CN116777249A - 一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，该方法是基于新能源场站的配储容量，以贴现的方式建立新能源场站配储成本与配储收益模型，并对因储能建设规模和建设标准引起的成本差异对成本模型进行修正；针对现行市场下三种新能源场站配储方式，包括独立建设、共享共建以及容量租赁，确定新能源场站不同配储方式下的成本与收益分摊规则，建立新能源场站配储综合效益评价机制。针对新能源场站所需不同的配储规模，分析并比较不同配储方式间的综合效益，为新能源场站提供配储建议，减少投资风险。本发明为数据驱动方法，不需要物理参数，且提供详细计算方式，符合现实市场情况，计算准确，便于分析。

Description

一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，尤其是涉及一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法。

背景技术

储能电站商业化过程中，各类市场对储能定价不同，储能成本疏导不畅仍是阻碍行业发展的重大问题。随着共享经济的发展，亟待充分挖掘储能电站带来的多种潜在收益，针对场站需求设计个性化储能电站方案。然而，现阶段对新能源场站配储分析中，未能充分考虑不同配储方式下综合效益的差异，不合理的盲目建立储能只会带来资源的浪费。因此，在储能电站商业化过程中，对不同配储方式或场景进行分析，可为场站或第三方投资者进行投资决策时提供一定参考，有助于缩短储能的投资成本回收周期，减少储能商业化进程阻力，该研究工作具有重要的理论与工程价值。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明面向新能源场站或第三方投资者，结合贴现现金流的方法，提出了一种新能源场站不同配储方式下的综合效益评价方法，以达成分析新能源场站不同配储方式下的综合效益的目的。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，包括如下步骤：

(1)预处理：根据新能源场站需求，设置新能源场站需要的配储容量；规定储能电站系统性能指标和运营参数要求以及用于减免考核成本与辅助服务收益的容量比例关系，根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求计算储能电站评估年限和容量年衰减率；

(2)效益分析：根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求，分析新能源场站配储成本与收益组成部分，配储成本包括投资成本、土建成本、运维成本和其他成本，配储收益包括电站回收残值、政府补贴、减免考核成本以及辅助服务收益；其中减免考核成本包括新能源发电功率预测考核费用和一次调频能力考核费用，辅助服务收益包括调峰辅助服务收益和调频辅助服务收益；以贴现现金流的方式建立储能电站全寿命周期的配储成本与配储收益模型；

(3)分摊规则：根据市场现行情况，设置新能源场站配储成本修正规则，对储能电站的建设规模与建设形式进行修正，从而得到新能源场站配储修正成本；设定共享共建与容量租赁方式下的成本与收益分摊计算规则，建立新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型；

(4)根据新能源场站需要的配储容量，基于所述综合效益评价模型评估不同配储方式下的综合效益并进行比较，判断适合新能源场站的配储方式。

进一步地，步骤(1)中，所述的储能电站系统性能指标和运营参数要求具体包括储能转换效率、放电深度、循环寿命、年运行天数以及日调用次数；

计算所述储能电站评估年限的数学表达式为：

其中，N为储能电站评估年限；Cycle_times为储能循环寿命，Days为储能年运行天数；Day_time为日调用次数；

计算所述容量年衰减率的数学表达式为：

其中，δ为储能容量年衰减率。

进一步地，步骤(2)所述的配储成本中，所述投资成本的数学表达式如下：

W_invest＝W_E+W_P＝k_E·E+k_P·P

其中，W_invest为储能系统投资成本；W_E和W_P分别为容量投资成本和功率投资成本；k_E和k_P分别为储能系统等效的单位容量价格和单位功率价格；E和P分别为储能电站的额定容量和额定功率；

所述土建成本的数学表达式如下：

W_land＝λ_land·W_E

其中，W_land为土建成本；λ_land为土建成本与储能系统投资成本的比值系数；

所述运维成本的数学表达式如下：

其中，W_operation为运营维护成本；α_o、β_o、λ_operation分别为当单位功率和容量运维成本难以确定时，运营维护成本与储能系统投资成本的比值系数；r为折现率；n为储能电站运行年份；

所述其他成本的数学表达式如下：

其中，W_other为其他成本；W_add,n和W_i,n分别为第n年时的附加费用和贷款利息；所述其他成本等效为预定比值的储能系统投资成本，比值系数为λ_other。

