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1、山西省独立山西省独立储能政策及收益分析储能政策及收益分析2022年8月 太原山西院1 储能项目发展必要性2 储能技术的发展3 储能项目的成本4 储能项目的收益5 山西省储能项目1 储能项目发展的必要性1.1国家政策的支持国家政策的支持2021年7月15日,国家发改委 国家能源局印发关于加快推动新型储能发展的指导意见(发改能源规20211051号)2021年7月1日,山西能监办关于独立储能和用户可控负荷参与电力响应交易的补充通知(晋监能市场202198号)2021年12月21日,国家能源局印发的电力辅助管理办法、电力并网运行管理规定,储能可在备用、转动惯量、爬坡、电压控制、稳定切机及黑启动等电力
2、辅助服务方面获得收益。2022年5月18日,山西能监办出台的山西电力一次调频市场交易实施细则(试行)。2022年6月10日,山西省电力公司更新了山西省电力现货市场交易实施细则(试运行V12.0)。1 储能项目发展的必要性1.2电网结构的迫切需求电网结构的迫切需求目前,山西省新能源发电产业总装机容量约3200万千瓦,预计“十四五”末装机容量达到8000万千瓦,占山西省总装机容量的约50%。电力系统的波动性和不确定性问题日益严重,电力系统急需大量的灵活性资源及安全稳定措施。在水电资源等灵活性资源相对匮乏的山西省,技术相对成熟的电化学储能电站成为解决上述问题的有效措施。1 储能项目发展的必要性1.3
3、共享储能电站优势共享储能电站优势共享储能电站相对于新能源+储能,布局更加科学和合理。考虑到电网负荷同时率,新能源场站配置的储能大多数时间段都难以在其额定功率下运行,只有少数时段才被满足负荷调用,因此造成了储能资源的极大浪费。共享储能电站相对于新能源+储能,布局更加集中,方便电网公司调度。一个共享储能电站即可实现了多个新能源场站+储能的调频调峰功能,使调度人员原本“一对多”的工作模式,变成了“一对一”的工作模式,方便调度人员调度管理。共享储能电站提供了一种全新的商业模式,通过建设共享储能电站,参照合同能源管理模式和新能源场站合作,既满足了电网公司对新能源技术考核要求,也提高了新能源电站电能质量,
4、同时也减小了新能源场站投资和运营风险,实现了多方共赢2 储能系统的技术发展2.1储能的类型储能的类型根据所用的能量形式,可将储能技术分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能)、电化学储能(铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、锂液流电池、液态金属电池、超级电容器)和热储能(潜热储热、显热储热、化学热储)三类。压缩空气储能成本低、寿命长,安全系数高,但由于受地形限制,需要将压缩空气储存在合适的地下矿井或溶岩下的洞穴中,因此常用于系统调峰。抽水蓄能与压缩空气类似,其放电时间可以从几小时到几天,但同样会受地形制约,建设周期也较长,还会带来一定的生态问题。飞轮、超级电
5、容器和超导磁储能的循环使用寿命和效率、功率和响应时间都很好,无污染、维护较简单,但比能量较低,属于典型的功率型储能。电化学储能可以同时向系统提供有功和无功支撑,因此对于复杂电力系统的控制具有非常重要的作用。2 储能系统的技术发展2.2电化学储能的分类电化学储能的分类类型锂电池熔融盐电池液流电池铅酸电池燃料电池超级电容器分类磷酸鉄锂电池三元锂电池钠硫电池全钒电池锌溴电池普通铅酸电池铅炭电池普通胶体电池管式胶体电池质子交换膜燃料电池或甲醇燃料电池超级电容器能量密度110Wh/kg165Wh/kg160Wh/kg25Wh/kg70Wh/kg35Wh/kg60Wh/kg40Wh/kg45Wh/kg1升
6、燃料1度电或1公斤甲醇(溶液)1.5度电5Wh/kg充电次数寿命5000-6000次5000次2500次13000次6000次500次1500次700次1000次10000次50000次充放电效率90.0%90.0%87.5%75.0%73.0%85.0%90.0%86.0%88%燃料效率50%95%2 储能系统的技术发展2.1电化学储能的分类电化学储能的分类大倍率放电性能3C放电4C放电可3C放电可以可以影响寿命24C放电影响寿命3C放电5秒5倍额定功率可以过冲与过放电可深充深放可深充深放不能过充过放;过度充电时很危险不影响不影响过充过放会影响寿命过充过放会影响寿命过充过放会影响寿命过充过放
