理性权衡工商业储能全生命周期收益与初投成本

阳光工匠学社_编辑部

1. 序
2023年，随着工商业峰谷价差逐渐拉大、尖峰电价政策的实施、碳酸锂材料价格的下行，业内大都认为今年是工商业储能的元年。于是乎，百家齐放、百舸争流，各大企业竞相入局。工商业场景，产品目前以柜式集成为主，即All-In-One储能柜，在这个赛道上，新进了上百家集成企业，这些玩家包括：原有大储集成商、电池企业、PCS设备企业、EMS平台企业、散热系统企业、开关柜企业、开关企业、变压器企业、纺织企业等等。在看到这个集成企业画像时，不知各位读者是何感受？作为笔者的我，只能用“大跌眼镜”来形容此时的心情，储能系统集成的门槛何时变得这么低了？长此以往，劣币驱除良币现象愈加严重。

在EESA第二届中国国际储能展览会中甚至有集成商大幅宣传自家200kWh储能柜单价只要9毛9。这让我想起多年前地摊上的及目前抖音直播上的吆喝声：“是的，你没有看错，只要9块9，9块9包邮，9块9带回家，你还在等什么呢，走过路过不要错过”。以“9毛9”作为宣传手段，本身无可厚非，但储能系统生命周期长达10年，若仅是考虑低价竞争而不考虑全生命周期运行效益，那未免显得太不专业了！目前业内也有流传说，部分集成商在All-In-One储能柜上使用A-品类、B品类、库存电芯甚至梯次电芯。利益的驱使可能会让越来越多的厂家参与其中，特别是一些跨界储能的企业，而潜藏在这背后低效率低收益、高安全隐患额定现象非常令人担忧，如此发展下去对刚刚起势的工商业储能是致命性的打击。

综上，本文的一个重要目的便是呼吁：理性权衡初始投资成本与储能系统全生命周期收益的关系，理性选择储能系统集成企业，低初始投资成本并不一定等于高收益。

下面，我们通过实际项目去测算工商业储能经济性，在整个测算过程中，相信各位会对储能系统全生命周期收益有更好的了解。

2. 工商业储能经济性测算分析
2.1 测算输入条件一（电价）

提起国内工商业市场，收益模型最好的省份当属浙江，一天拥有2个尖峰时段和2个低谷时段，峰谷价差明显。以2023年10月浙江代理购电1-10（20）kV大工业电价表如下（表1）：

表1   浙江大工业用电时段及电价表

2.2 测算输入条件二（成本）

以500kW/1MWh磷酸铁锂储能系统为例，核算系统成本。根据市场调研数据，目前市场主流All-In-One储能柜（液冷）单价在1.2~1.3元/Wh元之间，不妨取中间值1.25元/Wh，相关成本如下：

表2   500kW/1MWh工商业储能系统成本核算表

        
2.3 测算输入条件三（技术指标）

2.3.1 电池系统循环寿命

目前磷酸铁锂储能系统主流用电芯规格为3.2V/280Ah，且业内电池企业宣称循环次数均超6000次，甚至8000次、10000次、13000次等。其一，我们先不说宣传的真实性如何，先从技术角度去看待循环次数，电池企业给的循环次数是有前提条件的，如：6000次@80%EOL&90%DOD&25℃，如7000次@70%EOL&90%DOD&25℃

【EOL:End Of Life，电池剩余使用寿命，80% 意思是在其使用一段时间后其电池总体容量衰退至初始容量的80%。
DOD：Depth of discharge，放电深度，为放电容量与额定容量的比值，单位为％，例如，90％DOD，是指放电时放出额定容量的90％停止。】

6000次@80%EOL&90%DOD&25℃指的是：在25℃测试条件下，电芯放电深度90%，循环6000次，容量衰减至80%。

尤其要注意25℃环境温度的测试条件，实验室内通过恒温箱可有效保证测试环境温度，但项目现场呢？对于液冷、空调散热、强制风冷的环境温度保持效果，各位觉得如何？目前，有一些All-In-One储能柜企业其电池系统散热方式采取强制风冷，以此做到较低成本，但如何有效保证循环次数却不得而知了。

