储能技术习题答案9.docx

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1、第9章习题答案9-1在储能投资方案评价和选择中，只要方案的内部收益率大于基准贴现率，方案就是可取 的，这个结论对吗？为什么？解：不对。在一般情况下，各种方法具有一致的结论，但当工程方案的计算期不同或工程方 案原始投资规模不同时，分别使用净现值法、内部收益率法和净现值率法，其结论可能会不 一致。因此在应用评价方法对方案进行比选时，不仅要注意保持各个方案的可比性，而且要 注意选用恰当的评价依据。9-2某储能工程的计算期为10年，经计算其内部收益率恰好等于基准收益率，问该方案的 净现值和动态回收期各为多少？为什么？解：结合公式（9-13）和公式（9-14）：nnNPY（io） = W（G 一 C）0

2、 + 曲尸=i=oi=onW（C/ - CO）t（P/F,IRR, t） = 0i=0可得净现值NPIZ（M）=。，动态回收期为10年9-3简述储能在电力系统各环节的应用情况。答：在发电侧，储能主要有两种应用情景：一是与火电联合运行，二是与可再生能源联合运 行。将储能与火力发电联合运行，作用如下：1）提高火电机组的灵活性缺乏的短板，“火储” 作为整体参与调峰、调频服务；2）防止火电机组的频繁启停，减少机组损耗并降低其维护 本钱；3）增加系统在高峰时刻的供电能力，延缓新建电厂甚至防止新建电厂。储能与可再 生能源联合运行，作用如下：1）使原本难以控制的可再生能源发电出力可控，进而提高可 再生能源的

3、消纳率；2）作为整体参与调峰、调频等辅助服务，获取额外收益；3）可减少可 再生能源场站所需备用容量，并节省并网通道建设投入。在电网侧配置储能，作用如下：1）在动态逆变器等外部设备的辅助下，可以调整线路 的无功功率，实现动态补偿；2）储能可以双向调节系统的功率，提高系统的调峰、调频能 力；3）可以优化系统潮流，降低调度周期内的电网损耗；4）在故障情况下，储能可以提供 无功电压支撑，并作为事故后备电源，全面提高电网的可靠性。在负荷侧配置储能，作用如下：1）可以利用储能的“低储高发”性能降低整体用电成 本；2）可以减小用户用电功率的最高值，进而降低容量费用；3）安装了储能的用户，在发 生停电故障期间

4、，仍可利用储能进行电力供应，提高供电可靠性；4）可以在短期故障的情况下保持电能质量，减少电压波动、频率波动、功率因数、谐波以及秒级到分钟级的负荷扰 动等对电能质量的影响。9-4火储联合调频系统中，储能是如何辅助火电机组进行调频的？可以获得哪些方面的效益?解：储能系统具有响应速度快、控制精度高、运行效率高的特点。通过充放电控制，可以削 减电力系统的有功功率不平衡或区域控制偏差，从而参与一次调频和二次调频。获得的收益 主要是调频补助收益。9-5储能与新能源联合运行可以发挥哪些方面的作用？如何发挥这些作用？答：由于可再生能源具有较强的间歇性、波动性和随机性，其并网消纳困难，并可能引发一 系列平安、稳

5、定问题。通过储能与可再生能源联合运行，可以使原本难以控制的可再生能源 发电出力可控，进而提高可再生能源的消纳率。此外，储能与可再生能源联合运行时，也可 以作为整体参与调峰、调频等辅助服务，获取额外收益。同时，在可再生能源侧装设储能系 统后，由于其可控性增强，还可减少可再生能源场站所需备用容量，并节省并网通道建设投 入。9-6结合对储能技术的认识，简要分析电源侧储能、电网侧储能和用户侧储能的市场应用前 景。答：在发电侧方面，储能的投运可以提高机组的运行灵活性、调度经济性、参与调峰调频等 辅助服务，已得到了广泛的应用，全球有近20个国家在建或投运了超过两百项兆瓦级储能 调频工程。然而其缺陷在于：1

