退役动力蓄電(diàn)池梯次利用(yòng)于電(diàn)力储能(néng)领域是行业内正在示范的重要应用(yòng)方向之一，在技术可(kě)行性可(kě)实现性强的基础上，经济性成為(wèi)支撑该场景可(kě)持续发展的重要因素。本此研究，通过结合实际工程案例和有(yǒu)关研究结论，建立储能(néng)场景的投资回报周期测算方式，并得出0.8-8MW级别储能(néng)系统在削峰填谷运营下的投资回报周期约為(wèi)2-7.5年。

一般情况下，当动力電(diàn)池放電(diàn)容量低于初始容量的80%时，将导致出现续航里程下降性能(néng)问题，降低車(chē)辆使用(yòng)體(tǐ)验，此时动力電(diàn)池将从車(chē)上退役进入综合利用(yòng)阶段。按照“先梯级利用(yòng)，后资源化利用(yòng)”的资源最大化使用(yòng)原则，退役动力電(diàn)池的梯级利用(yòng)被认為(wèi)具有(yǒu)显著的社会经济效益，已在各种场景有(yǒu)应用(yòng)示范实例。

 

在電(diàn)力储能(néng)场景，電(diàn)化學(xué)储能(néng)技术成熟，2019年，其累计装机规模约為(wèi)1072.7MW，突破GW大关。随着储能(néng)電(diàn)池使用(yòng)规模不断增加，以退役动力電(diàn)池来替代传统的铅酸電(diàn)池和储能(néng)锂電(diàn)池，对解决循环寿命低、電(diàn)池購(gòu)置成本高等问题将起到积极作用(yòng)。本次研究，通过构建投资回报周期测算模型，充分(fēn)使用(yòng)调研数据、已有(yǒu)案例和研究结论，分(fēn)别选取大小(xiǎo)两种规模的MW级储能(néng)系统，以削峰填谷作為(wèi)收益来源，得出其投资回报周期為(wèi)2-7.5年，显示出应用(yòng)于用(yòng)户侧的削峰填谷储能(néng)系统容量越小(xiǎo)则越具有(yǒu)显著的投资回报优势。

 

 

 

一、投资回报周期测算模型

 

（一）投资回报周期测算基础模型。以投入成本和收益达到平衡的时间，作為(wèi)投资回报周期，即：初始投资建设成本+系统运营成本*时间=收益*时间，测得的时间值為(wèi)投资回报周期。

 

（二）本次研究投资回报周期测算基础模型。初始投资建设成本（设為(wèi)C）有(yǒu)以下3方面构成：電(diàn)池成本（设為(wèi)C電(diàn)池）、运输成本（设為(wèi)C运输）、系统构架成本（设為(wèi)C构架）。系统运营成本有(yǒu)以下2方面构成：充電(diàn)電(diàn)费支出（设為(wèi)C充電(diàn)）和系统运维成本（设為(wèi)C运维）。收益来源可(kě)包含2方面：削峰填谷下的電(diàn)价差收益（设為(wèi)P電(diàn)价差）和需量電(diàn)费收益（设為(wèi)P需量）。综上，投资回报周期（设為(wèi)T）测算模型為(wèi)C電(diàn)池+C运输+C构架+C运维×T=（P電(diàn)价差+P需量）×T。本次研究在投资回报周期内，对系统设备折旧不作考虑，储能(néng)用(yòng)電(diàn)池更换费用(yòng)计入运维成本支出中，详细成本和收益项目构成如图1所示。 

 

 

 

 

二、测算分(fēn)析

以退役磷酸铁锂電(diàn)池作為(wèi)储能(néng)介质，分(fēn)8MWh和0.8MWh两种大小(xiǎo)规模的储能(néng)系统，用(yòng)户侧移峰填谷获取電(diàn)价差收益的储能(néng)应用(yòng)方式為(wèi)例，进行投资回报周期测算。

 

（一）8MWh（1MW×8h）電(diàn)力储能(néng)系统投资回报周期测算

 

