中國儲能網(wǎng)訊：文/汪菲娜，上海電力設(shè)計院有限公司，價值工程
儲能技術(shù)是推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)、能源互聯(lián)網(wǎng)、可再生能源接入、分布式發(fā)電、微網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)、電動汽車發(fā)展、加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和增強(qiáng)電網(wǎng)優(yōu)化配置必不可少的支撐技術(shù)之一，不但可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理、消除峰谷差和平滑負(fù)荷，而且可以提高電力設(shè)備運(yùn)行效率、降低供電成本，還可以作為促進(jìn)可再生能源應(yīng)用、提高電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動的一種手段；此外儲能技術(shù)還可以協(xié)助系統(tǒng)在災(zāi)害事故后重新啟動與快速恢復(fù)，提高系統(tǒng)的自愈能力。
根據(jù)電能轉(zhuǎn)化后的形態(tài)，可以將儲能分為電化學(xué)、機(jī)械、電磁、相變儲能四大類。電化學(xué)儲能主要指電池儲能，主要有鋰離子電池、鉛酸電池、液流電池和鈉硫電池四種類型。根據(jù)統(tǒng)計，截止2019年底，全球已投運(yùn)的電化學(xué)儲能項目9520.5MW，其中，鋰離子電池的累計裝機(jī)規(guī)模最大，為8453.9MW，所占比重88.8%。2019 年，全球新增投運(yùn)電化學(xué)儲能項目2895.1MW，其中，鋰離子電池裝機(jī)規(guī)模最大，為2739.4MW，比重為94.6%。從我國電化學(xué)儲能項目建設(shè)情況看，截至2019年底，我國已投運(yùn)電化學(xué)儲能項目的累計裝機(jī)規(guī)模為1709.6MW，鋰離子電池裝機(jī)1378.3MW，占電化學(xué)儲能項目的80.6%。由此可以看出，在電化學(xué)儲能項目建設(shè)中，鋰電項目占據(jù)絕對領(lǐng)先地位，且增長勢頭依然強(qiáng)勁。本文主要對電化學(xué)儲能，特別是鋰離子電池項目的投資構(gòu)成及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析。
1 儲能項目投資構(gòu)成分析
儲能電站核心設(shè)備為儲能電池及其管理系統(tǒng)（BMS）和能力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（EMS），通常采用集裝箱布置方式，設(shè)備主要包括電池系統(tǒng)集裝箱、功率變換系統(tǒng)（PCS）、箱逆變一體機(jī)、EMS 系統(tǒng)、儲能場區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、儲能場區(qū)照明動力系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、及相應(yīng)的電纜及接地。對應(yīng)的建筑工程主要包括儲能集裝箱基礎(chǔ)、箱逆變一體機(jī)基礎(chǔ)、箱變基礎(chǔ)、綜合樓、儲能場區(qū)道路工程等。
儲能電站投資主要包括設(shè)備購置費(fèi)、安裝工程費(fèi)、建筑工程費(fèi)、其他費(fèi)用、基本預(yù)備費(fèi)，選擇典型儲能項目進(jìn)行投資分析，項目投資如表1所示。
儲能項目1 位于張北地區(qū)，項目總?cè)萘繛?5MWh，包含27MWh 鋰電池系統(tǒng)和8MWh 全釩液流電池，項目投資僅包含儲能場部分。