7、会影响寿命不影响充放电时间短温度要求常温工作,高低温性能均好性能差常温工作,-2045仍能工作必须保证300350的工作温度常温工作,低温时液体电解液影响性能常温工作,低温时液体电解液影响性能常温工作,高温加速失效常温工作常温工作,高温性能较好常温工作,高温性能优常温工作常温工作环境影响小小中(无污染有安全要求)五氧化二钒有毒小大(铅、酸有污染)大(铅、酸有污染)大(铅、酸有污染)使用前期有酸雾大(铅、酸有污染)无污染无污染安全性起火临界温度高,安全性能好起火临界温度低金属钠有安全要求无无酸液腐蚀酸液腐蚀酸液腐蚀酸液腐蚀燃料储存安全等级高无2 储能系统的技术发展2.1电化学储能的分类电化学储能
8、的分类技术及成熟度美国A123、深圳比亚迪、ATL三星SDI、LG为代表国外以日本NGK公司最成熟,中国科学院上海硅酸盐研究所推出单体电池原型产品技术成熟度不够,首先由日本住友电工SEI开发,因资源限制放弃,北京普能世纪科技公司收购了钒电池研究全球第一的加拿大VRB Power Systems公司,国内还有大连化物所、北京金能、承德万力通、上海林洋等公司研究美国ZBB,国内大连化物所,芜湖美能(美国Ensync)历史悠久成熟,厂家众多技术成熟度中等,国内南都、圣阳、双登、华富技术成熟度高,国内南都、双登、华富、理士技术成熟度高,国内双登、南都、华富、理士技术成熟度不够,国内大连物化所、清华大学
9、、上海神力、北京富原、北京氢璞创能为代表技术成熟度中等,国内双登其它缺点 成本略高需要单独柴油机维持电网断电时电池的工作温度1、温度超过45度易沉淀堵塞管道,电堆报废。2、石墨板2个月维修一次,否则电堆报废寿命受隔膜影响大 1、需要定期定量添加燃料,更换过滤网,维护成本高;2、不能储存电能存储电能时间短3 储能系统的成本投资成本投资成本电化学磷酸铁锂储能系统主要包含电池集装箱、PCS集装箱、35kV配电装置、SVG、集控楼及配套升压站。目前0.5C系统,工程造价含升压站约2-2.5元/Wh。1C系统,工程造价含升压站约2.6-3元/Wh。4 山西独立储能项目的收益 以山西某以山西某300MW/
10、300MWh的独立共享储能电站为例,介绍山西独立储能的独立共享储能电站为例,介绍山西独立储能项目的收益项目的收益。4.1成本类基础数据1)静态投资:79000万元,动态投资80000万元。2)资金来源:本工程注册资本金20%,其余80%由银行贷款解决。3)项目的还款原则按本金等额还款,取15年(含建设期),长期贷款利率4.65%,一年计息4次,短期贷款利率4.35%。4)本项目的运营年限取20年,前5 年质保,从第6年至第15 年分批更换电池,10 年更换一轮。前5 年更换费用按1 元/Wh 计算;后5 年不更换电池。电池更换费用按0.8元/Wh 计算,更换费用24000 万元,平均分摊到第6
11、-15 年中。固定资产形成率95%,折旧年限取15 年。固定资产形成率95%,折旧年限取15年,残值5%。4 山西独立储能项目的收益4.1成本类基础数据5)保险费率0.25%,大修理费率综合按0.3%计列。6)现金、应付账款等周转次数取12次/年。7)铺底流动资金占总流动资金的30%。8)公积金取10%,所得税率25%。9)定员5人,年人均工资10万元,福利费系数60%。10)成本用电成本:储能系统效率按85%,日损耗39000 度电,损耗的结算电价0.332 元/kWh(依据山西省电力现货市场交易实施细则(试行);11)项目工期:6个月。4 山西独立储能项目的收益4.2 现货期间市场交易相关
12、政策:现货期间参与山西电力市场现货交易,执行山西省电力现货市场交易实施细则(试运行V12.0)。政策背景:山西属于国内首批8 个电力现货交易示范省份之一,从2018 年底就开始电力现货市场交易,2019、2020 年分别运行了3 个月,从2021 年4 月1 日至今,一直执行现货交易政策,是现货交易运行时间最长的试点省份。通过几年的运行,山西省现货交易市场已逐渐成熟,山西省电力现货市场交易实施细则已出版至12 版,政策基本趋于稳定。其中明确了独立储能参与现货交易的细则。2021 年4 月,国家又新增了6 个省份进行电力现货市场交易改革。2022 年3月,山东省三个独立储能项目已实际参与到山东省