6、）储能工程布点位置不合理、容量配置过大；2）辅助服务购 买和付费机制尚未完善，联合调频工程经济性不佳等。未来需要在电源侧储能的容量优化配 比、健全辅助服务相关机制等方面进行优化，保障储能工程高效、经济运行。在电网侧方面，大功率储能能够为电网提供频率调节、电压控制、振荡阻尼、电压穿越 等服务。在能源互联网框架下，储能成为构建智能电网的关键部件。然而，电网侧储能才刚 刚起步，容量占比拟低。此外，储能接入势必导致大量电力电子元件并入电网，引起母线电 压波动和畸变，造成谐波污染，增加次/超同步振荡发生概率。如何与电网的友好深入融合、 实现多能协同是电网侧储能的重要开展方向。在用户侧方面，储能发挥的作用

7、主要包括：峰谷套利、需量电费管理、需求侧管理、提 高分布式光伏自用率、参与调峰调频辅助服务等。用户侧储能的应用价值居“源网荷”三侧 之首。然而，目前用户侧储能存在的问题是：本钱昂贵、利用率低、投资回收期长。基于共 享经济模式，开发一种多用户多储能系统的共享模式，实现储能系统的协同优化及管理，是 用户侧储能市场化开展的方向。9-7简述动力电池梯次利用的步骤。答：退役电池梯次利用主要包括以下步骤：(1)回收：废旧退役动力电池回收。(2)拆解：无损拆解回收的退役电池组，获得单体电池。(3)筛选、检测：实验检测单体电池的外特性，从中筛选出满足外特性技术指标的可用 的单体电池。(4)成组：对筛选出的单体

8、电池配对，重组成电池组。(5)集成：系统集成、运维等。9-8简述动力电池梯次利用的检测流程以及每个流程中的检测指标。答：退役电池的检测流程主要包括电池初检、关键电性能全检及分组抽样性能测试这3步。(1)电池性状初检：对所有退役汽车电池进行全检，目视电池外观，用电压表测试电池 电压、用内阻测试仪检测电池内阻，淘汰部件不完整、外壳严重变形、漏液、外观不良、内 阻过高、胀气、低(零)电压等电池。(2)关键电性能全检：检测所有梯次利用电池的容量、能量、内阻与自放电性能。综合 考虑下游应用的性能需求、本钱投入和收益情况，有针对性地为上述指标设定分类阈值，淘 汰容量过低、内阻过高、自放电率过高的电池，从而

9、保证梯次利用的经济性，再基于一定的 一致性判据对电池进行分组。(3)电池分组抽检：对各分组电池进行抽样，由于采用抽检，所以可以利用稍复杂的技 术手段。淘汰循环寿命低、工况适应性差、平安试验不合格及内特性检验中具有明显平安隐 患的各电池分组。9-9某一储能工程初始投资为800万元，在第一年年末现金流入为200万元，第二年年末现 金流入为300万元，第3、4年年末现金流入均为400万元。请计算该储能工程的净现值、 内部收益率和动态投资回收期(/10%)o解：现金流量表：年份01234现金流量/万-800200300400400NPV= -800 + 200(P/F, 10%, 1) + 300 (

10、P/F, 10%,2) + 400(P/F, 10%, 2) (PM, 10%,2) =203.47 (万元)9-10假设建立一个9MW/4.5MWh的磷酸铁锂电池储能电站辅助火电厂调频，初始投资本钱 约为2500万元，电网向火电厂调频提供补偿为5元/MW,典型日AGC指令统计见表9-18, 调频性能指标见表9-19。忽略运行过程中产生的其他本钱且仅考虑电源侧储能电池的调频效益，试求：(1)首年储能系统调频带来的收益有多大；(2)假设从第二年开始每年的调频效益下降2%,试求投资该储能系统的动态回收期。表9-18加入储能系统后典型日AGC指令统计典型日夏季冬季春秋季日调频里程/MW1332132

11、0927持续天数/天9575150表9-19加入储能系统后调频性能指标典型日调节速率(*i)调节速率(匕)调节速率(*3)综合调频性能 指标平均值(K)夏季4.01 4.620.89 1.002.45 2.81冬季0.93 1.000.91 1.00春秋季4.17 4.520.94 1.002.55 2.76解：(1)调频收益夏季的调频收益:A 熨季加” =(1332 x 95 x 5 x 2.45) /10000 * 155.01 万元夏季噜= (1332x95x5x2.81)/10000 p 177.79万元冬季的调频收益：I1冬季.汨= (1320x75x5x2.51)/10000 =