1.成本支出测算

 

（1）初始投资建设成本

 

電(diàn)池成本。由購(gòu)置成本和筛选重组成本两部分(fēn)组成。根据市场调研，市场上每Wh废旧磷酸铁锂電(diàn)池購(gòu)买价格约為(wèi)0.1元。按退役动力電(diàn)池筛选合格率90%，支持8MWh系统有(yǒu)效電(diàn)量，则需購(gòu)买约9MWh退役动力電(diàn)池，其中筛选后淘汰的废旧动力電(diàn)池按購(gòu)进卖出处理(lǐ)，不产生收支考虑。计算得電(diàn)池購(gòu)置成本（C電(diàn)池購(gòu)置）约為(wèi)90万元。電(diàn)池筛选重组成本主要包括人工、测试设备折旧、電(diàn)费成本支出费用(yòng)等，本此研究视為(wèi)一类费用(yòng)支出，按已有(yǒu)研究结果数据，每MWh约需22.2万元，则9MWh废旧電(diàn)池的该项支出约為(wèi)199.8万元。综上，電(diàn)池成本（C電(diàn)池）合计為(wèi)289.8万元。

 

运输成本。按已有(yǒu)研究结果数据，每MWh约支出需2.2万元，则9MWh废旧電(diàn)池的该项支出（C运输）约為(wèi)19.8万元。

 

系统构架成本。按已有(yǒu)研究结果数据，8MWh储能(néng)系统的配電(diàn)设备支出约需544万元、监控系统支出约需80万元、電(diàn)池箱支出约需192万元、電(diàn)池柜支出约需104万元、建筑工程费用(yòng)（房屋建设和土地使用(yòng)成本）支出约需816万元。综上，系统构架成本（C构架）约需1736万元。

 

由此三项成本加和，可(kě)得使用(yòng)退役磷酸铁锂電(diàn)池构成的8MWh储能(néng)電(diàn)站系统初始投资建设成本需要2045.6万元。考虑到充放電(diàn)成本收入与工况的关联性，将系统充電(diàn)成本（C充電(diàn)）置于收益中进行测算。

 

（2）系统运维成本。系统的运维成本包括检修费用(yòng)、备品备件購(gòu)置费、保险费以及管理(lǐ)费用(yòng)，本次研究视為(wèi)一类费用(yòng)支出，按已有(yǒu)研究结果数据，每MWh年需约4.4万元，则8MWh储能(néng)系统的该项支出年约35.2万元。

 

2.削峰填谷收益

 

我國(guó)对大工业用(yòng)電(diàn)执行的两部制電(diàn)价制度，因此，收益来源于電(diàn)价差的電(diàn)度電(diàn)费收益和基本電(diàn)费收益2部分(fēn)。其中電(diàn)度電(diàn)费收益，以北京市地區(qū)执行的郊區(qū)非居民(mín)大工业35千伏用(yòng)電(diàn)電(diàn)度電(diàn)价作為(wèi)基础，即谷值充電(diàn)電(diàn)价為(wèi)0.3446元/KWh，峰值时段放電(diàn)電(diàn)价為(wèi)0.9484元/KWh。每年按320个工作日，每天24h工作循环作為(wèi)系统工况，测得每个工作日充電(diàn)電(diàn)费约為(wèi)2.2万元，放電(diàn)收益電(diàn)费约為(wèi)3万元，则每个工作日電(diàn)价差收益约為(wèi)0.8万元。每个工作日储能(néng)系统工况和充放電(diàn)收益情况如表1所示。

 

其中需量電(diàn)费收益，以北京市地區(qū)执行的郊區(qū)非居民(mín)大工业用(yòng)電(diàn)35千伏基本電(diàn)价作為(wèi)基础，即最大需量電(diàn)价48元/KW·月，即基本電(diàn)价×计费容量（计费容量是用(yòng)電(diàn)用(yòng)户契约合同最大需量申报值，申报值可(kě)在原合同基础上递减到储能(néng)系统承担的功率值）。则本次研究的1000KW系统可(kě)降低计费容量幅度為(wèi)1000KW，基本電(diàn)价收益则為(wèi)申报递减幅度×基本電(diàn)价，即1600元/天。综上，8MWh储能(néng)系统每个工作日收益為(wèi)0.96万元，即年收益為(wèi)307万元。

