電池儲能電站的成本與效益計算對比
以三種不同電池,按照500kW-8h(4000kWh)儲能電站,分別比較儲能電站成本與效益。見下表1~表2。
表1 三種不同電池儲能電站參數表
對表1的參數說明如下:
- 鉛碳電池使用放電深度為60%DOD,所以4000kWh儲能電站電池容量需要按照4000kWh/0.6=6667kWh配置;
- 鋰電池使用放電深度為90%DOD,電池容量按照4000kWh/0.9=4445kWh配置;
- 動力電容電池使用放電深度為90%DOD,但電池容量有約11.6%裕度,故電池容量按照4000kWh配置。
需要更換電池次數,是按照儲能系統每天充放電1次,電池循環次數10000次計算,累計折合運行27年;鋰電池和鉛碳電池循環次數3000次,需要更換電池3次。
表2 儲能電站投資成本與效益比較表
上表2用以下參數計算儲能電站投資成本與效益:
- 商業峰谷電價差,按照以北京1.01元/KWh計算;
- 儲能系統每年電價差收益按照365天計算;
- 儲能系統累計收益年份按照電池使用循環次數10000次計算,為27年。
從上表2看,以全壽命使用周期27年計算,有如下結論:
- 動力電容電池每度電儲能成本最低,其次是鉛碳電池和鋰電池;
- 動力電容電池儲能系統累計總收益高于鉛碳電池儲能系統;
- 動力電容電池系統設備累計投資最低,其次是鉛碳電池和鋰電池;
- 動力電容電池系統設備初始投資最高,其次是鋰電池和鉛碳電池。
4000kWh不同電池所建成的儲能電站主要存在以下幾點差異:
- 由于動力電容電池的充放電效率高, 所以在相同的功率下動力電容電池的配置容量是最小的,起到了節約資源的作用。
- 鉛碳電池的每千瓦時電池價格最低,其次是鋰電池;動力電容電池每千瓦價格最高。動力電容電池比鉛碳電池高5倍多。
- 動力電容電池的循環次數是鉛碳電池和鋰電池的3倍多,所以在儲能電站的27年的使用時間內動力電容電池不需要更換電池,而鉛碳電池和鋰電池需要更換至少3次以上的電池。
- 動力電容電池的全壽命周期每度電儲能成本比鉛碳電池、鋰電池低很多。
基于以上優勢,動力電容電池一定會在儲能領域得到廣泛應用。
現在常用的化學儲能電站主要以鋰電池儲能電站和鉛碳電池儲能電站為主。近幾年由于國家對與化學儲能電站的重視雖然取得了一些進展,但是也暴露出了一系列問題,其中主要阻礙化學儲能電站推廣的原因則是沒有一種符合人們要求的電池,于是在社會的熱切期盼之下動力電容電池應運而生。
表3 動力電容電池與一般電池性能比較
由上表可以看出動力電容電池在多種性能上是優于如今的主流電池的。
案例:500KW動力電容電池儲能電站系統典型設計方案
圖1 儲能電站系統圖
該儲能電站主要由儲能電池組、能量管理系統、并網子系統等多種系統組成。其中電池變采用了動力電容電池,使得該系統在與其他系統中有以下優勢:
1、電站使用壽命長
由于動力電池的循環次數比一般電池的壽命長很多,所以在儲能電站中有著很好的運行表現,不會因為電池壽命的原因而影響儲能電站的運行。
2、維護成本低
由于動力電容電池的循環次數比較多,所以儲能電站不會因為其電池衰減而影響儲能電站的效益。而采用傳統電池的儲能電站由于其電池性能所限制會有定期更換電池的需要(注:電站的主要投資成本是電池。)。在加上更換電池的所需要的其他費用,以及在更換電池期間停產所虧損的效益會使得投資收益更低。
3、安全性高
動力電容電池由于其本身的材料決定其自身不會發生燃燒爆炸,所以該儲能電站的相對于其他品類電池的儲能電站在安全性方面有了很大提高,不會發生大的破壞性事故。
4、回收價值高,無污染
動力電容電池含有多種稀土材料,所以動力電容電池具有很高的回收價值,其次動力電容電池不含有污染原材料對環境可以做到零污染。對于鋰電池儲能電站不僅需要多次的更換電池,而且鋰電池難遇回收利用且是嚴重的污染源,所以對于鋰電池儲能電站廢料的處理也是面臨的一大問題。
5、電能轉化率高
相同條件動力電容電池相對于鋰電池放電效率高約10%以上,相對于鉛碳電池放電效率要高40%以上。所以動力電容電池在有很高的電能轉換效率,減少了電能損耗,起到了節能減排的作用。
6、適溫性能好
電池放電是化學能轉化為電能的過程,而溫度對于化學反映有很大的影響。動力電容電池由于其特殊的設計提高了適溫性能使其能在極其惡劣的條件下仍能保證電池的放電特性。這使得該儲能電站的在我國的選址范圍大大擴大,而鋰電池在低溫下容量會極具下降,不適合在低溫條件下運行。
責任編輯:繼電保護
-
權威發布 | 新能源汽車產業頂層設計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設
2020-11-03新能源,汽車,產業,設計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數據中心 打造融合型綜合能源系統
2020-06-16綜合能源服務,新能源消納,能源互聯網
-
新基建助推 數據中心建設將迎爆發期
2020-06-16數據中心,能源互聯網,電力新基建 -
泛在電力物聯網建設下看電網企業數據變現之路
2019-11-12泛在電力物聯網 -
泛在電力物聯網建設典型實踐案例
2019-10-15泛在電力物聯網案例
-
權威發布 | 新能源汽車產業頂層設計落地:鼓勵“光儲充放”,有序推進氫燃料供給體系建設
2020-11-03新能源,汽車,產業,設計 -
中國自主研制的“人造太陽”重力支撐設備正式啟運
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長期助力儲能行業發展
-
探索 | 既耗能又可供能的數據中心 打造融合型綜合能源系統
2020-06-16綜合能源服務,新能源消納,能源互聯網 -
5G新基建助力智能電網發展
2020-06-125G,智能電網,配電網 -
從智能電網到智能城市