13、电力现货市场交易中。广东省也明确2022 全年执行现货交易。可见,现货交易已经成为必然趋势。4 山西独立储能项目的收益4.2 现货期间市场交易测算基础数据:1)山西省2021 年4 月1 日-2021 年12月31 日共277 天实际出清价格。2)为了避免满容量充放对电池寿命的损害。同时预留部分容量做一次调频,充电容量按90%,即270MWh 考虑;放电容量,考虑15%的损耗,按230MWh 考虑。3)预留的10%的容量,即30MWh 的容量,可保障参与一次调频12MW 的储能连续运行2.5 小时(分钟级即可满足),完全可以满足一次调频的需求,一次调频基本不占用储能系统的容量。4)根据工程测算
14、的度电成本为0.35 元/KWh,模拟测算按预估峰谷差高于0.4 元/KWh 时参与现货交易。4 山西独立储能项目的收益4.2 现货期间市场交易测算基础数据:5)实际出清96 个节点,每15 分钟出清一次价格。为避免100%的准确,本项目容量300MW/300MWh,测算按以下几种策略充放电(从优到劣):按额定功率,每次充放15 分钟,间断充放,共充放1小时;按额定功率,每次连续充放1 小时,共充放1 小时;按50%额定功率,每次充放1 小时,共充放2 小时。4 山西独立储能项目的收益4.2 现货期间市场交易现货收益:本项目测算按可靠性最高的第三种情况考虑,即年收益按本项目测算按可靠性最高的第
15、三种情况考虑,即年收益按34343434万万元计算。元计算。运营策略峰谷平均差价(元)充放次数9个月收益(万元)全年收益(万元)策略可靠性1C+15分钟充放电0.776低1C+1小时充放电0.772高0.5C+2小时充放电0.745最高4 山西独立储能项目的收益4.2 现货期间市场交易峰谷差趋势预测:目前山西省新能源装机容量占总装机容量的31%。根据山西省电力系统十四五及远期规划,到十四五末,新能源装机规模达到9000 万千瓦,占总装机容量的50%以上。远期规划新能源装机容量的比例会进一步扩大,造成山西电网的不稳定性进一步扩大。
16、另外,山西省用电负荷增加缓慢,造成供需不平衡进一步扩大。两个方面分析,未来现货交易的峰谷次数、价差会进一步扩大,预计现货交易收益未来会一直向好。4 山西独立储能项目的收益4.3 辅助服务(一次调频)4.3.1相关政策:执行2022 年5 月18 日,山西能监办出台的山西电力一次调频市场交易实施细则(试行)。4.3.2政策必要性分析:山西省做为新能源装机大省,到十四五末,新能源装机容量会达到9000 万千瓦,完全可以满足山西省的用电负荷需求。以新能源为主体的新型电力系统在山西省更为明显,这就需要大量的性能优质的一次调频资源做支撑。而大型独立储能电站是保障新型电力系统安全可靠、灵活高效的必不可少的
17、组成部分。所以一次调频的政策会一直持续下去。4.3.3参与一次调频辅助服务年收益为:12MW800 次300 天5 元/MW5.5=7920 万元。4 山西独立储能项目的收益4.3 辅助服务(一次调频)公式中最大的变数是收益补贴的变化,故本项目测算按补贴逐年递减的方式:1-5年6-10年11-15年16-20年价格(元/MW)6543每年收益(万元)95047920633647524 山西独立储能项目的收益4.4 现货期间参与响应交易相关政策:现货期间同时参与响应交易收益,执行,山西独立储能和用户可控负荷参与电力调峰市场交易实施细则(试行)(晋监能202014号)、山西能源监管办关于独立储能和
18、用户可控负荷参与电力响应交易的补充通知(晋监能市场202198号)。独立储能和用户可控负荷参与电网高峰时段的响应交易,在电网出现电力上旋备用容量不足时,依据山西独立储能和用户可控负荷参与电力调峰市场交易实施细则,参与响应交易的申报价格按照0600元/MWh执行。若每天0.5次调用,参考现货交易计算规则,年收益约为600万元。考虑储能电站参与响应交易的时段与现货交易有重叠,暂不考虑这部分收益。4 山西独立储能项目的收益4.5其他潜在收益相关政策:根据国家能源局2021年12月21日印发的电力辅助管理办法储能未来还可在有功平衡服务、无功平衡服务和事故应急及回复服务方面获得收益。有功平衡服务主要包括
19、二次调频、备用、转动惯量、爬坡等电力辅助服务;无功平衡服务主要指电压控制服务;事故应急及回复服务主要包括稳定切机、稳定切负荷及黑启动服务。4 山西独立储能项目的收益4.7财务评价评价依据:参考国家能源局发布DL/T 5435-2019火力发电工程经济评价导则。财务评价程序采用电力规划设计总院编制的火力发电工程经济评价软件。并在此基础上根据储能电站的特性进行了修订。4 山西独立储能项目的收益4.7财务评价1装机容量MW300.00 2项目总投资万元800006建设期利息万元962.13 7流动资金万元900.00 8销售收入总额(不含增值税)万元186938.05 9总成本费用万元150737.
