储能系统在风电并网中的成本-效益分析

钠硫电池的有关费用参见表5-2。美元对人民币的汇率按照1∶6.8来计算，设风电场加装的钠硫电池储能额定容量为A，额定功率为P，电池的放电效率为_η，一般取75%，储能系统的使用年限为15年。一般常见的钠硫电池的标准放电时间为8h，故有A=8P。

在一年的时间里，考虑到风力资源的随机性、不确定性，风电场不可能一直在满负荷运行的状态下，但是可以将一年的总的发电量折算到按满负荷运行下的小时数，即：等效满负荷运行小时数，现在一般风电场的满负荷运行小时数在2000～3000h不等，我们取满负荷运行小时为2000h。同理可以折算风电场储能容量在一年内等效额定状态下充放电次数。由此可以算出因风电场配置储能系统而增加的年上网电量收益B为

B=0.61Aηα （5-49）钠硫电池储能系统一次性投资可由式（5-34）确定，其中单位功率建造费用、单位储能费用均取表5-2中的最小值，分别为810美元/kW、230美元/（kW·h），并取美元与人民币的汇率为6∶1。故式（5-40）中折算成等年值的储能设备固定成本K为

钠硫电池储能系统年运行维护费用可由式（5-32）确定，其中单位功率运行费用、单位功率的维护费用均取表5-2中的最小值，分别为19美元/（kW·年）、3美元/（kW·年），并取美元与人民币的汇率为6∶1。由此可算出式（5-40）的C。

C=C_y·P+C_w·P （5-51）

=（19P+3P）×6=126P

根据式（5-40），并结合式（5-49）～式（5-51）可以算出，配置储能装置后风电场的年度收益为

AW=-K（A，P，i，n）+B-C

=-（639.09P+181.47A）+0.61Aηα-126P （5-52）(www.xing528.com)

代入A=8P，，η=75%，得

可见，在当前水平下风电场现在安装钠硫电池储能装备是亏钱的。由上式可以看出，造成亏损的原因是当前NaS储能系统的成本太高。随着NaS电池的产量增加，其单位容量的制造成本是会逐渐降低的。

此外，由于风电场在安装储能装备后，储能设备储存的电量可以在电力系统负荷峰值的时候售给电网，这样储能系统储存的电量可以比国家规定的标杆电价高。可以按照5-3中的电价设计方法设计峰谷电价，这样就可以缓解风电场安装储能设备后的亏损。还有随着钠硫电池实用性研究的进行，以及其商业化应用的进展，钠硫电池的成本会降低。

假设NaS电池的单位成本减少一半的话，则风电场的年收益为

其中e_f表示协议上网电价。如此时想取得收益，则此时的协议上网电价应至少是2.343元/（kW·h）。

由此可见，在储能系统单位成本逐渐降低以及抬高系统负荷高峰时的协议上网电价后，风电场安装储能装置后的亏损会逐渐减小。如能根据市场规律制定合适的协议上网电价，风电场配置储能系统后可以实现盈利。

此外因为储能设备对于风电场的稳定输出具有重要作用，可以减小风电场不稳定输出对电力系统的负面影响。所以电网方面或者国家可以给予安装储能装备的风电场予以补助。这样可以进一步减小由于储能造成的亏损，提高风电场安装储能设备的积极性。