電池儲能站主要設備安裝費用研究

摘要：電池儲能站在削峰填谷、改善電能質量、配合新能源接入等方面具有重要作用，但電池儲能站的計價依據卻并不完善。分析了電池儲能站的主要設備，對儲能電池組和能量轉換系統安裝的人工費、材料費和機械費和綜合費用分別進行了測算，為電池儲能站的投資和造價管理提供了依據。

關鍵詞：電池儲能；新能源；安裝費用

中圖分類號：F81 文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）18-0327-02

引言

隨著能源和環境問題的日益嚴重，中國乃至世界范圍內對風能、太陽能等新能源的大規模利用進入了一個全新的發展時期。儲能技術在電網側能削峰填谷，提高電網設備的綜合利用率，以及在發電側很大程度上解決了新能源發電的隨機性、波動性問題[1]。新經濟發展下的電網對儲能系統有著更加急迫的需求，研究與應用儲能系統的重要性和緊迫性日益凸顯。確定電池儲能站主要設備的安裝費用是合理控制儲能工程造價的關鍵，對于適應低碳經濟發展需求，加強技術創新，推進智能電網研究與建設，研究應用大容量電池儲能系統具有重要意義。

與此同時，對于電池儲能站主要設備安裝定額既沒有直接應用的標準，也沒有全面成熟的經驗可供借鑒。本文試圖規范電池儲能站的造價管理，有利于客觀、公正、合理確定電池儲能站投資，對今后同類工程的造價確定和控制具有參考和借鑒意義以及良好的社會和經濟效益。

一、電池儲能站主要設備分析

電池儲能系統中，其核心設備為儲能電池及其管理系統和能量轉換系統[2]。蓄電池性能的優劣直接影響著電池儲能系統的運行；電池管理系統關系著電池本體的安全、穩定、可靠運行；能量轉換系統是儲能系統并網的核心，實現儲能系統和電網間能量雙向流動，其直接影響著儲能系統作用的發揮。

（一）儲能電池

在電池儲能系統中，儲能電池主要起著充放電的功能，各種類型儲能電池的技術特性和造價比較（如表1所示）。

（二）電池管理系統（BMS）

電池管理系統是一個基于微處理器的實時監控系統，可以有效地監控電池狀態（電壓、電流和溫度等），對電池組可能出現的故障進行報警并保護電池本體，保證電池組安全、可靠、穩定的運行。

（三）能量轉換系統（PCS系統）

能量轉換系統（Power Conversion System，PCS）是儲能系統并網的核心部分，基本功能是實現電化學蓄電池與電網之間的能量雙向傳遞，其核心是電壓源換流單元。PCS系統內含監測和控制回路，主要負責對PCS系統自身狀態進行監控和告警。系統運行獨立于中央控制系統，可確保中央控制系統退出運行后整個儲能系統仍能可靠運行。PCS保護與控制系統通過對電壓、電流、斷路器狀態等信號進行采樣，實時輸出PWM波型控制信號，達到調頻、調相、控制功率的功能。

二、安裝費用測算

（一）儲能電池安裝費用測算

1.人工費測算。儲能電池（容量180Ah）柜可安裝16組電池，共300kg，折合每組電池重量為300/16=18.75kg。電池柜尺寸為1 100（寬）×800（深）×2 260（高）mm，折合每組電池大小約為69（寬）×50（深）×141（高）mm。

儲能電池組安裝需經過卸車、轉運、開箱、搬運、就位及固定等流程，每箱共裝備兩組儲能電池。根據現場工作時間分析，將兩組電池全部安裝在一個電池柜需要兩個工人耗時30分鐘，折合一組電池消耗工日為（30×2/2）/（60×8）=0.0625工日，綜合工日單價為電力行業定額基準工日單價31元/工日，因此人工費=0.0625×31=1.94元。

