用户侧储能商业模式与收益分析 2019135829.pdf

大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎？罗贯中百学须先立志。朱熹用户侧储能商业模式与收益分析编制：日期：2019-4-2审核:日期：批准:日期：好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文目录一用户侧商业模式.21.峰谷套利.22.需量电费管理.2需量电费跟储能有什么关系?.34.需求侧响应.55.提升新能源自用率.66.提升供电可靠性.6二 收益测算基础.72.1 储能容量.72.2 储能电池方案选型.8电芯基本性能参数.82.3 系统造价测算.92.4 系统效率.102.5 容量衰减.102.6 电压等级.102.7 峰谷价差.112.8 资金成本.11三 测算结果展示.113.1 峰谷套利.123.2 需量管理+峰谷套利.123.3 动态扩容+峰谷套利.12四 结论分析.134.1 峰谷套利收益最差，回收期过长.134.2 需量管理+峰谷套利收益尚可，操作有风险.134.3 动态扩容+峰谷套利最理想.14五 储能展望.14以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备-3-近年来，用户侧储能发展较快，主要应用于智慧城市、智慧乡村、光电储一体、工业园区、医院、车站、学校、景区等大型工商业、服务业高耗电单位以及缺电、电能质量差的地区，发挥削峰填谷、降低高峰负荷压力等作用,响应电网需求侧响应,需量控制,后备电源,帮助用户降低需量电费和电量电费，减少电源及电网投资，提高设备利用率，实现用户侧智慧能源管理。一用户侧商业模式无论哪个用户侧储能项目，在应用之前，一定要了解它的盈利渠道，渠道越多，营收相对越可观，收益表越好做，项目过会的几率越高，项目开发就越容易。储能在用户侧商业模式主要包括这 6 个方面：峰谷套利、需量电费管理、动态增容、需求响应、提高新能源自用率、提高供电可靠性。1.峰谷套利峰谷套利是指用电负荷调峰，用储能在低谷用电、平峰或高峰放电的方式，利用峰谷电价差、市场交易价差获得收益或减少用户电费支出,同时达到平抑用户自身用电负荷差和缩小电网峰谷差的目的。但大部分地区的峰谷电价差较低，储能的投资回收期较长。这里峰谷套利不细说，它类似于储能入门知识。2.需量电费管理志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备谋事在人，成事在天！增广贤文-5-我们以上面图片分析，每个月出现尖峰负荷天数很少，且持续时间较短。尖峰时段产生了至少 1000kW 的尖峰负荷(1580-580)，综合考虑电池充电对变压器容量的影响，我们可以选取 500kW4Hr的储能系统，系统 PCS 有 10%的长期过载能力。需量管理时，能量管理系统可准确识别尖峰负荷，并向储能发出调度，储能系统可释放至少 550kW 的功率以抵消尖峰负荷冲击。按照储能系统每月削减 550kW 测算，储能系统每月为业主减少 55040=22000 元的容量费，从而减少变压器容量费用，这就是储能和需量电费的关系，当然在计算电费总清单的时候，要考虑储能在调峰的过程完成中的调峰收益统筹。3.动态增容常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文万两黄金容易得，知心一个也难求。曹雪芹-6-动态增容是在特殊场合下，业主或建设企业的一种刚需。假如已建成小区进行充电桩改造，完毕后突然发现满额运行时，变压器容量超额了。再比如商场改造，把原来的服装店改成火锅店，在下午 7：00-9：00 就餐高峰时段，变压器超容。面对超容问题，传统办法是向电力局提出静态扩容申请，走流程，等通知，缴费用，而且费用还不低，目前上海扩容费在 8000-10000 元/kW,南京地区也得 6000 元/kW，保守估计按照 5000 元/kW 测算，扩容 100kW，至少需要 50 万的费用，所以说静态扩容的费用不少。