储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法
【专利摘要】本发明涉及一种储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，包括以下步骤：计算配电网中供电公司调度储能提供备用时获取的年效益；确定供电公司支付给储能系统的费用；计算储能系统的年支出与年收入；确定政府给予储能系统的经济补贴标准。该方法旨在设计政府给予储能系统的经济补贴机制，以保证在现有储能技术发展水平下，储能系统能够获利运行，提高储能系统的市场竞争力，从而激励独立投资者投资储能建设。
【专利说明】
储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种计算方法，尤其是一种储能系统提供备用发电的经济补贴标准的 确定方法，属于店里系统辅助的技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着可再生能源并网规模逐渐加大及负荷需求特性的不断转变，电网运行中的峰 谷差和备用需求越来越大，为满足电网供需平衡，对系统的调峰能力和备用能力等辅助服 务质量提出了更高的要求，仅依靠常规调峰和备用机组，难以平抑间歇性新能源并网后系 统负荷的波动，电网调峰和备用容量问题日益严重。尤其给丧失了小火电机组调峰或水电 容量占比较低的电网的安全稳定带来了极大的挑战。近年来，储能技术不断发展，具有功率 特性好、系统规模大、运行寿命长、运行可靠性高及快速准确的功率响应能力等特点，可作 为主力调节电源，在电网调峰和系统备用过程中发挥重要作用。
[0003] 为了促进可再生能源的利用和电力系统的优化运行，整体提高资源利用效率，世 界许多国家都制定了扶持储能产业发展的相关政策，以立法的形式为储能产业的规模化发 展和应用提供了激励和保障机制。国外储能方面的扶持政策主要包括一次性投资补贴、商 业化电价竞争、减税补贴、电价补贴等方面。然而，我国储能产业的发展正处在起步探索阶 段，初始投资大，在短期内很难回收成本，获得可观的利润，国内有关扶持及激励政策和办 法还相对较少，现有补贴政策中存在较多的模糊性和多变性，导致储能参与提供辅助服务 的积极性并不高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种储能系统提供备用发电的 经济补贴标准的确定方法，其能确定供电公司支付的调度费用，提高储能系统参与备用辅 助服务的竞争力和积极性，设计政府经济补贴的机制，以激励储能的进一步发展，优化电力 系统的运行，推进国内电力体系的改革和辅助服务市场的形成。
[0005] 按照本发明提供的技术方案，一种储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定 方法，所述确定方法包括如下步骤：
[0006] 步骤A、在配电网备用需求得到满足时，确定供电公司获取的年效益；
[0007] 步骤B、确定供电公司支付给储能系统的调度费用；
[0008] 步骤C、确定储能系统的年支出与年收入；
[0009 ]步骤D、确定给予储能系统的经济补贴标准。
[0010] 所述步骤A中，供电公司获取的年效益B_,t为
[0011] Bcom, t = Bl, t+B2, t+B3, t+B4, t
[0012] 其中，, t为削峰填谷减少电网扩建容量效益，B2, t为减少线路损耗效益，B3, t为减 少新能源发电并网所需的备用容量效益，B4,t为提高供电可靠性效益。
[0013] 所述步骤B中，所述的供电公司支付给储能系统的费用为
[0014] Fi,t=KXSXE res
[0015] 其中，F1>t为供电公司每年支付给储能系统的总调度费用，S为常规机组单位备用 发电容量调度费用，K为常数，所述常数K应满足
[0017] 其中，B_,t为供电公司获取的年效益，Eres为储能系统提供的年平均备用发电量。
[0018] 所述步骤C中，计算储能系统的年支出与年收入分别为 [0019] Cout,t = C〇M，t
[0020] Cin.FFu+Bs.t
[0021] 其中，Ccmt, t为储能系统的年支出，Cin, t为储能系统的年收入，Com, t为储能系统的年 运行维护费用，B5,t为低储高发套利效益。
[0022] 所述步骤D中，所述经济补贴标准包括备用发电量补贴或设备投资补贴。
[0023] 本发明的优点:政府采取经济补贴的措施来激励现有发展水平下储能参与提供备 用辅助服务的积极性，以提高储能系统的市场竞争力，确保储能系统的可盈利性。本方法具 有较高的适应性，补贴标准的计算思路可应用于储能提供不同辅助服务下的经济补贴测 算，可应用于持续发展中的储能系统在不同技术水平下的经济补贴标准计算，以激励储能 的进一步发展，优化电力系统的运行，推进国内电力体系的改革和辅助服务市场的形成。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的流程图。
