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user: 6. 算例分析 6.1. 最优配置结果 由表1可知，设定不同的储能设备运行寿命得到的最优配置结果不同。但随着运行寿命的增加，配置结果趋于稳定。在运行寿命达到5年之后，需要配置的最大功率在8 MW左右。由于配置容量是影响运行寿命的重要因素，所以其不断增加，但稳定在25到30 MWh之间，在某种充放电策略的情况下，可以保证电池的实际运行寿命达到预定值。 Table 1 Optimal configuration results for different battery lif 电池运行寿命/(年) 用户年费用/(亿元) 配置储能/(MW/MWh) 本金回报周期/(年) 3 3.358694 1.34/1.90 2.27 4 3.356476 1.06/1.94 2.34 5 3.348691 8.76/14.19 3.35 6 3.344089 8.32/17.53 3.65 7 3.342426 8.68/22.57 4.10 8 3.341962 8.09/24.99 4.47 9 3.341627 7.43/27.63 4.83 10 3.342068 6.99/29.56 5.17 表1. 不同电池运行寿命下的最优配置结果 由图3可知，在储能设备运行寿命达到9年时，折合用户年实际支出费用最低，为3.3416亿元，此时其本金回报周期为4.83年。将设备运行寿命看成一个整数变量，则在其等于9时，目标函数取得最优解，此时配置结果为：7.43 MW/27.63 MWh。但在项目实际建设前，还需考虑当地的储能参与电力辅助准入门槛，按要求建设设备。 图3. 不同运行寿命下的用户年实际支出费用 由图4可知，功率配置在8 MW左右的储能设备，其对用户负荷曲线的调节情况基本相同，负荷曲线峰值下降的程度基本一致，在4 MW左右。储能设备配置的最大功率限制了其充放电行为，要获得更高的削峰水平，需要配置更高的最大功率，使得用户的年购电费用降到更低水平。同时储能设备也要配置更大的容量，来维持运行寿命，并且配置的容量越大，可调节的电量越大，调节用户负荷曲线的效果越好，但成本也会随之升高。 图4. 调节用户负荷曲线示意图 最大功率配置的另一个重要作用是参与调频市场辅助服务。调节用户负荷曲线的过程需要在低电价时段大量购电，需要储能设备配置较大的容量来保存电能，此时也应考虑成本。 在参与调频市场辅助服务的过程中，最大功率的配置决定可以获得的调频收益，功率越高收益越大，但参与调频过程对电池的损耗也很大，可以通过配置更大的容量来提高储能设备的运行寿命，否则会出现在回收本金之前电池就退役的情况，也要结合建设场景考虑储能设备的最短运行年限。 6.2. 同一设备在不同建造费用下的收益对比 图5代表部分时段的调频工作情况。由于上报调频容量的时间间隔与调频出力规划的时间间隔相同，所以参与调频容量上报的时间点，出力都达到要求。设备总的实际存储电量变化曲线如图6所示。表2和表3列出了优化过程的重要参数。所涉及到的所有收益和成本的详细计算结果如表4所示。 图5. 部分时段调频工作示意图 图6. 荷电状态变化曲线 Table 2 FM scene parameter 综合调频性能指标KAP ωf/(元/5 min) ωpen/(元/5 min) 调频限制/% 10 2 20 50 表2. 调频场景参数 Table 3 Parameters of energy storage equipmen 建设费/(万元/MW)/ (万元/MWh) 固定运维费用/ (万元/MW·年) 循环次数/(次) 充放电深度/(%) 80/100 8 5000 90 表3. 储能设备参数 Table 4 Revenue/cost entr 单项 参数 储能设备运行年限/(年) 9 年金系数 0.16 变压器设备寿命/(年) 20 年金系数 0.1 原全年总电费/(元) 336054525 现全年总电费/(元) 331819986 减少用电费用收益/(万元) 423 延缓变压器升级收益/(万元) 2640 调频收益/(万元) 182 年总收益/(万元) 869 设备费/(万元) 3910 年净收益/(万元) 809 本金回报周期 4.83 原负荷峰值/(MW) 80 现负荷峰值/(MWh) 76 削峰率/(%) 5 表4. 收益/成本条目 储能设备配置的规模基本决定了其充放电行为，所以年净收益基本没有变化，如表5所示。在建造费不断升高的过程中，本金回报周期不断延长，在当前表格的参数组中，并没有出现回报周期超过电池运行寿命的情况，都可以在电池退役之前收回本金。但如果考虑资金的时间性，在5年的时间，计算时间成本后的总建设费会有大幅提升，动态回报周期将比本金回报周期长。 Table 5 Comparison of principal return periods under different construction cost 功率费(万元/MW)/ 容量费(万元/MWh) 建设费/ (万元) 年净收益/ (万元) 回报周期/ (年) 电池运行寿命/(年) 60/100 1945 771 2.52 5 60/120 2228 771 2.89 5 60/140 2512 771 3.26 5 80/100 2220 771 2.75 5 80/120 2404 771 3.12 5 80/140 2863 771 3.71 5 100/100 2295 771 2.98 5 100/120 2578 771 3.35 5 100/140 2863 771 3.72 5 表5. 