项目。该项目由中国广核新能源控股有限公司(简称“中广核新能源”)出资建设,建筑物业主为上海招商银行股份有限公司,广州智光储能科技有限公司(简称智光储能)为该项目提供综合解决方案。项目坐落于上海市浦东新区中心位置,建设地点为招商银行上海大厦,占地103平米,利用“削峰填谷”模式为上海招商银行大厦提供节能服务。

酒店

由科陆电子参与建设的北京拉斐特城堡酒店1MW/2MWh储能项目,是削峰填谷应用类储能项目,是500MWh 储能设施国际采购项目中首个建成并投运的储能电站,从确认订单到完成交付仅历时45天。

据报道,截止2018年12月31日,江苏全省已建成用户侧储能电站60座,储能容量合计97MW、691MWh,其中48个储能项目总容量93.7MW应用于削峰填谷。主要供应商为南都电源、太湖能谷、中天科技、力信能源、宁德时代。

看完这些,你有没有更了解什么是用户侧储能呢?

下期内容,你想了解以下哪个知识呢?

a.户用储能系统

b.动力电池梯次利用

c.分布式电源

d.风电消纳

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