12、124.25万元1冬季.= (1320x75x5x2.82)/10000a 139.59万元春秋季的调频收益：/,存秋季.二(927X150X5X2.55)/10000 177.29万元春秋季端二(927xl50x5x2.76)/10000之 19L89万元首年的调频总收益:l_min 一夏季min +11_冬季min +11_春秋季min -456.55万兀 l_max 1 _ 夏季max +1 _ 冬季max +1 _ 春秋季max 509.27用刀3(2)投资回收期:最理想情况:年份0123456初始投资2500调频收益509.27499.08489.10479.32469.73460.

13、34表9-3最理想情况的现金流量表单位：万元净现金流量-2500509.27499.08489.10479.32469.73460.34累计现金净流量-2500-1990.73-1491.65-1002.55-523.23-53.50406.84=6-1+彘=1 (年)最不利情况:年份0123456初始投资2500调频收益456.55447.42438.47429.70421.11412.69净现金流量-2500456.55447.42438.47429.70421.11412.69累计现金净流量-2500-2043.45-1596.03-1157.56-727.86-306.75105.94

14、表9-4最不利情况的现金流量表单位：万元丁， / 1306.75 u a / 7-r =6-l+许=5.74 (年)9-H在某光伏电站配置额定功率为12.30MW,额定容量为5.06MWh的磷酸铁锂储能系统。 该储能系统，参数见表9-20。配置储能系统后，年弃光量由接入前的88.7999 MWh降低到 25.9648 MWh,系统的年调峰调频收益为90.55万元。假设储能系统的寿命为20年，试求配 置储能所产生的本钱（仅考虑初始投资本钱及运行维护本钱）与收益，并计算投资该储能项 目的净现值。表9-5电池储能系统参数参数取值葭300 元/MWhkF500 元/MWkp500万元/MWa600 万

15、元/MWhspa4.4 万元/MWhEp1.35 万元/MWhQ+14.4645 MWhSspa0.14 MWh*I0.03解：(I)储能工程的全寿命周期本钱：I)初始投资本钱：G = 5 x 106 x 12.30 + 6 x 106 x 5.06 = 9.1860 x 元2)运行维护本钱：C2 = 500 X 12.30 + 300 X 14.4645 X (P/4 3%, 20) = 1.5606 X 105tc 总本钱：total = G + Q = 9.2016 x IO兀(2)储能工程的全寿命周期收益：1)促进可再生能源消纳的经济收益：4 = 13500 X (88.7999 -

16、25.9648) x (P/Z, 3%, 20) = 1.2620 x 元2)调峰调频收益：12 = 905500 X (P/4,3%,20) = 1.3472 X 107元3)降低备用容量收益：/3 = 44000 X 365 X 0.38 X (P/A, 3%, 20) = 9.0794 X 107元总收益：=A + - + - = L1689 x 108元净现值：NPV = 1.1689 x 108 - 9.2016 x 107 = 2.4870 X 107元9-12某储能电站的工程总规模为24MW/48MWh,规划周期为20年，配置储能电站后 可延缓电网扩容30MWh。假设储能单位功率

17、本钱为60万元/MW,单位容量本钱为170万 元/MWh,年运行费用为86万元，系统单位容量扩建本钱为200万元/MWh,网损电价为0.3 元/kWh。配置储能后，每年提高电网可靠性投资收益15万元，调峰调频收益23万，基准 收益率为8%,配置储能前后的网损见表9-21。试求该工程的净现值。表9-21某日网损情况解:07h89101112131415161718-24h无储能/MW1.29.6111311.513.2128.69.88.491.4配置储能/MW0.889109111167671.0(1)储能工程本钱现值：投资本钱：6 = 24x 60 + 48 x 170 = 6900 (万元

