導讀
7月2日，國家發改委發佈的《關於創新和完善促進綠色發展價格機制的意見》(以下簡稱《意見》)提出，擴大高峰、低谷電價價差和浮動幅度，引導用戶錯峰用電。儲能行業利用峰谷價差套利的這一商業盈利模式獲得了國家層面的肯定，用戶側儲能朝著商業化發展的道路邁進了一大步。本文將就用戶側電池儲能系統的應用模式和峰谷價差套利模式的經濟性進行淺析。
用戶側電池儲能應用模式
在用戶側安裝電池儲能系統有常見的3種應用模式，分別是離網型自發自用系統、併網型負荷+儲能系統和併網型光伏+儲能系統。其常見用戶類型包括無電人口居民用戶、學校和政府機關、一般工商業用戶、大工業用戶等。
圖：儲能集裝箱（來源於網絡）
（1）離網型自發自用系統是一個獨立的解決方案，適用於沒有併網或併網電力不穩定地區，重點解決無電區人口用電和海島供電問題，安裝儲能裝置用以保障用戶供電的持續性，減少高成本低負載的線路建設投資。
（2）併網型負荷+儲能系統是指單純通過儲能電池的充放電過程調節用戶用電曲線，實現削峰填谷的電池儲能系統。從用戶價值角度講，可通過峰谷價差實現套利、減少用戶配電變壓配置容量和負載損耗、降低停電損失。第3節將重點探討該應用模式的經濟性。
（3）併網型光伏+儲能系統在光伏發電基礎上使用儲能電池作為機動資源，提升自用比例。在光伏發電量多於系統消納時，儲存盈餘電量，並在光伏發電量不足時放電。過濾光伏發電的波動性，提升用電質量和可靠性。通過建立適當的能源調度模型，進行更為高效的削峰填谷。
▐ 用戶側電池儲能市場研究
近年來，為推進我國儲能技術朝著商業化應用發展，國家出臺了多項政策。從現有政策解讀可知，雖然國家鼓勵在用戶側建設分佈式儲能系統，但我國南方區域暫未出臺針對用戶側電池儲能的充放電標杆電價、容量補貼細則、充放電補貼細則、用戶容量費抵扣細則等；配用電側的電力現貨市場和用戶側參與輔助服務市場等方面的市場機制尚未真正建立，用戶側投資建設的儲能在此外部環境下僅能通過削峰填谷, 從峰谷電價差中套利。
圖：儲能應用於削峰填谷（圖表信息來源於網絡）
目前，全國用電大省的峰谷價差區間為0.4-0.9元/kWh。據統計，2017年全社會用電量排名前二的省份是廣東和江蘇，用電量分別為5958.97億千瓦時和5807.89億千瓦時。而其峰谷價差均高於0.8元/kWh，為用戶側儲能的峰谷價差套利提供了空間。
▐ 併網型負荷+儲能系統峰谷價差套利算例分析
本節以廣東珠海某企業的用電負荷數據為基礎作併網型負荷+儲能系統峰谷價差套利的算例分析，選用常規的鉛炭電池作為電源分析整個儲能系統的投資回收期。為了簡化分析，此算例假設全部資金由電力用戶直接投放，且不考慮資金時間價值。
（1）儲能電池容量計算
根據企業過去一年每月用電情況，可通過以下公式計算儲能電池需求容量。
儲能電池容量=日均峰時用電量/(充放電深度×電池效率×逆變器效率)
計算結果如下表：
表: 某企業儲能電池容量需求計算（設每週用電6日）
從企業的用電負荷來看，在不同的季節用電行為有較大差別，最大需求容量是最小需求容量的3倍。如果想充分利用儲能設備，儘快收回投資，則應按最小需求容量配置儲能電池（不考慮電池的衰減）。在此算例中，最小需求容量為145kWh，取150kWh作為建設容量。此時電池在一年中各月都滿負荷運行，季差容量利用率為100%。
（2）儲能電池充放電量計算
鉛炭電池的年衰減係數以0.03計算，隨著使用年數i增加，電池容量的剩餘比率降低。
則，當年充電量=電池剩餘容量×年循環次數×DOD電池放電深度×季差容量利用率
當年放電量=當年充電量×電池充放電效率×逆變器效率
珠海市的峰谷電價曲線為兩峰一谷，在保證系統只在谷價時段充電的前提下，電池每日只能循環一次（此處不考慮電池充放電功率問題，假設電池在谷段時間能夠完全充電）。故年循環次數可算得為6x52=312次。
（3）電池儲能系統投資收益測算
電池儲能系統的成本主要包含電池的容量成本、逆變器成本和系統的維護成本。針對鉛炭電池，容量成本為900元/kWh。逆變器成本為600元/kWh。系統維護費用設為5000元/年。
初期建設總成本=建設容量×（電池單位成本+逆變器單位成本）
當年收益=峰價×當年放電量-谷價×當年充電量
以現行的珠海市電壓等級為1-10kV的一般工商業峰谷電價來計算，可得出以下收益測算表。按照國際標準，當電池的容量剩餘比例達80%，壽命終止。
表: 某企業電池儲能系統投資收益測算
通過初步的收益測算可看出，該企業若僅以峰谷差價套利作為唯一盈利點是不能在電池生命週期內（8年）回收成本的。由此可推論，該模式的典型應用場景在經濟效益的角度看，仍然有待提高。
▐ 思考與展望
在現有的儲能技術條件和建設成本束下，用戶側電池儲能系統的造價仍偏高，是否到了大規模推廣應用的拐點值得審慎對待和思考。在儲能成本尚未大幅度降低的情況下，用戶側電池儲能的發展仍有賴於政策的激勵。可從以下四個角度出發，適當調整激勵方式：
（1）進一步加大峰谷電價的實施力度，擴大峰谷價差，擴大執行範圍；
（2）國家通過從可再生能源補貼中設置專項基金的形式, 按照電池儲能系統在電網高峰負荷時段的放電電量進行補貼；
（3）對於建有用戶側電池儲能系統的大用戶, 可適當減免容量費；
（4）完善用戶側參與輔助服務市場等方面的市場機制，將調峰調頻輔助服務、增值服務、現貨交易等市場形式逐步延伸到用戶側。
當然，我們相信，隨著可再生能源的快速發展，在可期的未來，儲能這種有利於提升電力系統運行質量的靈活性資源必將在技術發展、政策支持和成本下降的趨勢下得到廣泛的應用。
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備註：本文提到的儲能電池為電化學儲能電池
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參考文獻
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