其二，280Ah由宁德时代于2020年率先推出市场，而后电池企业纷纷跟进，于2021年~2023年陆续量产。以280Ah为例，其于0.5P充放电工况下，日循环次数最多为5次（一次循环按4h，充电及放电完成后均有10min以上静置静置时间）。那么，假设一年365天全天候工作，每年循环次数测试次数为1825次，做完6000次循环寿命测试需要3.29年。那么，除了宁德时代有时间做完6000次循环之外，还有哪些电池企业实际做了6000次循环寿命测试呢？大部分企业基于部分测试数据，采取曲线拟合方式去推断理论循环次数，也有企业会基于高温测试环境去做加速老化，进而推断循环次数。

其三，电芯循环次数＞电池模组循环次数＞电池系统循环次数＞储能电站循环次数。电芯循环次数能做到6000次及以上，那么整个电池系统呢？如何从理论和实际予以论证？

其四，磷酸铁锂用户侧储能系统兴起时间不长，假设2020年有首个基于280Ah电芯做的用户侧储能系统集成，那么其运行时间也仅有3年；目前用户侧储能收益测算至少按10年考虑，甚至有考虑15年的。根据各厂家提供的循环次数去计算投资收益比真的可靠么？

其五，同厂家的电芯也分A类、B类，只约定电芯品牌意义并不明显，不排除存在一些集成商采用B类电芯，甚至是梯次利用电芯做系统集成，同时还敢给用户承诺循环次数；循环次数这里水比较深，前面也讲过了，和测试条件有莫大的关系。若运行多年以后，用户发现电站循环次数不如前期技术承诺值，想联系集成商的时候，却发现集成商要么倒闭了，要么不认账，该如何？

其六，并非说循环次数10000次不可达到，若需要更长循环次数的电芯，那么需要付出更高的成本，这个成本体现在电芯的整个材料选型和加工过程中。

综上，建议用户或投资方在选择系统集成商时，尽量选择成立时间长、注册资金雄厚、市场公认的大品牌；而且少说少看循环次数，以放电量作为考核依据，更有保障！

回过来头来继续谈经济测算模型，既然目前6000次及以上的循环次数是业界共识，那么本次测算模型以6000次作为基准。

2.3.2 电池系统衰减率

随着使用时间增长，电池的容量会逐渐降低，电池内部的活性物质逐渐丧失，从而降低了电荷的储存和释放能力。按用户侧储能系统日两充两放运行工况，电池系统前三年累计衰减率约10%，后7年推测年平均衰减率为2%。

需要注意的是，电池系统衰减特性与电芯本身质量息息相关，低衰减同样意味着要付出更高的成本。这里我们同样按业内平均水平来做经济性测算，即按首年衰减5%，次年衰减3%，后8年年均2%衰减考虑。

2.3.3 储能系统效率

在文章【集中式电化学储能电站效率深度解析】一文中，给读者介绍了储能系统的各种效率定义，如电站综合效率、储能单元充放电能量转换效率、储能装置效率、储能系统充电/放电效率，感兴趣的读者可以去看一下。在做储能系统全生命周期收益测算时，我们考虑的唯一指标便是电站综合效率。
综合效率定义：评价周期内，储能电站生产运行过程中的上网电量与下网电量的比值。换个表述就是：评价周期内，综合效率=储能电站的放电量/（充电量+辅助设备耗电量）

这个评价周期一定要注意，如单个循环过程综合效率、日综合效率、月综合效率、年综合效率都是不一样的，这其中的效率差异主要由于非充放电时段的辅助设备用电功耗造成的。

下面，我们以100kW/215kWh液冷All-In-One储能柜为例，从技术角度去分析500kW/1MWh储能系统的真实效率：

表3   500kW/1MWh 用户侧储能系统设备效率及损耗表

表4   500kW/1MWh 用户侧储能系统综合效率表

目前，市面上大部分做All-In-One储能柜的企业，均宣称效率大于90%，各位读者看到这不妨问问90%效率指的是什么效率以及该效率是在什么工况下测试所得？我们基于投资的目的去做用户侧储能系统，还是要脚踏实地、实事求是一些。

考虑到测算方便，我们取年综合效率84.29%作为经济性测算的效率依据。

2.4 测算结果
注：测算结果不包含需量管理及需求侧响应，仅包含峰谷套利部分。

表5   500kW/1MWh 用户侧储能系统收支表

                                                                             

