風力發(fā)電作為新能源的第一大發(fā)電主力，面臨著一大瓶頸就是棄風限電問題。儲能就是伴隨新能源快速發(fā)展的契機下，由于其能改善電能質(zhì)量，吸納棄風棄光電量的優(yōu)勢得到新能源業(yè)內(nèi)的重視，電力投資企業(yè)、電網(wǎng)公司等對儲能電站的關注也達到了空前熱度。但是儲能作為新能源發(fā)展的支撐技術，現(xiàn)階段由于其高成本及相關技術水平的不完善，仍舊未進入商業(yè)化發(fā)展。政府、投資主體、社會、研究機構(gòu)都非常關注儲能現(xiàn)階段發(fā)展的經(jīng)濟性。目前國內(nèi)有對風電場儲能電站的經(jīng)濟性研究缺乏針對性和具體性，本文就是基于這種需求，以全國風電四類電價區(qū)作為基礎，全面分析儲能與風電結(jié)合的收益情況，并分析相關經(jīng)濟性數(shù)據(jù)，給出建議。
1 儲能系統(tǒng)投資成本
1.1 儲能電池的成本
將目前儲能電站這幾種主流電池類型的成本壽命參數(shù)匯總整理見表1所示。鉛碳電池的循環(huán)次數(shù)、度電成本、能量效率、安全性等指標較為優(yōu)秀，但是存在一定的環(huán)境風險;鋰電池的能量密度大、能效效率高、資源豐富，適用于大規(guī)模的儲能應用，缺點是度電成本高、存在報廢污染問題。全釩液流電池的循環(huán)次數(shù)最高，可以達到風電的全壽命周期不更換電池，但是其受技術發(fā)展限制，目前成本較高、占地面積大，僅限于研究示范項目應用;鈉硫電池的系統(tǒng)成本高，但有時是制備工藝簡單，電站運行基本免維護?？傮w看，儲能電站以鋰電池和鉛碳電池占有絕對比例，更適宜現(xiàn)階段在我國的應用。
表1 幾種主要儲能電池成本及參數(shù)
1.2 儲能電站的成本構(gòu)成
儲能系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括電池單元，電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)，中央控制系統(tǒng)。儲能系統(tǒng)由儲能變流器(PCS)、蓄電池儲能單元、蓄電池管理系統(tǒng)(BMS)和預裝式集裝箱組成。各單元投資比例如圖1：
圖1 儲能電站投資成本構(gòu)成圖
2 風電場儲能電站經(jīng)濟性分析前置工作
2.1 問題的提出
針對風電產(chǎn)儲能電站項目及投資者及政策制定以及相關方關注的方面，總結(jié)出幾個問題，作為本文主要解決的問題，一共有三個方面：
(1)不考慮限電的情況下，風電場在2018年的風力發(fā)電標桿電價下的收益如何?
(2)在限電10%情況下，風電場在2018年的風力發(fā)電標桿電價下的收益如何?
(3)風電場加入儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性提高還是降低?相差多少?
2.2 測算條件
a.風電年可利用小時數(shù)按照資源情況結(jié)合項目庫情況整理取值;
b.容量配置：風電場規(guī)模為50MW;
c.儲能發(fā)電：四類電價區(qū)均按照10%限電量配置相應容量儲能系統(tǒng);
d.所限電量全部為儲能系統(tǒng)充電;
e.儲能系統(tǒng)發(fā)電量按照當?shù)仫L力發(fā)電標桿上網(wǎng)電價上網(wǎng);
f. 電池在風電場運營周期更換一次。
2.3 電價
本文按照2018年的新建陸上風電場標桿電價(見表2)進行風電滿發(fā)收益的測算。
表2風電標桿電價表
3 Ⅰ類電價區(qū)測算
根據(jù)風資源情況分析，結(jié)合對120多個已有項目的數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計，Ⅰ類電價區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2600h——3100h之間。發(fā)電量的估算：按照均值2600h測算容量;50MW的單個風電場項目，估算年發(fā)電量為130000MWh;儲能年發(fā)電量=130000MWh×10%=13000MWh(10%的限電量用來儲能);通過測算，結(jié)果匯總?cè)绫?所示：
表3 Ⅰ類電價區(qū)經(jīng)濟指標測算匯總
注：投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值，限電量為風電滿發(fā)的10%
投資在7000元/kW時，風電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在4.43%-9.55%之間，全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在5.48%-7.43%之間，投資回收期(所得稅前)在11.06-12.85年之間;投資在9000元/kW時，風電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在-2.97%-3.08%之間，全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在3.07%-4.96%之間，投資回收期13.41-15.90年之間。整體而言，在Ⅰ類電價區(qū)，有少部分資源較好的地區(qū)，風電場儲能電站的全投資內(nèi)部收益率大于8%，可以達到行業(yè)基準收益要求。