[0025] 图2为本发明无补贴时储能系统提供备用辅助服务的全寿命周期支出与收入。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027] 如图1和图2所示:为了能确定供电公司支付的调度费用，提高储能系统参与备用 辅助服务的竞争力和积极性，设计政府经济补贴的机制，以激励储能的进一步发展，优化电 力系统的运行，推进国内电力体系的改革和辅助服务市场的形成，本发明的确定方法包括 如下步骤：
[0028] 步骤A、配电网中供电公司调度储能提供备用时，确定供电公司获取的年效益；
[0029] 具体地，所述供电公司获取的年效益是指为达到削峰填谷、提高新能源发电利用 率、提高供电可靠性等目的，配电网需要配备一定的备用发电容量，可由储能系统来提供， 所产生的效益主要包括通过削峰填谷减少电网扩建容量效益B 1>t、减少线路损耗效益B2,t、 减少新能源发电并网所需的备用容量效益B 3,t、提高供电可靠性效益以,*等，则配电的备用 需求得到满足时，供电公司所获取的总的年效益B。?, t为
[0030] Bcom, t = Bl, t+B2, t+B3, t+B4, t 〇
[0031] 步骤B、确定供电公司支付给储能系统的费用；
[0032] 具体地，所述的供电公司支付给储能系统的费用，其确定方法为：由于储能系统相 比较于常规机组提供备用发电容量，具有响应速度快、爬坡时间极短、环保等优点，同时响 应国家鼓励使用清洁能源的号召，若常规机组单位备用容量调度费用为S，供电公司在调度 储能系统提供备用发电容量时，所支付的调度费用可相应提高，即供电公司支付储能系统 的单位备用发电容量的调度费用31为1(\5，1(>1，则供电公司支付给储能系统的年调度费用 为
[0033] Fl,t = SlXEres = KXSXEres
[0034] 其中，F1>t为供电公司每年支付给储能系统的总调度费用，S为常规机组单位备用 发电容量调度费用，K为常数；
[0035] 同时，考虑到供电公司调度储能系统的过程中可能出现的人工费用、规划费用等 其他费用支出以及供电公司自身盈利率，则常数K应满足
[0037] 其中，B_,t为供电公司获取的年效益，Eras为储能系统提供的年平均备用发电量。
[0038] 步骤C、计算储能系统的年支出与年收入；
[0039] 具体地，无政府经济补贴时，储能系统的支出与收入如图2所示。储能系统的年支 出为
[0040] Cout,t = C〇M，t
[0041 ]其中，Ccmt, t为储能系统的年支出，Com, t为储能系统的年运行维护费用，Com, t包括年 固定运维成本CfOT, t和年可变运维成本C_, t，CfOT, t指年度规划检修保养成本，C_, t与储能系 统的周期循环效率及备用损失有关，相应的运维成本可以表示为
[0042] Com, t = Cf 〇m, t+Cv〇m, t
[0043] Cf〇m,t = XfomPN
[0044] Cv〇m，t = Xv〇mPN
[0045] 其中，PN为储能系统的建设额定功率，1_、\￥?分别为储能系统单位功率固定运维 成本和单位功率可变运维成本。
[0046] 储能系统的年收入为
[0047] Cin.FFu+Bs.t
[0048] 式中，Cin,t为供电公司支付的年调度费用为储能系统的年收入，B5, t为低储高发套 利效益，即储能系统的直接效益。
[0049] D、确定给予储能系统的经济补贴标准；
[0050] 具体地，所述补贴是指政府给予的经济补贴;政府给予储能系统的经济补贴，是为 了解决现阶段发展水平下，储能系统初始投资大，短期很难回收成本，获取可观利润这一问 题，政府可采取的经济补贴措施，可考虑"备用发电量补贴"或"设备投资补贴" 2种方式。
[0051] 对于备用发电量补贴，具体计算方法为:政府对储能系统的经济补贴以推动储能 技术快速发展为目的，补贴标准以储能系统投资者的投资收益率为参考确定补贴比例。核 定现有储能技术平均发展水平，政府对储能系统提供备用发电容量进行经济补贴，使储能 系统的投资收益率达到预期的基准投资收益率，则政府给予经济补贴后储能系统的年收入 为
[0052] Cint =(Sl+Fsub,t)XEres
[0053] 式中，Fsub,t为为达基准投资收益率政府对单位储能备用发电量补贴理论值;Cin/ 为政府给予经济补贴后储能系统的年收入。
[0054]则折现到储能系统投资建设初期，系统净现值理应大于初始投资，储能投资者可 获得利润，BP
[0056] 式中，Cnpv为储能系统的净现值，irr为储能系统基准投资收益率，Co为储能系统的 初始投资建设费用，N为储能系统的运行周期;C in/为政府给予经济补贴后储能系统的年收 入。
[0057] 可整理得出为满足储能系统基准收益率时的单位储能备用发电量的最小补贴值 为
[0060]式中，PVA为将储能系统的初始投资建设费用在基准投资收益率下折算为等年值 的系数因子。
[0061]对于储能系统的设备投资补贴，具体计算方法为：除了对储能系统进行备用发电 量补贴外，政府还可考虑对储能系统的设备投资进行补贴，即对储能设备和整流逆变等并 网设备的资金补贴。