 

3.投资回报周期

 

将以上测得成本和收益情况，代入C電(diàn)池+C运输+C构架+C运维×T=（P電(diàn)价差+P需量）×T，即289.8+19.8+1736+35.2×T=307×T，得T為(wèi)7.5。由此可(kě)知，使用(yòng)退役磷酸铁锂電(diàn)池构成的8MWh储能(néng)電(diàn)站系统投资回报周期约為(wèi)7.5年。

 

（二）0.8MWh（0.2MW×4h）储能(néng)系统投资回报周期测算

主要差异為(wèi)由于系统容量下降导致初始投资建设成本对应下降，按照储能(néng)系统功率类别，将電(diàn)价测算基础由北京市地區(qū)执行的郊區(qū)非居民(mín)大工业用(yòng)電(diàn)调整為(wèi)一般工商(shāng)业用(yòng)電(diàn)类别，测算充電(diàn)電(diàn)费和放電(diàn)收益。

 

1.成本支出测算

 

（1）初始投资建设成本。参照8MWh储能(néng)系统所需電(diàn)池成本进行测算，对应電(diàn)池購(gòu)置和筛选重组成本下降（C電(diàn)池）26.5万元，运输成本对应支出（C运输）约為(wèi)1.6万元，系统构架成本对应支出（C构架）约為(wèi)173.6万元。由此三项成本加和，可(kě)得使用(yòng)退役磷酸铁锂電(diàn)池构成的0.8MWh储能(néng)電(diàn)站系统初始投资建设成本需要201.7万元。系统充電(diàn)成本（C充電(diàn)）在收益中进行测算。

 

（2）系统运维成本。参照8MWh储能(néng)系统所需電(diàn)池成本进行测算，对应支出年约3.5万元。

 

2.削峰填谷收益

 

我國(guó)对一般工商(shāng)业用(yòng)户只收取電(diàn)度電(diàn)费，收益来源只来自于電(diàn)价差的電(diàn)度電(diàn)费收益。以北京市地區(qū)执行的郊區(qū)非居民(mín)一般工商(shāng)业20千伏用(yòng)電(diàn)電(diàn)度電(diàn)价作為(wèi)基础，即谷值充電(diàn)電(diàn)价為(wèi)0.3488元/KWh，峰值时段放電(diàn)電(diàn)价為(wèi)1.3612元/KWh。每年按320个工作日，每天24h工作循环作為(wèi)系统工况，测得每个工作日充電(diàn)電(diàn)费约為(wèi)0.11万元，放電(diàn)收益電(diàn)费约為(wèi)0.44万元，则每个工作日電(diàn)价差收益约為(wèi)0.32万元，则系统年收益為(wèi)102.4万元。每个工作日储能(néng)系统工况和充放電(diàn)收益情况如表2所示。

 

3.投资回报周期

 

将以上测得成本和收益情况，代入C電(diàn)池+C运输+C构架+C运维×T=P電(diàn)价差×T，即26.5+1.6+173.6+3.5×T=102.4×T，得T為(wèi)2。由此可(kě)知，使用(yòng)退役磷酸铁锂電(diàn)池构成的0.8MWh储能(néng)電(diàn)站系统投资回报周期约為(wèi)2年。

 

 

 

三、总结

 

本次研究以实际工程案例和有(yǒu)关研究结论為(wèi)基础，对储能(néng)電(diàn)站系统建设运营过程的投入和产出情况进行纵向分(fēn)析，得出MW级别两类不同容量规模的系统投资回报周期情况，显示出小(xiǎo)储能(néng)電(diàn)站系统具有(yǒu)明显的投资回报优势。