目前的成本和電價條件下，從測算的經(jīng)濟性角度出發(fā)，經(jīng)濟性欠佳;投資成本越低、資源越好，加儲能系統(tǒng)對收益的影響越大。
4 Ⅱ類電價區(qū)測算
?、蝾愲妰r區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2300h-2900h之間。通過測算，經(jīng)濟性指標匯總結(jié)果匯總?cè)绫?所示：
表4Ⅱ類電價區(qū)經(jīng)濟指標測算匯總
注：投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值，限電量為風電滿發(fā)的10%
目前的成本和電價條件下，Ⅱ類電價區(qū)的風電場儲能電站經(jīng)濟性欠佳;儲能對投資、資源比較敏感;投資較高時，是否增加儲能對總體收益的影響相對小。
5 Ⅲ類電價區(qū)測算
Ⅲ類電價區(qū)的滿發(fā)小時數(shù)在2200h-2800h之間，經(jīng)過測算，其相關經(jīng)濟性指標參數(shù)結(jié)果匯總?cè)绫?所示：
表5 Ⅲ類電價區(qū)經(jīng)濟指標測算匯總
注：投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值，限電量為風電滿發(fā)的10%
投資在7000元/kW時，風電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在7.78%-16.27%之間，全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在6.76%-9.73%之間，投資回收期 (所得稅前)在9.47-11.63年之間;投資在9000元/kW時，風電場儲能電站的自有資金內(nèi)部收益率范圍在0.45%-8.28%之間，全部投資內(nèi)部收益率(所得稅前)在4.13%-6.96%之間，投資回收期12.26-14.41年之間。
在能控制總成本的條件下，加入儲能設備有些資源區(qū)是可以滿足全投資8%收益率、資本金12%的要求的;通過數(shù)據(jù)對比，Ⅲ類電價區(qū)的收益情況要好于Ⅰ類電價區(qū)和Ⅱ類電價區(qū)。
(1)資源越好，相差越大，投資越高，相差越小;
(2)說明在能控制總成本的條件下，加入儲能設備有些資源區(qū)是可以滿足全投資8%收益率、資本金12%的要求的。
6 Ⅳ類電價區(qū)
?、纛愲妰r區(qū)的25年平均滿發(fā)小時數(shù)為1700h-2300h。經(jīng)計算經(jīng)濟性指標參數(shù)結(jié)果匯總?cè)绫?所示：
表6 Ⅳ類電價區(qū)經(jīng)濟指標測算匯總
注：投資回收期、全部投資內(nèi)部收益率為所得稅稅前值，限電量為風電滿發(fā)的10%
?、纛悈^(qū)成本越高，加入儲能引起的收益下降越小;儲能的應用范圍在Ⅳ類區(qū)變大;投資較高時，是否增加儲能對總體收益的影響相對小。
7 結(jié)果對比分析
我們將各類電價區(qū)的全投資內(nèi)部收益率(稅前)指標放在一起進行對比分析，見表7所示：
表7 四類電價去收益對比表
通過分析可以得出，儲能項目試點可以考慮在除Ⅰ類區(qū)外的風資源較好、成本較低的地區(qū)。收益率全投資可以達到8%;找風電場投資相對較低的電站配建儲能。
在10%限電的情況下加儲能全投資內(nèi)部收益率(稅前)下降對比如表8所示：
表8風電10%限電加儲能引起收益下降值
可以看出，Ⅳ類區(qū)限電后是否加儲能對收益影響相對較小，更適合配建儲能電站。
8 結(jié)論
通過測算分析，可以得出如下結(jié)論：
(1)風電場儲能電站項目總體經(jīng)濟性欠佳，不能給風電場帶來更多收益，但隨著技術進步成本下降，未來可能會利用儲能系統(tǒng)有效緩解現(xiàn)階段限電帶來的影響;
(2)儲能項目試點可以考慮在除Ⅰ類區(qū)外的風資源較好、成本較低的地區(qū);
(3)Ⅳ類區(qū)限電后是否加儲能對收益影響相對較小、適合試點的地區(qū);
(4)如果管理方法先進，有效控制成本，可以考慮加入儲能設備進行示范。
儲能系統(tǒng)市場雖然有逐漸擴大的現(xiàn)象，現(xiàn)階段系統(tǒng)成本仍高，補助機制尚未完善，難以形成真正的商業(yè)化市場。目前的合作模式有風電企業(yè)自建儲能設備，或儲能電池廠家自建儲能設備，風電場從儲能廠家購電再上網(wǎng)。風電投資企業(yè)與儲能電池廠家需探索更多合作模式，實現(xiàn)項目盈利。