[0062]设备投资补贴可与备用发电量补贴同时进行，也可只进行备用发电量补贴或设备 投资补贴。
[0063]若考虑储能设备投资补贴与备用发电量补贴同时进行，在核定储能系统单位备用 发电量补贴标准后，当政府对单位储能备用发电量的补贴标准Fsub'可能低于核定的理论补 贴标准Fsub, t，可考虑进一步对储能系统设备投资进行补贴，以降低储能系统的初始投资建 设费用，为使储能系统达到规定的基准投资收益率，则政府仍需要对初始投资追加的补贴 额为C sub
[0065]则储能系统设备投资补贴比例为
[0067] 式中，isub为储能系统设备投资补贴比例；
[0068] 以上所述的补贴标准仅是使储能系统达到基准投资收益率时的最低补贴标准，若 要提高储能参与备用辅助服务的竞争力，提高储能投资主体的积极性，使投资者获得较高 投资收益率，可适当提高设备投资补贴比例。
[0069] 实施例
[0070] 以上海某地区某10kV配电网为例，该区域负荷年平均增长率为1.5%，独立投资者 投资的额定功率为1.6MW，额定容量为12.5MWh的电池储能系统接入10kV母线，配电网区域 包含15MW的风电机组，供电公司调度储能系统满足配电网备用需求，以达到削峰填谷、提高 新能源并网率和供电可靠性的目的。：
[0071] 配电网所获效益和储能投资运行情况详见表1;
[0072] 表1配电网所获效益和储能投资运行情况
[0074] 供电公司调度备用机组参数详见表2;
[0075] 表2供电公司调度备用机组运行情况
[0078]配电网中独立投资者投资建设储能系统，接受供电公司调度提供配电网的备用需 求。为促进储能技术的进一步发展和提高储能投资者的合理收益，国家可采取经济补贴的 方式进行激励。若采取备用发电量补贴，则政府至少需要给予储能系统单位备用发电量为 22.15元/MWh的补贴，投资者才能获得期望收益率;若采取设备投资补贴，则政府至少需要 给予储能系统初始设备投资补贴比例为42%。
[0079] 具体实施例的政府补贴标准的计算结果如表3所示。
[0080] 表3计算结果
[0082]本发明政府采取经济补贴的措施来激励现有发展水平下储能参与提供备用辅助 服务的积极性，以提高储能系统的市场竞争力，确保储能系统的可盈利性。本方法具有较高 的适应性，补贴标准的计算思路可应用于储能提供不同辅助服务下的经济补贴测算，可应 用于持续发展中的储能系统在不同技术水平下的经济补贴标准计算，以激励储能的进一步 发展，优化电力系统的运行，推进国内电力体系的改革和辅助服务市场的形成。
【主权项】
1. 一种储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，其特征是，所述确定方法 包括如下步骤： 步骤A、在配电网备用需求得到满足时，确定供电公司获取的年效益； 步骤B、确定供电公司支付给储能系统的调度费用； 步骤C、确定储能系统的年支出与年收入； 步骤D、确定给予储能系统的经济补贴标准。2. 根据权利要求1所述储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，其特征在 于:所述步骤A中，供电公司获取的年效益B。?,*为 Bcom, t =Bl，t+B2，t+B3，t+B4, t 其中，B1>t为削峰填谷减少电网扩建容量效益，B2, t为减少线路损耗效益，B3, t为减少新 能源发电并网所需的备用容量效益，B4,t为提高供电可靠性效益。3. 根据权利要求1所述储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，其特征在 于:所述步骤B中，所述的供电公司支付给储能系统的费用为 Fi,t = KXSXE res 其中，F1>t为供电公司每年支付给储能系统的总调度费用，S为常规机组单位备用发电 容量调度费用，K为常数，所述常数K应满足其中，B_,t为供电公司获取的年效益，Eras为储能系统提供的年平均备用发电量。4. 根据权利要求1所述储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，其特征在 于:所述步骤C中，计算储能系统的年支出与年收入分别为 C〇ut, t - Com, t Cin, t - Fl，t+Bs，t 其中，Ccmt.t为储能系统的年支出，Cin,t为储能系统的年收入，C〇M,t为储能系统的年运行 维护费用，B5,t为低储高发套利效益。5. 根据权利要求1所述储能系统提供备用发电的经济补贴标准的确定方法，其特征在 于:所述步骤D中，所述经济补贴标准包括备用发电量补贴或设备投资补贴。
【文档编号】G06Q50/06GK105868894SQ201610174129
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】杨波, 陈铭, 叶季蕾, 汤铮, 薛金花, 崔国华, 陶琼, 王璟, 王德顺, 邱巍, 刘皓明, 顾江, 陆丹, 李立, 姬联涛, 董震威, 俞斌
【申请人】江苏省电力公司无锡供电公司, 中国电力科学研究院, 国家电网公司