长时储能系列8——储能全生命周期成本计算

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各类储能技术度电成本分析

国内储能项目进展系列汇总

户用储能系列汇总

户用储能成本与收益计算系列汇总

昨天和大家分享了长时储能系列的第七部分：熔盐储热优劣势和产业链

今天和大家分享第八部分：储能全生命周期成本计算

一、计算方法：测算各类长时储能技术的 LCOE

为体现投资的时间价值，采用净现值法计算储能电站的收益。对于储能项目，现金流入为放电电量的电费收入和其他来源收入。令 NPV 等于 0 的放电电量电价即为全生命周期储能度电成本。NPV=∑(收入-成本)/(1+折现率) 第 n 年。令 NPV=0， 得到上网电价，即度电成本。

1、收入计算方法

第 n 年的收入=第 n 年的上网放电电量*上网电价+第 n 年的其他收入来源 其中，年上网电量与储能容量、自放电率、循环衰退率、年循环次数和放电深度有关。

2、成本测算方法

第 0 年的成本=初次投资成本 第 n 年的成本=年维护运营成本+替换成本+充电成本+回收成本（n≧1） 细分成本结构如下： 

1）初始投资成本，指储能系统建设时投入的总成本。

2）年维护运营成本，指储能系统每年运行和维护过程中产生的费用，可拆解为 容量维护成本、功率维护成本和人工运营成本。

3）替换成本，指由于储能系统组件寿命等因素，需要按照指定的时间间隔进行 更换，在替换组件过程中所产生的费用。

4）回收成本，指储能系统在使用寿命终止时项目拆除所产生的费用和设备二次 利用带来的收入之差，若拆除成本大于二次利用带来的收入，则回收成本为正值；反之则回收成本为负值。

二、核心假设：基于当前时点的技术与成本情况

在计算储能技术全生命周期成本之前，我们做出如下假设： 

1）假设储能电站仅依靠调峰获利，每年其他收入为 0。 

2）假设抽水蓄能和压缩空气储能技术的储能时间为 5h，电站的使用寿命分别按 50 年和 30 年设计，在生命周期内无需进行设备更换。 

3）假设锂离子电池、液流电池和钠离子电池的储能时间为 5h，电站的使用寿命均按 20 年设计，电池的循环寿命分别按 8000 次、20000 次和 3500 次计算。当电池达到使用寿命时，更换电池部分，其他设备无需更换。根据电化学性质决定，液流电池的循环寿命＞锂离子电池的循环寿命＞钠离子电池的循环寿命。

4）假设抽水蓄能和压缩空气储能的装机功率分别为 100MW、60MW，锂离子电池、液流电池和钠离子电池储能的装机功率均为 10MW。

5）假设抽水蓄能、压缩空气储能、锂离子电池、液流电池和钠离子电池的储能 效率分别为 76%/60%/88%/75%/80%。

6）假设抽水蓄能和压缩空气储能的放电深度均为 100%，锂离子电池、液流电 池和钠离子电池的放电深度均为 90%。 

7）假设抽水蓄能、压缩空气储能、锂离子电池、液流电池和钠离子电池自放电 率均为 0%。

8）假设抽水蓄能和压缩空气储能无循环衰退，锂离子电池、液流电池和钠离子 电池的循环衰退率分别为每次 0.004%/0.002%/0.004%。

9）假设上述 5 种储能技术均不考虑回收成本（即使用寿命到期时，残值为 0），等效充放电次数均按 1 天 1 次循环，年循环 330 次计算。 

10）考虑充电电价为 0.288 元/kWh。

三、储能全生命周期度电成本

在考虑充电成本情况下，抽水蓄能和压缩空气储能技术最为经济，而锂离子电池储能为现阶段度电成本最低的电化学储能技术，钠离子电池和液流电池度电成本较高。

1、压缩空气：效率提升至 65%时，经济性有望超过抽水蓄能

随储能效率提升，压缩空气储能技术的度电成本将持续下降，有望超过抽水蓄能，成为最经济的大规模储能技术。进行敏感性分析，初始投资成本为 1.4 元/Wh 时，假设储能效率提升至 70%/75%/80%，考虑充电电价的度电成本可下降至 0.834/0.806/0.782 元/kWh。目前，张家口 100MW/400MWh 先进压缩空气储能系统的设计效率已达到 70.4%，后续可持续观测其运营情况。

2、锂离子电池：锂价回落后，仍是比较经济的长时储能方案

随产业化进程加速和原材料价格回落，锂离子储能初始投资成本有望逐步下降， 将提升其储能经济性。进行敏感性分析，储能效率为 88%时，假设 10MW/50MWh 锂离子电池储能系统的初始投资成本降至 1.5/1.2/1.0(元/Wh)时，考虑充电电价的度电成本为 1.081/0.966/0.890 元/kWh。

3、钠离子电池：极致降本后，可作为比较经济的长时储能方案

随产业化进程加速，钠离子电池储能初始投资成本有望逐步下降，大幅提升其储能经济性。进行敏感性分析，储能效率为 80%时，假设 10MW/50MWh 钠离子 电池储能系统的初始投资成本降至 1.6/1.3/1.0 (元/Wh)时，考虑充电电价的度电成本为 1.263/1.153/1.044 元/kWh。当初始投资成本下降至 1.3（元/Wh）时， 度电成本将低于当前锂离子电池。

4、液流电池：初始投资成本和储能效率是两大掣肘因素

随产业化进程加速，液流电池储能的初始投资成本有望下降，其储能效率逐步上 升，将进一步改善液流电池的度电成本。进行敏感性分析，储能效率为 75%时，假设 10MW/50MWh 液流电池储能系统的初始投资成本降至 2.5/2.0/1.5 (元 /Wh)时，考虑充电电价的度电成本将下降为 1.293/1.132/0.971 元/kWh。

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