进一步地，步骤(2)所述的配储收益中，所述电站回收残值数学表达式如下：

其中，W_recycle为电站回收残值；λ_recycle为电站回收残值与储能系统投资成本W_invest的比值系数；

所述政府补贴的数学表达式如下：

其中，W_subsidy为政府补贴；η为储能能量转换效率；k_s,n为第n年时的政府补贴金额；

所述功率预测考核费用的数学表达式如下：

其中，W_{cost_forecast}为功率预测考核费用；m为储能运行月份；DOD为储能放电深度；k_f为考核比例限值；α_f为信息报送考核系数；Q_n,m为第n年m月的月度交易价格；κ为减免考核成本容量与额定容量的比值系数；

所述一次调频考核费用的数学表达式如下：

其中，W_{cost_FM}为一次调频考核费用；α_FM为一次调频考核系数；

所述调峰辅助服务收益的数学表达式如下：

其中，W_{income_peak}为调峰辅助服务收益；σ为调峰容量与辅助服务收益容量的比值系数；Q_peak为调峰补偿标准；

所述调频辅助服务收益包括调频容量补偿以及调频里程补偿，其数学表达式如下：

其中，W_{income_FM}为调频辅助服务收益；ρ_AGC为AGC调频年投运率；γ_{FM_times}为日调频调度次数；k_lc为调频里程系数；Q_{FM_rl}和Q_{FM_lc}分别为调频容量和调频里程补偿标准。

进一步地，步骤(2)中，所述全寿命周期的配储成本为：

W_cost＝W_invest+W_land+W_operation+W_other

所述全寿命周期的配储收益为：

W_income＝W_recycle+W_subsidy+W_{cost_forecast}+W_{cost_FM}+W_{income_peak}+W_{income_FM}。

进一步地，所述步骤(3)中新能源场站配储成本修正规则如下：

(15.1)建设规模修正，根据储能电站的规模设置对应的建设规模修正系数：

其中，μ_scale为建设规模修正系数，μ_S和μ_L分别为对应规模下的修正值。

(15.2)建设形式修正，根据储能电站是否为独立储能主体设置对应的建设形式修正系数：

其中，μ_form为建设形式修正系数，μ_ind_ep为独立储能项目的修正值。

进一步地，步骤(3)中所述的新能源场站配储修正成本W_cost'W_cost'，其数学表达式如下：

W_cost'＝μ_scale·μ_form·W_cost

其中，W_cost为全寿命周期的配储成本。

进一步地，步骤(3)中，所述设定共享方式下成本与收益分摊计算规则，具体为设置共享成本分摊系数与共享收益分摊系数。

进一步地，步骤(3)中，所述新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型为：

其中，Benifit_自建储能、Benifit_共享共建和Benifit_容量租赁分别为不同配储方式下的综合效益；ζ为年平均储能容量租赁费用，γ_{share_cost}和γ_share_income分别为共享成本分摊系数与共享收益分摊系数。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、详细分析新能源场站配储成本与配储收益组成，并通过贴现方式计算，对于新能源场站配储全寿命周期的综合效益以及投资回收期的计算更加准确；

2、模型中引入储能电站成本修正规则，对储能电站的建设规模与建设形式进行修正，更加符合现实市场情况，能够有效地减少新能源场站配储投资风险；

3、考虑新能源场站独立建设、共享共建以及容量租赁三种方式配置储能，提出共享方式下的成本与收益分摊规则，结合场站需求并构建配储方式的适用性综合效益评价方法可为场站投资者或第三方投资者进行投资决策时提供一定参考价值，为新能源场站配储提供直观建议。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本发明新能源场站不同配储方式综合效益评价方法的框架图；

图2为不同配储方式资金与功率流向的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本申请提供一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，包括如下步骤：

(1)预处理：根据新能源场站需求，设置新能源场站需要的配储容量；规定储能电站系统性能指标和运营参数要求以及用于减免考核成本与辅助服务收益的容量比例关系，根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求计算储能电站评估年限和容量年衰减率；

(2)效益分析：根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求，分析新能源场站配储成本与收益组成部分，配储成本包括投资成本、土建成本、运维成本和其他成本，配储收益包括电站回收残值、政府补贴、减免考核成本以及辅助服务收益；其中减免考核成本包括新能源发电功率预测考核费用和一次调频能力等辅助服务的考核费用，辅助服务收益包括调峰辅助服务收益和调频辅助服务收益；以贴现现金流的方式建立储能电站全寿命周期的配储成本与配储收益模型；

