各类储能电站的度电成本分析

概要：基于全寿命周期成本理论，计算了各类储能装置的成本和度电成本，研究表明抽水蓄能电站度电成本最低，其次是压缩空气储能，电池类储能度电成本最高，其中电池类储能度电成本由低到高依次为锂离子电池、液流电池、钠硫电池和铅酸电池。近几年锂离子电池成本下降较快，未来锂离子电池成本进一步下降后，初步测算储能年利用小时数能够达到１５００ｈ以上，度电成本将低于０.５０元／（ｋＷ·ｈ）。

分析如下：

对几种典型储能电站的度电成本进行测算，比较各类储能设备的经济性，考虑的储能设备包括抽水蓄能电站，压缩空气储能、铅酸电池、钠硫电池、液流电池、锂离子电池，其基本参数见表１。

表１　储能电站参数

以目前较为成熟的抽蓄电站为基准，储能装机按１２００ＭＷ，储能时长按６ｈ，计算中电池使用寿命暂按储能放电深度８０％情况下，１年循环３００次，液流电池循环次数达１２０００次以上，计算中按２０年计列。

储能电站投资如表２所示，储能电站度电成本测算结果见表３和图１，可以看出：

（１）按上述参数计算，抽蓄电站的度电成本最低，其次是压缩空气，电池类储能度电成本最高，其中电池类储能度电成本由低到高依次为锂离子电池、液流电池、钠硫电池和铅酸电池。

（２）若储能电站的储能利用小时数达到１０００ｈ，抽蓄电站储能度电成本低于１元／（ｋＷ·ｈ），约０．９３元／（ｋＷ·ｈ），压缩空气储能度电成本约１．８５元／（ｋＷ·ｈ），锂离子电池储能度电成本约２．０４元／（ｋＷ·ｈ）；若储能电站的储能利用小时数达到２０００ｈ，抽蓄电站储能度电成本低于０．５元／（ｋＷ·ｈ），约０．４６元／（ｋＷ·ｈ），压缩空气储能度电成本低于１元／（ｋＷ·ｈ），约０．９２元／（ｋＷ·ｈ），锂离子电池储能度电成本降低至约１．０２元／（ｋＷ·ｈ）。

表２　各类储能电站的投资比较

表３　各类储能电站的年发电量和度电成本

各类储能电站的度电成本分析

图１ 储能电站度电成本曲线

表４　各类储能电站的年发电量和度电成本（敏感性分析）

各类储能电站的度电成本分析

图２ 储能电站度电成本曲线（敏感性分析）

对除抽蓄电站外的其他储能型式相关参数进行敏感性分析，若未来压缩空气单位投资降低至与抽蓄电站投资相当，电能转换效率提高至６５％；电池类储能的单位投资降低５０％，锂离子电池循环寿命达到５０００次，储能电站的度电成本测算结果见表４和图２。可以看出：

（１）按上述参数计算，抽水蓄能电站和压缩空气的度电成本基本相当，主要原因是压缩空气建设期较短导致年费用较低，电池类储能度电成本最高，其中电池类储能度电成本由低到高依次为锂离子电池、液流电池、钠硫电池和铅酸电池。

（２）若储能电站的储能利用小时数达到１０００ｈ，压缩空气储能度电成本低于１元／（ｋＷ·ｈ），约０．８８元／（ｋＷ·ｈ），锂离子电池储能度电成本约０．７９元／（ｋＷ·ｈ）；若储能电站的储能利用小时数达到２０００ｈ，压缩空气储能度电成本低于０．５元／（ｋＷ·ｈ），约０．４４元／（ｋＷ·ｈ），锂离子电池储能度电成本低于０．５元／（ｋＷ·ｈ），约０．３９元／（ｋＷ·ｈ）。

需要说明的是，储能应用于不同场景，运用方式也不一样，对于目前应用较多的用户侧储能来说，由于负荷曲线基本固定，储能运行方式明确，每天可以按照基本相同策略运行，利用效率比较高，东部部分地区储能年利用小时数在２０００ｈ左右，储能度电成本相对较低，再加上峰谷电价差相对较高，储能存在盈利空间；但对于发电侧储能应用与减少新能源弃电场景，由于弃电不是每天都会发生，弃电大小也不一样，所以储能应用于此场景，利率用明显较低，初步测算，西北区域储能应用年利用小时数在１０００ｈ左右，所以储能度电成本明显较高，储能盈利模式尚需进一步研究。