不同建造费用下的本金回报周期对比 对比表6的最优配置结果，及其优化的年用户实际支出成本，安装储能设备前用户的年实际购电费用为3.3605亿元。在电池运行寿命为5年的情况下，如果方案的本金回报周期接近4到5年，则该投资建设方案在考虑通货膨胀率以及折现率的情况下实为亏损。 Table 6 Optimal configuration results of energy storage equipmen 储能配置/ (MW/MWh) 建设费/(万元) 年维护费/(万元) 年净收益/(万元) 本金回报周期/(年) 运行寿命/(年) 7.43/27.63 3910 60 809 4.83 9 表6. 储能设备最优配置结果 6.3. 不同设备建造费用下的最优配置结果对比 综合调频性能指标暂定为10，表7的调频里程报价为2元/5 min，表8的报价为2.5元/5 min；在不同报价的情况下，不同建设成本对应的盈亏状态不同。一般调频里程报价的上限为5元/(MW·5 min)，但考虑到电力市场的竞争，在估算项目能否盈利时，考虑以较低的调频收益系数保障数据的有效性。 Table 7 Comparison of optimal allocation results under different construction costs with lower FM revenu 功率费(万元/MW)/ 容量费(万元/MWh) 储能配置/ (MW/MWh) 本金回报周期/ (年) 电池运行寿命/ (年) 60/100 80/126 3.59 5 60/120 10.52/16.43 3.2 5 60/140 8.98/13.97 3.5 5 80/100 19.79/31.57 3.41 5 80/120 8.76/14.19 3.35 5 80/140 8.91/14.02 3.75 5 100/100 7.46/15.26 3.18 5 100/120 7.45/15.14 3.6 5 100/140 1/1.94 2.93 5 表7. 不同建造费用下的最优配置结果对比(较低调频收益) Table 8 Comparison of optimal allocation results under different construction costs with higher FM revenu 功率费(万元/MW)/ 容量费(万元/MWh) 储能配置/ (MW/MWh) 本金回报周期/ (年) 电池运行寿命/ (年) 60/100 80/127 3.27 5 60/120 80/124 3.73 5 60/140 9.40/14.65 3.27 5 80/100 80/127 3.56 5 80/120 12.21/19.15 3.3 5 80/140 9.10/14.13 3.49 5 100/100 25.27/40.12 3.51 5 100/120 8.79/14.20 3.35 5 100/140 8.98/14.01 3.72 5 表8. 不同建造费用下的最优配置结果对比(提高调频收益) 在相同的建造成本下，调频里程报价提高25%之后，可以通过配置更大的储能设备来获取更高的收益，其充放电策略也有大幅改变。若两种情况下配置储能方案大致相同，可以缩短本金回报周期数月。但如果建造成本过高，则收益很小，不该建设大型设备。 6.4. 不同调频里程报价及性能指标下的收益对比 为简化，将调频里程单价与综合调频性能指标的乘积称为综合调频收益系数。随着综合调频收益系数的升高，本金回报周期逐渐降低，如图7所示。当收益比较低，比如综合调频收益系数为10时，会出现回报周期与实际运行寿命的差距接近1年的情况，如表9所示。因为调频辅助服务市场的调频里程报价范围会随着政策的不同而改变，近几个月某地区的调频里程报价已经下调。当参与调频辅助服务的收益较低无法收回本金时，考虑电池减少或不参与调频辅助服务市场来延长电池寿命，减少亏损。 图7. 回报周期变化示意图 Table 9 Comparison of principal return cycle under different incom 综合调频收益系数K AP 年净收益/(万元) 回报周期/(年) 电池运行寿命/(年) 10 609 3.95 5 15 660 3.64 5 20 715 3.36 5 25 771 3.12 5 30 828 2.90 5 35 885 2.72 5 表9. 不同调频收益下的本金回报周期对比 6.5. 不同调频工作时间限制下的收益对比 由图8可知，对储能设备参与调频的工作频率/工作时段进行限制，可以大幅提高电池运行寿命，本金回报周期也相应的延长，但不超出实际运行寿命。在调频时段放开到全天时间的50%以上之后，储能设备参与调频的充放电策略基本稳定，本金回报周期和实际运行寿命也不再有大幅度的变化，如表10所示。在限制比例为50%时，回报周期较短，运行寿命较长。 图8. 回报周期与运行寿命变化示意图 Table 1 0 Comparison of operating life and principal return period under different participation limit 参与调频时段占日总时间的比例/(%) 实际运行寿命/(年) 回报周期/(年) 12.5 4.54 3.73 25.0 4.05 3.22 37.5 3.79 3.00 50.0 3.69 2.89 62.5 3.66 2.83 75.0 3.64 2.82 87.5 3.64 2.82 100.0 3.64 2.82 表10. 不同参与调频限制下的运行寿命与本金回报周期对比