18、)运维本钱：G = 86 x(P/4 8%, 20)= 86 x 9.82 = 844.52 (万元)(2)储能工程收益现值：降低系统网损收益：I】=0.3 x 27.7 x 365 x 1000 x(P/48%, 20)/10000=2978.55(万元)延缓电网升级扩容收益：，2 = 200 x 30 = 6000 (万元)提高电网可靠性投资收益：/3 = 15 x (P/48%,20)= 147.30 (万元)调峰调频收益 =23 x (P/4 8%,20)= 225.86 (万元)(3)储能工程的净现值NPV = A +，2 +，3 + /4 一 C1 一= 1607.19 (万元)9

19、-13在某10kV大工业用户建设100kW储能系统，尖峰电价为0.9824元/kWh,低谷电价为 0.3164元/kWh。采取恒功率放电模式，即低谷充电、尖峰放电，充放电时长各为2h。铅炭 电池和磷酸铁锂电池的技术性能参数见表9-22,其余与计算相关参数见表9-23o试从净现值的角度，分别判断采用铅炭电池和磷酸铁锂电池能否实现盈利（假设降损收益可忽略）。表9-7电池技术性能参数技术参数铅炭电池磷酸铁锂电池能量转换效率（）9095DOD （%）7080服役年限/a1012循环次数/次370042003000-5000每月自放电率（）11.5能量本钱/ （元/kWh）12001400功率本钱/ （

20、元.kW）12002000运维本钱占比（）11.2表9-8其它相关参数参数铅炭电池磷酸铁锂电池基准收益率（io） （%）1010年平均运行天数/天360360Str/kVA550550Str_ess/kVA300300Pes/kW120120Scs/kWh200180C /（元/kVA）380380ser/h8.608.60“5er_ess/h6.004.20（元/kWh）28002800充电时长/h22每月变压器最大需量电价/（元/kWh）4040解：（1）本钱计算1）初始投资本钱计算：铅炭电池：J = （1200 x 100 + 1200 x 200）/10000 = 36.00 万元磷酸

21、铁锂电池：Ci = （2000 X 100+1400 x 180）/10000 = 45.20 万元2）年运行维护本钱计算：铅炭电池：3 = 36.00 X0.01 = 0.36万元磷酸铁锂电池：0.54万元（2）收益计算1）“低储高发”收益:铅炭电池：I1=360 x （2 x 0.9824 X 120/0.9 - 2 x 0.3164 X 120 x 0.9） 6.97 万元磷酸铁锂电池：A = 360 x(2 x 0.9824 x - 2 x 0.3164 x 120 X 0.95)。 6.34 万元2)减少容量费用收益：铅炭电池：/2=380 x (550-300)/10000=9.5

22、0 万元磷酸铁锂电池：/2=380 x (550-300)/10000=9.50 万元3)可靠性收益：铅炭电池:13 = (8.60-6.00) x 2800/10000=0.73 万元 磷酸铁锂电池：/3 = (8.60-4.20) x 2800/10000=1.23 万元 (3)净现值计算：铅灰电池：NPV = 9.50 +(6.97 + 0.73)x (P / 410%, 10卜 56.81 万元磷酸铁锂电池：稗V = 9.50 +(6.34+L23)x(P/A10%/2 卜 61.08 万元综上所述，从净现值的角度，在浙江当前的峰谷电价条件下，10kV大工业用户投资两 种电池均能实现盈

23、利。9-14某动力电池额定容量为400kAh,容量降至额定容量的60%后投入梯次利用，以实 现峰谷套利。假定峰时电价为1.08元/kWh,谷时电价为0.28元/kWh；电池充放电效率为 90%,充放电深度为60%；每经过一次充放电循环，电池容量衰减为原来的99.9%,且容量 到达30%后彻底无法利用。试求：(1)在每天一充一放的使用条件下，退役电池能的最大运行年限。(2)退运电池用于峰谷套利所产生的经济效益。解：(1)由30% = 60%乂0.9994可得。a2994。按每年365天计算，有t = 2994/365 七 8.20 (年)(2)充电总本钱为：Cc = 400 X 60% X 60% x 渭，0.999, x 0.28 X 90% = 34438.70 (元)； 放电总收益为：= 400 x 60% x 60% x Sg?40.999f x 1.08 x 90% = 132835.00 (元)；故总效益为：Stotal =Sf-Cc = 132835.00 - 34438.70 = 98396.30 （元）。