单位：万元

从测算结果来看，浙江地区工商业储能经济性还是非常明显可观的。

3. 技术及成本差异对收益的影响
3.1 电芯品质
A品电芯：在各方面的参数都达到电芯生产企业的技术参数要求范围内，无异常的电芯可称为A品电芯。

B品电芯：工厂生产电芯的时候，关于电压、容量，外观、都稍微有点瑕疵，在电芯所有参数中有某些未能达到A品的标准被称为B品。另外还有个通俗说法是A品一般放在仓库假如3-6个月没有出货，也称之为B品。

C品电芯：B品电芯在仓库放置8个月以上，假如仍然没有出货，就可以称之为C品。C品电芯容量一般只有同型号A品电芯的50%-60%左右，好的可以达到70%。C品电芯安全性较差，此外，C品电芯不耐用，再经过几次循环充电，性能大大下降。

你以为你选择对了电芯品牌，殊不知同一工厂生产的电芯还分多类品质。对于一个合格的集成商来说，至少是选择A品电芯；对于一个优秀的集成商来说，对电芯的参数有自己的品控要求，按该要求去购买电芯，能较好保证电池系统成组的一致性和系统容量。如电芯标称容量280Ah，但该容量的标称是在特定试验环境下的，不同企业采取的测试环境会有一些出入，比如某些电芯企业在35℃情况下，容量满足280Ah即认为达到标准；那对于集成商来说，这个标准是否能满足需要？可能一般的集成商都不会考虑这个问题；在这种情况下，交付给用户的产品，其系统容量至少打95折。其实，对于集成商来说，需要的是25℃情况下，单电芯容量至少满足280Ah，再考虑组成系统的容量损失，一般是会要求电芯容量大于280Ah的。

3.2 模组一致性控制

电池模组的一致性指的不是模组内电芯参数完全一致，而是将模组内电芯的各项参数控制在合理的范围内。

追求一致性的主要目的是除了在当前状态下，发挥出电池模组的最大充放电容量，还需要维持尽量长的时间。

一致性包含：电压一致性、内阻一致性、容量一致性、温升一致性。那么这些参数，集成商在设计PACK或者购买PACK时候是否有考虑到？设计风道及管路时候是否有考虑温升一致性？电压、内阻、温度等差异最终都会反应到系统可用容量上面。我们都知道一个电池系统内的最大可用容量是由短板电芯所决定的，这个短板电芯决定了系统的上限。这就使得电芯的品控、电池模组的设计尤为重要，储能系统集成并不是搭积木式的工作。若一致性控制不好，整个系统可用容量会减少10%甚至更多，这都会直接影响到收益。

说到这里，行业普遍采用BMS来控制电池模组内电池的一致性，其主要有主动均衡和被动均衡两种方式。主动均衡均衡电流大，效果好，效率高，但是成本相对较高，业内目前主要还是采取被动均衡的BMS。说到被动均衡，目前主流均衡电流在100mA~150mA之间，对280Ah电池而言，1%的容量差异就是2.8Ah，以100mA的均衡电流去做放电均衡，需要28h。那么目前主流采用被动均衡的储能系统，其均衡效果是否还有意义？整个系统的一致性就完全取决于电芯品质和系统散热设计。

3.3 精细化管理

在日24内如何让储能系统工作在最大效率工况？如何在非充放电时段减少待机损耗，这些都是集成商需要认真考虑的事情，本文就不展开叙述了。

3.4 安全管理

储能系统安全性已是老生常谈了，但如何从系统设计、系统制造、系统运维方面去保障电站全生命周期的安全性，一些新进且激进的集成商是否有考虑全面呢？撇开安全性，只谈低成本，那全生命周期的经济收益根本无法保障，一次安全问题就足以失去所有收益甚至带来衍生危害。

4.结语
浙江地区，10年21.55%的内部收益率在现行市场来看，十分吸引人，大家摩拳擦掌，跃跃欲试；但是，笔者想表达的是，用户在选择系统集成商的时候，还需要擦亮眼睛，从公司背景、成立时间、技术实力等方面多做一些考量，低价只代表眼前，实力才能给用户提供有保障的未来！

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