儲能項目2 位于青海地區(qū)，總?cè)萘繛?00MWh，采用2.5MWh 電池系統(tǒng)集裝箱，項目包含110kV 升壓站一座，建設(shè)50MVA主變2臺。
儲能項目3 位于青海地區(qū)，總?cè)萘繛?04MWh，采用2MWh電池系統(tǒng)集裝箱，項目包含110kV 升壓站一座，建設(shè)63MVA主變2臺。
排除升壓站投資影響，項目的工程投資概算如表2所示。
儲能項目1包含全釩液流電池，全釩液流電池設(shè)備價格約為鋰電池價格的2倍，因此該項目的單位投資較高，為2.71元/Wh。儲能項目2儲能場區(qū)部分單位投資為1.43元/Wh。儲能項目3儲能場區(qū)部分單位投資為1.64元/Wh。
2 儲能項目經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
針對儲能場區(qū)部分投資進(jìn)行詳細(xì)的費(fèi)用劃分和分析，結(jié)果如表3所示。
由于設(shè)備基礎(chǔ)總投資較小，表3 不能很好地反映設(shè)備基礎(chǔ)的造價指標(biāo)，根據(jù)設(shè)計工程量，對單個設(shè)備基礎(chǔ)投資進(jìn)行分析。
電池系統(tǒng)、箱變、箱逆變一體機(jī)均采用集裝箱形式，不同項目儲能電池集裝箱、儲能場區(qū)箱變基礎(chǔ)和箱逆變一體機(jī)基礎(chǔ)，單個基礎(chǔ)的工程量是相同的，根據(jù)張北地區(qū)和青海地區(qū)不同的價格水平，計算出單個設(shè)備基礎(chǔ)的造價指標(biāo)如表4所示。
3 儲能項目造價影響因素分析
由表2和表3可以看出：
儲能項目1包含全釩液流電池，全釩液流電池設(shè)備價格約為鋰電池價格的2倍，因此該項目的單位投資較高，為2.71元/Wh。項目設(shè)備購置費(fèi)占78.82%，電纜及接地等材料購置費(fèi)占2.91%，安裝工程費(fèi)占0.92%，建筑工程費(fèi)占6.27%。其他費(fèi)用和基本預(yù)備費(fèi)占比11.08%。
儲能項目2儲能場區(qū)部分單位投資為1.43元/Wh。項目設(shè)備購置費(fèi)占84.8%，電纜及接地等材料購置費(fèi)占1.9%，安裝工程費(fèi)占1%，建筑工程費(fèi)占4.3%。其他費(fèi)用和基本預(yù)備費(fèi)占比8.1%。
儲能項目3儲能場區(qū)部分單位投資為1.64元/Wh。項目設(shè)備購置費(fèi)占89.1%，電纜及接地等材料購置費(fèi)占0.7%，安裝工程費(fèi)占0.6%，建筑工程費(fèi)占3.8%。其他費(fèi)用和基本預(yù)備費(fèi)占比5.8%。
電池儲能系統(tǒng)的設(shè)備購置費(fèi)占總投資的78~89%。且項目的容量越大，設(shè)備購置費(fèi)所占的比重就越大。因此，影響儲能項目投資的主要因素是電池儲能系統(tǒng)的設(shè)備購置費(fèi)。
電池儲能系統(tǒng)的設(shè)備包括儲能電池、箱逆變一體機(jī)、箱變、PCS、EMS 等，以上三個儲能項目電池儲能系統(tǒng)設(shè)備購置費(fèi)指標(biāo)如表5所示。由表5可知，在電池儲能系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)集裝箱的設(shè)備單價對整個電池儲能系統(tǒng)的投資起決定性作用。
儲能項目1包含鋰電池和全釩液流電池，電池單價分別為1.5 元/Wh 和3 元/Wh，項目電池投資指標(biāo)為1.87元/Wh，電池儲能系統(tǒng)中其他設(shè)備投資指標(biāo)為0.25 元/Wh，合計電池儲能系統(tǒng)投資指標(biāo)為2.12 元/Wh。由表1 可知，項目整體靜態(tài)投資指標(biāo)為2.71 元/Wh，除電池儲能系統(tǒng)外投資指標(biāo)為0.59 元/Wh。這是由于項目整體規(guī)模較小，導(dǎo)致建筑工程費(fèi)、其他費(fèi)用單位投資占比較大。