2.材料費測算。儲能電池組安裝主要消耗性材料包括塑料帶（相色帶）、電力復合脂、鋼鋸條各種規格、破布、肥皂水和其他材料，材料消耗量與免維護鉛酸蓄電池安裝耗用的材料量相同，其他材料費由于包含水平運輸的鋼軌、枕木等攤銷材料，因此比免維護鉛酸蓄電池安裝耗用的其他材料費比例略高，按照主要消耗性材料費的3%考慮。材料消耗量及費用的計算表格如下：

3.機械費測算。儲能電池組安裝的主要機械和工具為手動叉車（2t），用于儲能電池的轉運。根據現場工作時間分析，以及儲能電池組的重量和大小，手動叉車一次性可轉運兩箱電池（1.2t），完成16箱電池的轉運需占用一個臺班，因此每箱電池耗用的臺班量為1/16=0.0625臺班，每組電池耗用的臺班量為0.0625/2=0.031臺班。根據臺班單價及消耗臺班量，可計算得到機械費=0.031×88.75=2.751元。

儲能電池安裝費用=人工費+材料費+機械費=7.37元。

（二）能量轉換系統安裝費用測算

1.人工費測算。根據調研資料，PCS柜體（500kW）由4個柜組成一個整體，尺寸為3 920×1 040×2 200mm（寬×深×高），重量在3 000kg左右。目前，普通變電站的屏柜尺寸為800×600×2 260mm（寬×深×高）。

PCS柜體安裝需經過卸車、轉運、就位及固定等流程，每組由4個柜體組成。根據現場調研的工作時間分析，在外界條件良好的條件下，完成1組PCS柜體的安裝需要9個工人耗費4個工日左右，折合消耗工日9×4=36工日。根據工程實際安裝過程中的降效等因素，完成1組PCS柜體的安裝需消耗38工日。綜合工日單價采用現行電力行業定額基準工日單價31元/工日，因此人工費=38×31=1 178元。

2.材料費測算。PCS柜體主要消耗性材料應包括鍍鋅扁鋼、電焊條、鍍鋅六角螺栓、自粘性橡膠帶、塑料帶、普通調和漆、銅芯塑料絕緣線、電池和其他材料等。由于PCS柜體為4+1結構共四個柜體組成1組，材料消耗量在繼電保護屏安裝耗用的材料量基礎上乘以5倍，其他材料費按照主要消耗性材料費的3%考慮。

3.機械費測算。PCS柜體尺寸為3920×1040×2200mm（寬×深×高），重量在3 000kg左右，其中安裝所需的主要機械為汽車式起重機（16t）、載重汽車（8t）、人力鉆機、液壓千斤頂和電動叉車（3t）等。其中汽車式起重機用于PCS柜體的卸車，載重汽車用于卸車點至安裝位置的轉運，電動叉車和液壓千斤頂用于現場的安裝就位，人力鉆機用于鉆孔固定柜體。

根據現場調研的工作時間分析，并綜合各種降效因素，得出完成1組PCS柜體的安裝就位需要消耗汽車式起重機（16t）、載重汽車（8t）、人力鉆機、液壓千斤頂和電動叉車（3t）的時間分別為240m、180m、90m、90m和150m，折合機械臺班為0.5臺班、0.375臺班、0.188臺班、0.188臺班和0.313臺班。根據臺班單價及消耗臺班量，可計算得到機械費如下：

能量轉換系統安裝費用=人工費+材料費+機械費=1 907.43元。

結語

根據以上測算結果，每個儲能電池組安裝費用為7.37元，每個能量轉換系統的安裝費用為1 907.43元。研究結果將為今后電池儲能站主要設備的安裝費用估算及造價管理提供依據。

參考文獻：

[1]金一丁，宋強，陳晉輝，張宇，何維國，孫柯，劉文華.大容量電池儲能電網接入系統[J].中國電力，2010，(2)：16-20.

[2]孔令怡，廖麗瑩，張海武，趙家萬.電池儲能系統在電力系統中的應用[J].電氣開關，2008，(5)：61-64.

[3]袁智強，張征，祝達康.鈉硫電池儲能系統在上海電網的應用研究[J].供用電，2010，(3)：1-4.[責任編輯 魏杰]

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文