另外一种是寻求动态扩容，通过安装储能系统来实现动态容量扩增，一套 100kW/200kWh的储能系统售价在 40 万左右，安装方便，周期短。此外用于动态扩容的储能系统还可以同时兼顾峰谷套利。动态扩容不但能节约变压器扩容费用，还可以给用户带来长期峰谷套利的稳定收益。动态增容非常适用于短时过载(1-2 小时最佳)充电不超容的场景，遇到这种用户侧储能需求，务必要抓住。4.需求侧响应用户需求响应是指采取有效的激励措施，引导用户进行负荷管理，以使电力需求在不同时间段上得到合理分配，从而提高电力系统的使用效率和可靠性。一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武-7-需求侧响应确切来说是电网行为，电网公司通过调度业主储能系统的容量来实现对电网整体负荷供需平衡的调节。电网租借你家的储能系统出工出力，是有偿付费行为，比如南方电网给出了 0.5 元/kWh 的调度费用，电网准备按照功率给予一定补偿。要想得到储能补贴必须要把储能系统纳入到省级储能系统调度平台，也就是说到时候储能系统的运行策略可能不是业主一个人说了算了，另外只有被调度了，才会给钱，这样便增加了收益的不确定性。总体来讲，需求侧响应各种政策还在酝酿中，暂时缺乏可实施细则，无法纳入收益模型中，因此需求侧响应管理暂不能成为用户侧储能的主要商业模式。但这一块是以后用户侧储能翘首以盼的政策亮点，一旦国家政策有变，将会把国内储能市场捅破。5.提升新能源自用率随着光伏补贴的退坡，光伏企业必须寻找新的模式提高收益。工商业光伏+储能，可以提高自发自用率，从而减轻用户的电费压力，同时也可以白天对储能电池充电，晚上高峰放电，从而赚钱价差。然而必须指出，光储风储是个趋势，不可阻挡，现在出现了好多弃风弃光现象，可以说，储能的机会正在逐步明朗，如果光伏平价上网(0.31-0.33 元/度)，储能在提升新能源自用率上将有利可图，收益明显。6.提升供电可靠性储能用于提高微网供电可靠性，是指电网发生停电故障时，储能能够将储备的能量供应给终端用户，避免了故障修复过程中的电能中断，以保证供电可靠性。该应用中的储能设备必须具备高质量、高可靠性的要求，具体放电时长主要与安装业主有关。好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐-8-电池系统安装、检修门 lighting lighting lighting参观门/逃生门PCS安装、检修门EMS380Vac500KWPCSDC母线AC母线二 收益测算基础通过选取典型工商业储能方案进行实例分析。2.1 储能容量针对大工业用电、峰谷电价特性以及空间限制，选择 500KW/2MWh的储能系统，功率适当，容量选取基于每天 1 个峰值时段，持续 4 个小时。空间尺寸是 1 个 40 尺集装箱大小，占地适中，在80 平米左右。2.2 储能电池方案选型其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武-9-选择磷酸铁锂电池，虽然在技术端，各种电池技术还在较量，胜负未分，但在应用端，锂电池出现了倒挂现象，经过国家政策的推动，锂电池产业很快经过了规模化洗礼，有了激烈竞争，更重要的是价格正在飞速下降，超出了预期。相较于三元锂电，铁锂的价格、安全性以及循环特性占优，相较于钛酸锂，铁锂价格和能量密度占优。以 136Ah储能专用电芯作为模型设计依据，数据指标如下：电芯基本性能参数序号项目规格备注1正极材料体系LFP2负极材料石墨2标称电压3.20V3标称容量136Ah4工作电压2.5-3.65V5电芯内阻0.42m6持续充放电倍率1C25脉冲放电倍率5C25,30S7工作温度（充电）0608工作温度（放电）-2060能量密度150Wh/kg电芯尺寸（481）mm（1741）mm（1701）mm质量2.95kg循环寿命4000cycles1C,25 100%DOD常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。范仲淹-10-2.3 系统造价测算储能系统以 1 台 500kW/2MWh集装箱储能系统为例进行造价测算，集装箱内含电池模块和电池柜及 BMS、直流配电系统、交流配电系统、消防照明系统、温控系统、本地监控系统。