(3)分摊规则：根据市场现行情况，设置新能源场站配储成本修正规则，对储能电站的建设规模与建设形式进行修正，从而得到新能源场站配储修正成本；设定共享共建与容量租赁方式下的成本与收益分摊计算规则，建立新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型；

(4)根据新能源场站需要的配储容量，基于所述综合效益评价模型评估不同配储方式下的综合效益并进行比较，判断适合新能源场站的配储方式；

如图1为本发明面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法的框架图，该方法包括如下步骤：

(1)根据新能源场站的配储容量需求，设置包括储能容量转换效率、放电深度、循环寿命、年运行天数、日调用次数等的储能电站系统性能指标和运营参数要求以及用于减免考核成本与参加辅助服务的容量比例关系，计算储能电站评估年限和容量年衰减率。

在具体实施中，储能带来的两种收益来源，一种是用于减免新能源场站并网的考核成本，一种用于参与调峰调频等辅助服务，优化过程中需要先确定两者的容量比例关系。

所述的储能电站评估年限，其数学表达式为：

其中，N为储能电站评估年限；Cycle_times为储能循环寿命(次数)，Days为储能年运行天数；Day_time为日调用次数。

所述的容量年衰减率，其数学表达式为：

其中，δ为储能容量年衰减率。

(2)分析新能源场站配储成本与收益组成部分，配储成本包括投资成本、土建成本、运维成本和其他成本，配储收益包括电站回收残值、政府补贴、减免考核成本以及辅助服务收益；其中减免考核成本包括新能源发电功率预测和一次调频能力等辅助服务的考核费用，辅助服务收益包括调峰和调频服务收益；以贴现现金流的方式建立储能电站全寿命周期的成本与收益模型。

所述的投资成本，其数学表达式如下：

W_invest＝W_E+W_P＝k_E·E+k_P·P

其中，W_invest为储能系统投资成本；W_E和W_P分别为容量投资成本和功率投资成本；k_E和k_P分别为储能系统等效的单位容量价格和单位功率价格；E和P分别为储能电站的额定容量和额定功率。

所述的土建成本，其数学表达式如下：

W_land＝λ_land·W_E

其中，W_land为土建成本；λ_land为土建成本与储能系统投资成本的比值系数。

所述的运维成本，其数学表达式如下：

其中，W_operation为运营维护成本；α_o、β_o分别为当单位功率和容量运维成本难以确定时，运营维护成本与储能系统投资成本的比值系数，λ_operation为当单位功率和容量运维成本均难以确定时，运营维护成本与储能系统投资成本的比值系数；r为折现率；n为储能电站运行年份。

所述的其他成本，其数学表达式如下：

其中，W_other为其他成本；W_add,n和W_i,n分别为第n年时的附加费用和贷款利息；可将其等效为一定比例的储能系统投资成本，比值系数为λ_other。

所述的电站回收残值，其数学表达式如下：

其中，W_recycle为电站回收残值；λ_recycle为电站回收残值与储能系统投资成本的比值系数。

所述的政府补贴，其数学表达式如下：

其中，W_subsidy为政府补贴；η为储能能量转换效率；k_s,n为第n年时的政府补贴金额。

所述的功率预测考核费用，其数学表达式如下：

其中，W_{cost_forecast}为功率预测考核费用；m为储能运行月份；DOD为储能放电深度；k_f为考核比例限值；α_f为信息报送考核系数；Q_n,m为第n年m月的月度交易价格；κ为减免考核成本容量与额定容量的比值系数。

所述的一次调频考核费用，其数学表达式如下：

其中，W_{cost_FM}为一次调频考核费用；α_FM为一次调频考核系数。

所述的调峰辅助服务收益，其数学表达式如下：

其中，W_{income_peak}为调峰辅助服务收益；σ为调峰容量与辅助服务收益容量的比值系数；Q_peak为调峰补偿标准。

所述的调频辅助服务收益，包括调频容量补偿以及调频里程补偿，其数学表达式如下：

其中，W_{income_FM}为调频辅助服务收益；ρ_AGC为AGC调频年投运率；γ_{FM_times}为日调频调度次数；k_lc为调频里程系数；Q_{FM_rl}和Q_{FM_lc}分别为调频容量和调频里程补偿标准。

