儲能商業模式選擇及經濟性研究

郭 帥

（大唐河南發電有限公司）

一、引言

可再生能源的規模化建設及高比例并網對電網運行提出了更高要求，在此背景下儲能發展應運而生。儲能是建設新型電力系統的關鍵支撐技術之一，是應對大規模新能源出力間歇性、波動性，提升電力系統安全可靠運行的重要手段。近年來，我國儲能技術向多元化前進，部分技術已實現產業化發展及規劃化應用。儲能在電力系統的發、輸、配、用各個環節具有廣泛應用前景[1]。

我國儲能技術總體上已經初步具備了產業化的基礎。在建及在運行的儲能項目就有近百項，各省市抽水蓄能項目正如火如荼建設；鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池等在電動汽車上全面應用，壓縮空氣儲能、飛輪儲能等在工業中定制化采用，液流電池、超導儲能和超級電容等儲能技術研發持續推進。從化學儲能裝機容量應用情況來看，我國化學儲能集中應用于分布式微電網發電、可再生能源并網兩個重點領域，應用分類情況如圖1所示。

圖1 我國化學儲能項目應用分類情況

國家扶持儲能發展的政策持續出臺，儲能項目在電源端、電網端、負荷端的全過程中具有應用[2]。一方面是電動汽車的快速普及，在今年新車市場上新能源汽車普及率達30%，汽車市場的變化將在極大程度上助推大容量、高能量密度的高效儲能電池產業發展；另一方面，風電和光伏發電的裝機規模年年創新高，而新能源發展必將推進規模化儲能產業布局。基于以上兩個蓬勃發展的產業考慮，我們需要抓住難得的歷史機遇，在儲能領域達到技術和應用的全球領先水平。

二、儲能技術在電力系統中的應用

儲能在電力系統中發揮的作用包括提供輔助服務，維持電網供需平衡和安全可靠運行、起到“削峰填谷”的作用、可再生能源發電時空分離、推遲或減少電網大規模基礎設施投資、降低終端用戶的用電費用、作為備用電源等[2,3]。

（一）發電側儲能應用

對于發電側電池儲能來說，建設電池儲能電站的目的主要是提升可再生能源發電的穩定性，減少其出力波動，逐步實現可控可調滿足電網安全運行要求。發電側儲能的作用主要為削峰填谷、平滑出力、功率跟蹤、電網輔助服務等，目的是增強電力系統調峰備用容量，促進風電、光伏、光熱等新能源消納。布局主要集中在我國新資源富裕地區，如“三北”地區，主要采用集中式（可再生能源并網）風光儲能電站。

（二）電網側儲能應用

儲能應該作為電網的組成部分。只建設在發電側或者用電側，儲能電站的功能相對單一。如果建在電網之中，平滑新能源發電、調峰調頻、黑啟動等多種功能都能實現，綜合價值更大。但是，對于用在輸配電環節的儲能，必須達到一定規模才對電網調度產生意義。電網企業發展儲能需要監管，既要發揮電網企業建設運行儲能的各項優勢，也要兼顧市場的公平性。

（三）用戶側儲能應用

目前，儲能的商業化應用多集中在用戶側削峰填谷、電能質量管理，規模在幾兆瓦到十幾兆瓦不等。對于用戶側電池儲能來說，在目前的市場機制下建設儲能電站的收益渠道主要是通過峰谷價差實現。用戶側儲能的成本回收受制于峰谷價差，需要達到一定的價差規模才具有經濟性，目前，用戶側儲能項目正受到一些地方政府前瞻性支持，在江蘇有大量碳鉛電池用戶側儲能工程應用案例。

三、儲能商業運營模式分析

（一）電網側儲能主要商業運行模式分析

電網側儲能電站商業模式具有特殊性，表現在三個方面：與儲能電站密切相關的電力產品屬于準公共產品，具有壟斷性；電力行業受到國家能源局全方位的電力監管；電網側電池儲能配套商業模式缺乏，目前發展受制于成本和政策等因素[4]。電網側儲能電站需要有一套符合政策要求、適應自身特點的商業模式，如圖2。

圖2 儲能電站商業模式

（二）兩部制電價模式

1.兩部制電價商業模式及其效益

在兩部制電價模式下，儲能電站的“電量效用”通過電量電價體現，儲能電站“容量效用”則以容量電價回收，隨著市場化的推進，儲能可以通過招標或“直接交易”的方式參與交易[5]。商業運行模式方面，儲能投資運營主體包括儲能電池生產廠家、能源投資公司等第三方企業、發電企業、電網企業等。第三方儲能投資運營公司負責儲能項目投資、運維，電網企業按約定時限按容量向儲能公司支付容量電費，并根據系統調節需要對儲能設施進行統一調度。