总体按照 2 元/Wh 计算(含 PCS)，系统总体造价约为 400 万元。2.4 系统效率关于储能系统效率，核心在电池效率，给一个曲线，作为参考，见下图，上千次循环，系统效率均保持在 95%左右，这是电芯效率，PCS 选择双向 95%，综合其他因素，系统效率按 88%测算(据说南网储能项目对系统实测效率的要求在 90%以上，各家挑战性还是很大的)。电芯电芯模电池模组电池系统电池阵列集装箱主控模块电池模块百学须先立志。朱熹勿以恶小而为之，勿以善小而不为。刘备-11-2.5 容量衰减下图数据是依研究院，按曲线规律可知，15 年衰减至 70%以下，这里我按年衰减率2.2%算，10 年末衰减至 80%，铁锂电池衰减规律是初始稍快，后面较平缓。2.6 电压等级本文选取的是 10KV 侧，400V 并网，峰谷价差较大(江苏 0.77 元)，省去了并网变压器。2.7 峰谷价差宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文-12-峰谷价差按照江苏峰谷价差测算，大工业峰谷电价差0.77 元/度。2.8 资金成本资金成本的考虑会使得当下储能项目收益表更难看，但考虑这个因素也是必要的，收取 4%作为测算基础，这个数可能只有国字头或者大企业才能享受，一般市场成本普遍在 7-8 个点，但拿 7-8 个点的公司当下环境极有可能玩不了储能。三 测算结果展示综合以前案例，针对以下三个方面做了收益率分析，包括峰谷套利、需量管理+峰谷套利、动态扩容+峰谷套利，结果展示如下：3.1 峰谷套利志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行-13-3.2 需量管理+峰谷套利3.3 动态扩容+峰谷套利一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃-14-四 结论分析4.1 峰谷套利收益最差，回收期过长由测算表 1 可以看到，考虑资金成本在内的储能系统，峰谷套利的静态回收期已超出使用年限。目前现有条件下，即使不给用户任何电价优惠，单纯的峰谷套利回收较困难。4.2 需量管理+峰谷套利收益尚可，操作有风险测算表 2 的结果显示，系统综合静态回收期在 8 年以内，内部收益率 4.9%，虽偏低，但可通过调节储能小时数来显著提升收益状况，如 1MW/2MWh 储能系统回收期 6 年以内。撇开数据，再从项目操作层面谈谈对用户侧需量管理的看法。我们不能以光伏风电的项目开发思维来套需量用户侧，不同点在于，光伏风电是和电网公司直接进行结算，清楚明了，然而需求侧储能项目要和业主直接进行结算，扯皮地方较多，比如你一年帮业主节省了 50 万的需量电费开支，需要业主拿出 45 万来为储能项目买单，你算出来业主赚了 5 万，但外在表现是他拿出了 45 万，是不是真的赚了 50 万?怎么赚的，数据是否真实?这都是现实的考量。4.3 动态扩容+峰谷套利最理想常将有日思无日，莫待无时思有时。增广贤文以铜为镜，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传-15-表格 3 是测算结果，系统综合静态回收期回收期 6 年，如果将容量改为 1MW/2MWh一下，可实现当年盈利，见此项目应该毫不犹豫地拟合同了，让业主先掏出初始扩容费,毕竟这个是需求侧储能的亮点。五 储能展望目前制约用户侧储能发展主要有以下几个因素：1、电价差太小，现有成本下价差要 9 毛以上才基本满足投资回报率需要。2、用户分成比例小，国家没有相应的补贴政策。3、系统成本偏高，目前锂电池 EPC 成本需要 200 万元/MWh，当系统 EPC 成本下降到 120 万元/MWh 时，储能将迎来大爆发。4、系统循环次数之谜，锂电池DOD 90%-4000次，铅碳 DOD60%-2000次。目前还没有运行实际验证，对投资商来说存在一定的风险。一旦制约上面用户侧储能发展主要因素解决，用户侧储能将迎来真正的春天，储能将彻底爆发。