所述的全寿命周期配储成本，其数学表达式如下：

W_cost＝W_invest+W_land+W_operation+W_other

所述的全寿命周期配储收益，其数学表达式如下：

W_income＝W_recycle+W_subsidy+W_{cost_forecast}+W_{cost_FM}+W_{income_peak}+W_{income_FM}

(3)根据市场现行情况，设置新能源场站配储成本修正规则，对配储规模与配储标准进行修正。提出三种配储方式，其资金与功率流向如图2所示。设定共享共建与容量租赁方式下的成本与收益分摊计算规则，建立新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型。

所述的新能源场站配储成本修正规则如下：

①建设规模修正，中小型储能电站一般只需要建设储能系统，不需要建设升压站等设施，储能电站单位造价较低；储能电站规模达到某一规格时，其可通过规模化采购建设施工，从而降低成本，具体修正表达式如下：

其中，μ_scale为建设规模修正系数，μ_S和μ_L分别为对应规模下的修正值，均小于1.0。

②建设形式修正，独立储能主体身份直接与电力调度机构签订并网调度协议，不受位置限制。其背后是成本上的提升，通过标准化建设施工，从而提升储能项目的工程质量，具体修正表达式如下：

其中，μ_form为建设形式修正系数，μ_indep为独立储能项目的修正值。

因此，所述的新能源场站配储修正成本，其数学表达式如下：

W_cost'＝μ_scale·μ_form·W_cost

其中，W_cost'为修正后的配储成本。

所述的共享方式下成本与收益分摊计算规则中提出共享成本与共享收益分摊系数，其数学表达式如下：

其中，γ_{share_cost}和γ_{share_income}分别为共享成本与共享收益分摊系数。

最终得到的所述新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型为：

其中，Benifit_自建储能、Benifit_共享共建和Benifit_容量租赁分别为不同配储方式下的综合效益；ζ为年平均储能容量租赁费用，γ_{share_cost}和γ_{share_income}分别为共享成本分摊系数与共享收益分摊系数。

(4)根据新能源场站需要的配储容量，基于所述综合效益评价模型评估不同配储方式下的综合效益并进行比较，判断适合新能源场站的配储方式。

需要说明的是，在具体实施中，上述所有系数均根据实际情况设置。

基于所述综合效益评价模型，得到三种配储方式下的综合效益，将综合效益最高的配储方式选定为该场景下最适合新能源场站的配储方式。

本发明提出了一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，可以在实际应用中分析新能源场站不同配储方式下的综合效益，为不同规模的新能源场站提供配储建议。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)预处理：根据新能源场站需求，设置新能源场站需要的配储容量；规定储能电站系统性能指标和运营参数要求以及用于减免考核成本与辅助服务收益的容量比例关系，根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求计算储能电站评估年限和容量年衰减率；

(2)效益分析：根据所述储能电站系统性能指标和运营参数要求，分析新能源场站配储成本与收益组成部分，配储成本包括投资成本、土建成本、运维成本和其他成本，配储收益包括电站回收残值、政府补贴、减免考核成本以及辅助服务收益；其中减免考核成本包括新能源发电功率预测考核费用和一次调频考核费用，辅助服务收益包括调峰辅助服务收益和调频辅助服务收益；以贴现现金流的方式建立储能电站全寿命周期的配储成本与配储收益模型；

(3)分摊规则：根据市场现行情况，设置新能源场站配储成本修正规则，对储能电站的建设规模与建设形式进行修正，从而得到新能源场站配储修正成本；设定共享共建与容量租赁方式下的成本与收益分摊计算规则，建立新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型；

(4)根据新能源场站需要的配储容量，基于所述综合效益评价模型评估不同配储方式下的综合效益并进行比较，判断适合新能源场站的配储方式。

2.根据权利要求1所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的储能电站系统性能指标和运营参数要求具体包括储能转换效率、放电深度、循环寿命、年运行天数以及日调用次数；

计算所述储能电站评估年限的数学表达式为：

其中，N为储能电站评估年限；Cycle_times为储能循环寿命，Days为储能年运行天数；Day_time为日调用次数；

计算所述容量年衰减率的数学表达式为：

其中，δ为储能容量年衰减率。

3.根据权利要求1所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(2)所述的配储成本中，所述投资成本的数学表达式如下：