儲能項目2采用2.5MWh 電池系統(tǒng)集裝箱，電池系統(tǒng)集裝箱單價為1.05 元/Wh，電池儲能系統(tǒng)除電池系統(tǒng)集裝箱外其他設(shè)備投資指標(biāo)為0.16 元/Wh，合計電池儲能系統(tǒng)投資指標(biāo)為1.21 元/Wh。由表1所知，項目整體靜態(tài)投資指標(biāo)為1.54 元/Wh，除電池儲能系統(tǒng)外投資指標(biāo)為0.33元/Wh。
儲能項目3采用2.0MWh 電池系統(tǒng)集裝箱，電池價格為1.35元/Wh。電池儲能系統(tǒng)除電池系統(tǒng)集裝箱外其他設(shè)備投資指標(biāo)為0.11 元/Wh，合計電池儲能系統(tǒng)投資指標(biāo)為1.46元/Wh。由表1所知，項目整體靜態(tài)投資指標(biāo)為1.69元/Wh，除電池儲能系統(tǒng)外投資指標(biāo)為0.23 元/Wh。詳見表6。
通過以上分析可知，儲能項目投資最重要的影響因素是電池儲能系統(tǒng)的設(shè)備購置費(fèi)，而其中，電池集裝箱的設(shè)備購置費(fèi)是決定性影響因素。在確定了項目的規(guī)模和電池單價后，根據(jù)表6，能大致推算出項目的整體單位投資指標(biāo)。項目規(guī)模在35MWh 左右時，在電池單價基礎(chǔ)上加上0.85 元/Wh 即為項目儲能場區(qū)整體單位投資；項目規(guī)模在200MWh左右時，在電池單價基礎(chǔ)上加上0.5元/Wh 即為項目儲能場區(qū)整體單位投資；項目規(guī)模在500MWh 左右時，在電池單價基礎(chǔ)上加上0.35 元/Wh，即為項目儲能場區(qū)整體單位投資。
4 儲能項目造價管控重心及價格趨勢
在電池儲能系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)集裝箱的設(shè)備單價對整個電池儲能系統(tǒng)的投資起決定性作用，確定了電池系統(tǒng)的設(shè)備價格，即可大致推算出項目的整體造價水平。因此，在儲能項目前期的可研和初設(shè)階段，需要和設(shè)計部門及業(yè)主方進(jìn)行充分的溝通，通過廠家詢價的方式明確具體項目的電池價格，以便更好地進(jìn)行設(shè)計概算的編制工作。
隨著儲能電池需求的擴(kuò)大，以及新能源汽車市場規(guī)模的不斷擴(kuò)大，近年來我國鋰電池產(chǎn)量規(guī)模逐年擴(kuò)大。2020年，我國鋰離子電池產(chǎn)量達(dá)188.45 億只，同比增長19.87%。隨著鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈的逐漸完善，2013-2020 年全球鋰離子電池組平均價格不斷下降，由2013 年的668 美元/千瓦時下降至2020 年的137 美元/千瓦時，8 年間下降了79%。這一成本的下降是由于鋰離子電池規(guī)?；a(chǎn)所帶來的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益及沿用新的高能量密度正極材料所實現(xiàn)的。
有研究表明，鋰離子電池制造業(yè)的學(xué)習(xí)速率是18%，這意味著每當(dāng)鋰離子電池累計生產(chǎn)量翻一番時，鋰離子電池價格將會下降18%。按照這一學(xué)習(xí)速率，至2024年，鋰離子電池組的價格將低于100美元/kWh。為了使價格下降到上述水平，鋰離子電池行業(yè)須繼續(xù)選擇采用高能量密度的正負(fù)極材料，并降低電池原材料成本。與此同時，采用新的制造技術(shù)也會更加節(jié)省能源、原材料與空間。因此，在今后的儲能項目投資概算編制過程中，及時了解儲能電池的價格變化趨勢有利于提高投資概算的準(zhǔn)確性，充分反映儲能市場的造價水平。