2.兩部制電價模式的投資收益分析

兩部制電價商業模式，從經濟和財務的角度對電廠提供容量以容量電價及可供電量以電量電價分別考核計算，其中容量電價反映電廠的固定成本，電量電價反映電廠可變成本。

（三）輔助服務模式

隨著電力市場化改革的推進，通過引入輔助服務市場競價機制，使儲能參與調頻將是電網側儲能最具前景的回收機制之一。利益相關方及相互關系：投資主體包括儲能生產廠家、能源投資公司等第三方企業、發電企業、電網企業及電力用戶、售電公司等。其中，生產廠家、能源投資公司等第三方負責儲能項目投資、建設和日常運維，發電企業、電網、用戶等各主體按需在輔助服務市場中購買服務，并向儲能服務提供者支付服務費用。在輔助服務市場初級階段，電網側儲能的補充主要來自輔助服務補償收益，由未承擔調峰調頻責任、受益于深度調峰的各類發電機組按照電量及收益比重來承擔補償費用。受制于調頻市場容量規模小，大規模儲能優質調頻資源的應用，將導致調頻市場飽和及調頻服務價格下降。在輔助服務市場成熟后，儲能作為獨立主體直接參與輔助服務市場競價，通過提供調峰、調頻、黑啟動、應急響應等獲得多種輔助服務收益，由發電企業、電網企業、電力用戶、售電企業等市場主體根據自身需求向市場購買調頻服務。

（四）電力現貨模式

建立儲能參與電力現貨市場機制，可通過現貨市場獲得電量收益。現貨市場中發電側、用戶側均采用報量報價模式進行雙向報價交易。目前中國省級電力現貨市場僅廣東、甘肅、山西三省啟動試運行，對于電能現貨市場中儲能市場主體定位以及市場交易機制等方面仍有待研究。零售市場中，從零售商購電的儲能盈利模式與執行目錄電價類似，但售電商會動態調整電力套餐價格，儲能盈利性取決于零售商的定價策略。商業運行模式方面，儲能投資運營主體包括儲能電池生產廠家、能源投資公司等第三方企業、現貨市場中的發電企業、電網企業、電力用戶等。儲能電池生產廠家負責儲能項目投資、運維，售電公司負責利用儲能套取電力現貨市場中的電力價格波動的差值。儲能生產廠家、能源投資公司負責投資和運維，售電公司負責利用儲能套取電力現貨市場中的電力價格波動的差值。儲能在電力現貨市場獲取的價差收益由市場決定。

四、多情景下的儲能商業模式選擇及經濟性分析

（一）儲能商業模式選擇

多情景下儲能商業模式的選擇受到峰谷分時電價、需求響應獎勵及輔助服務市場的完善程度等因素的影響[6]。圖3反映了應用價格體系完善程度及不同情景對儲能商業模式的選擇的影響。

圖3 多情景儲能商業模式選擇

（二）儲能商業運營模式的投資收益分析

本文假定電網儲能電站容量為10萬千瓦/20萬千瓦時，具體參數如表1。

表1 儲能投資基本參數的假設

兩部制電價模式下，按照山東省電力現貨市場的燃煤發電機組的容量補償電價每千瓦時0.0991元。按照兩充兩放，及每日的發電量為40萬千瓦時，則電池儲能電站的容量補償年收益為39640元，平均日收益為108.6元。

1.投資回收期（PP）

根據已投資電池儲能項目的初試投資額及顯性收入可以測算出其靜態投資回收期約為9年，以在電池壽命終結前基本可以收回投資，如表2。

表2 靜態投資回收期

2.項目凈現值（NPV）

根據儲能設備現金流入及流出的預計情況，采用回報率7%作為折現系數，折現年限為電池壽命期10年，可以得到該項目的凈現值，如表3。

表3 儲能系統NPV

從測算結果來看，當考慮了資金的時間價值后，在現有的顯性收入構成中，項目的回收金額將無法彌補初試投資及日常運營的支出，項目終了會出現虧損的情況，虧損金額為487251749.8元。

3.項目內涵報酬率（IRR）

內部回報率，又稱內部收益率，是指項目投資實際可望達到的收益率。實質上，它是能使項目的凈現值等于零時的折現率。按照儲能項目的現金凈流量測算其內部收益率為2.08%。

五、結論

儲能的商業模式主要有三種：一是兩部制電價模式；二是輔助服務模式；三是現貨市場模式。通過分析儲能電站不同商業模式下的投資收益差異得到如下結論：從項目回收期看，現貨市場模式<輔助服務市場模式<兩部制模式；從項目凈現值看，現貨市場模式<輔助服務市場模式<兩部制模式；從項目內涵報酬率看，現貨市場模式<輔助服務市場模式<兩部制模式。綜上所述，如果不考慮當前的電力輔助服務市場和電力現貨市場，采用現貨市場模式可獲得最高收益。