W_invest＝W_E+W_P＝k_E·E+k_P·P

其中，W_invest为储能系统投资成本；W_E和W_P分别为容量投资成本和功率投资成本；k_E和k_P分别为储能系统等效的单位容量价格和单位功率价格；E和P分别为储能电站的额定容量和额定功率；

所述土建成本的数学表达式如下：

W_land＝λ_land·W_E

其中，W_land为土建成本；λ_land为土建成本与储能系统投资成本的比值系数；

所述运维成本的数学表达式如下：

其中，W_operation为运营维护成本；α_o、β_o分别为当单位功率和容量运维成本难以确定时，运营维护成本与储能系统投资成本的比值系数，λ_operation为当单位功率和容量运维成本均难以确定时，运营维护成本与储能系统投资成本的比值系数；r为折现率；n为储能电站运行年份；

所述其他成本的数学表达式如下：

其中，W_other为其他成本；W_add,n和W_i,n分别为第n年时的附加费用和贷款利息；所述其他成本等效为预定比值的储能系统投资成本，比值系数为λ_other。

4.根据权利要求3所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(2)所述的配储收益中，所述电站回收残值数学表达式如下：

其中，W_recycle为电站回收残值；λ_recycle为电站回收残值与储能系统投资成本W_invest的比值系数；

所述政府补贴的数学表达式如下：

其中，W_subsidy为政府补贴；η为储能能量转换效率；k_s,n为第n年时的政府补贴金额；

所述功率预测考核费用的数学表达式如下：

其中，W_{cost_forecast}为功率预测考核费用；m为储能运行月份；DOD为储能放电深度；k_f为考核比例限值；α_f为信息报送考核系数；Q_n,m为第n年m月的月度交易价格；κ为减免考核成本容量与额定容量的比值系数；

所述一次调频考核费用的数学表达式如下：

其中，W_{cost_FM}为一次调频考核费用；α_FM为一次调频考核系数；

所述调峰辅助服务收益的数学表达式如下：

其中，W_{income_peak}为调峰辅助服务收益；σ为调峰容量与辅助服务收益容量的比值系数；Q_peak为调峰补偿标准；

所述调频辅助服务收益包括调频容量补偿以及调频里程补偿，其数学表达式如下：

其中，W_{income_FM}为调频辅助服务收益；ρ_AGC为AGC调频年投运率；γ_{FM_times}为日调频调度次数；k_lc为调频里程系数；Q_{FM_rl}和Q_{FM_lc}分别为调频容量和调频里程补偿标准。

5.根据权利要求4所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(2)中，所述全寿命周期的配储成本为：

W_cost＝W_invest+W_land+W_operation+W_other

所述全寿命周期的配储收益为：

W_income＝W_recycle+W_subsidy+W_{cost_forecast}+W_{cost_FM}+W_{income_peak}+W_{income_FM}。

6.根据权利要求1所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，所述步骤(3)中新能源场站配储成本修正规则如下：

(15.1)建设规模修正，根据储能电站的规模设置对应的建设规模修正系数：

其中，μ_scal_e为建设规模修正系数，μ_S和μ_L分别为对应规模下的修正值；

(15.2)建设形式修正，根据储能电站是否为独立储能主体设置对应的建设形式修正系数：

其中，μ_form为建设形式修正系数，μ_indep为独立储能项目的修正值。

7.根据权利要求6所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(3)中所述的新能源场站配储修正成本W_cost'W_cost'，其数学表达式如下：

W_cost'＝μ_scale·μ_form·W_cost

其中，W_cost为全寿命周期的配储成本。

8.根据权利要求1所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(3)中，所述设定共享方式下成本与收益分摊计算规则，具体为设置共享成本分摊系数与共享收益分摊系数。

9.根据权利要求1所述一种面向新能源场站不同配储方式的综合效益评价方法，其特征在于，步骤(3)中，所述新能源场站不同配储方式下的综合效益评价模型为：

其中，Benifit_自建储能、Benifit_共享共建和Benifit_容量租赁分别为不同配储方式下的综合效益；ζ为年平均储能容量租赁费用，γ_{share_cost}和γ_{share_income}分别为共享成本分摊系数与共享收益分摊系数。