20、00 10销售税金附加总额万元1667.59 11利润总额万元34533.46 16项目投资财务内部收益率(所得税前)%7.47 17项目投资财务内部收益率(所得税后)%5.89 18项目投资财务净现值(所得税前)万元13277.44 4 山西独立储能项目的收益4.7财务评价19项目投资财务净现值(所得税后)万元10685.87 20资本金财务内部收益率%12.27 21资本金财务净现值万元3711.57 22总投资收益率(ROI)%3.78 23投资利税率%2.31 24项目资本金净利润率(ROE)%7.93 25资产负债率(最大值)%80.00 4 山西独立储能项目的收益4.6敏感性分析分
21、别对建设投资、一次调频次数和现货期间市场交易价差进行敏感性分析,得到结果如下表所示,可知建设投资最为敏感,依次为一次调频次数和现货期间市场交易价差。4 山西独立储能项目的收益4.6敏感性分析敏感度系数和临界点分析表方案类型变化幅度项目投资财务内部收益率(所得税前)(%)敏感度系数临界点基本方案7.47 建设投资变化分析(%)-20.00 11.18-2.49 18.98-10.00 9.14-2.23-5.00 8.26-2.13 0.00 7.47 0.00 5.00 6.74-1.95 10.00 6.07-1.87 20.00 4.88-1.73 其他收入1产量变化分析(%)-20.00
22、 6.16 0.87-37.65-10.00 6.82 0.86-5.00 7.15 0.86 0.00 7.47 0.00 5.00 7.79 0.85 10.00 8.10 0.84 20.00 8.72 0.83 15.00 8.41 0.84 其他收入2单价变化分析(%)-20.00 4.50 1.99-16.67-10.00 6.00 1.97-5.00 6.74 1.96 0.00 7.47 0.00 5.00 8.19 1.94 10.00 8.91 1.92 20.00 10.32 1.91 5 山西独立储能项目现状及预测5.1 现状v截至2021年末,山西省已经在各市发改委备
23、案项目约74个。v2021年11月,山西省首批“新能源+储能”试点示范项目15个。v目前,山西省内华电、华能、格盟、大唐均有独立储能项目完成了前期可研,正在稳步推进。5.2 预测v日前,2021年山东省规划的独立储能项目已参与山东省现货市场交易试运行。v初步判断其它省份独立储能将参考山西省独立储能的运营模式,即现货交易+辅助服务。v目前,全国范围内唯有山西省在电力现货交易及储能辅助服务方面的市场、技术及经验最成熟v随着政策的明朗,储能高收益将更加向好,各大电力投资公司也将迅速介入投资,会进一步加速储能项目的落地。v2022年必成为山西省独立储能的爆发年,也将成为全国范围内独立储能项目的标杆!v山西省独立储能的暴利期约3-5年,随后会进入相对平稳的发展过渡期。谢谢 Thanks!地址:中国山西省太原市迎泽区迎泽大街255号 邮编:030000电话: 传真:Add:No.255 Yingze Street,Yingze District,Taiyuan City,Shanxi Province,China Tel:+86 351 8232 000 Fax:+86 351 4043 561 郑建斌