一种海上风电场的配套储能运营模式确定方法与流程

1.本发明涉及一种海上风电场的配套储能运营模式确定方法，属于风电场储能运营模式选择技术领域。


背景技术：

2.储能作为当前技术相对成熟且调节方式灵活的一种技术手段，有助于缓解地区电网新能源消纳压力。储能装置应适应海上风电应用场景，做到安全、可靠、环保、高效，具备电网调峰、辅助调频、备用电源、削峰填谷、电力需求响应、紧急功率支撑、无功补偿等功能，因此对储能运营模式的选择至关重要。
3.专利cn 114971380 a公开了一种共享储能电站商业化运营模式的评价方法及系统，但该专利仅针对共享储能电站商业化运营模式开展的评价方法研究，建立了经济性、技术性、社会性指标，其所述的不同运营模式都是针对共享储能的，未对不同类型的运营模式进行阐述，泛用性低，且无法得到最优的储能运营模式。


技术实现要素：

4.本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种能对多种储能运营模式的投资效益以及运营模式下储能配置不同比例之间、不同建设容量之间的投资效益进行评估，得到最优的海上风电场的配置储能的运营模式决策。
5.为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种海上风电场的配套储能运营模式确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.确定所需配置储能的海上风电场装机容量e
wind
及所需满足的储能配置比例a％；
7.计算海上风电场的配套储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
；
8.确定海上风电场基准内部收益率r0和基准投资回收期n0；
9.计算配套储能运营模式下，海上风电场的n年现金流出cn和现金流入rn，其中：
[0010][0011]rn
＝i
inco
[0012]
以(r0,n0)为初始值根据以下公式迭代计算配套储能运营模式下，海上风电场的投资回收期(r,n)
[0013][0014]
采用上述方法计算不同储能运营模式下，不同装机容量及不同储能配置比例对应的投资回收期，选择投资回收期短的作为优选配套储能运营模式。
[0015]
当各个配套储能运营模式当投资回收期相同时，选择内部收益率更高的运营模式
作为优选配套储能运营模式。
[0016]
所述海上风电场的配套储能运营模式包括租赁共享储能运营模式和自建储能运营模式。
[0017]
所述租赁共享储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
的计算方法如下：
[0018]
确定海上风电场单位容量建设成本δc
cons
，则所需建设成本c
cons
为：
[0019]ccons
＝δc
consewind
[0020]
海上风电场年运营成本c
opre
包括储能租赁费c
rent
、设备折旧费c
depr
、维修费c
main
、职工工资及福利费c
staf
和利息支出c
inte
；
[0021]coper
＝c
rent
+c
depr
+c
main
+c
staf
+c
inte
[0022]crent
＝δc
renteess
[0023][0024]cmain
＝ω％c
cons
[0025]cstaf
＝nδc
staf
[0026]
其中，δc
rent
是单位容量共享储能的租赁费用，是设备最终残值率，c
equi
是设备总费用，n
equi
是设备预计使用年限，ω％是年维修费用占建设成本的比值，δc
staf
为人均职工工资福利，n为运维人员数量；
[0027]
确定共享储能模式下的营业收入为海上风电场发电量收入i
inco
，
[0028]iinco
＝pq
[0029]
其中，p是风电上网电价，q是该地区风电场正常年年均上网电量。
[0030]
所述自建储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
的计算方法如下：
[0031]
自建储能风储电站包括海上风电场建设成本和配套自建储能的建设成本；
[0032]
确定海上风电场单位容量建设成本δc
cons
，则所需建设成本c
cons
为：
[0033]ccons
＝δc
consewind
[0034]
确定海上风电场配套自建储能的单位容量建设成本δc
ess
，则所需建设成本c
ess
为：
[0035]cess
＝δc
esseess
[0036]
海上风电场年运营成本c
opre
包括设备折旧费c
depr
、维修费c
main
、职工工资及福利费c
staf
和利息支出c
inte
；
[0037]coper
＝c
depr
+c
main
+c
staf
+c
inte
[0038][0039]cmain
＝ω％c
cons
[0040]cstaf
＝nδc
staf
[0041]
其中，是设备最终残值率，c
equi
是设备总费用，n
equi
是设备预计使用年限，ω％是年维修费用占建设成本的比值，δc
staf
为人均职工工资福利，n为运维人员数量。
[0042]
确定自建储能模式下风储电站的营业收入为海上风电场发电量收入i
inco
，
[0043]iinco
＝pq
[0044]
其中，p是风电上网电价，q是该地区风电场正常年年均上网电量。
[0045]
本发明的有益效果在于：
[0046]
本发明方法所使用的参数和数据对于海上风电场/储能规划设计者来说较易获取；并在对比多种运营模式的经济效益和投资回报周期的基础上开展决策分析，直接解决了海上风电场建设者配置储能方式的实际问题。
[0047]
除了不同储能运营模式对比决策外，本发明还适用于单一运营模式下储能配置不同比例之间、不同建设容量之间的运营模式决策，具有较强的泛用性。
附图说明
[0048]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0049]
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0050]
实施例
[0051]
如图1所示，本实施例的一种海上风电场的配套储能运营模式确定方法，包括如下步骤：
[0052]
确定所需配置储能的海上风电场装机容量e
wind
及所需满足的储能配置比例a％；
[0053]
计算海上风电场的配套储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
；
[0054]
确定海上风电场基准内部收益率r0和基准投资回收期n0；
[0055]
计算配套储能运营模式下，海上风电场的n年现金流出cn和现金流入rn，其中：
[0056][0057]rn
＝i
inco
[0058]
以(r0,n0)为初始值根据以下公式迭代计算配套储能运营模式下，海上风电场的投资回收期(r,n)
[0059][0060]
并选择投资回收期短的作为优选配套储能运营模式，当各个配套储能运营模式当投资回收期相同时，选择内部收益率更高的运营模式作为优选配套储能运营模式。
[0061]
本实施例选择了两种海上风电场的配套储能运营模式，分别为租赁共享储能运营模式和自建储能运营模式。
[0062]
一、租赁共享储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
的计算方法如下：
[0063]
确定海上风电场单位容量建设成本δc
cons
，则所需建设成本c
cons
为：
[0064]ccons
＝δc
consewind
[0065]
海上风电场年运营成本c
opre
包括储能租赁费c
rent
、设备折旧费c
depr
、维修费c
main
、职工工资及福利费c
staf
和利息支出c
inte
；
[0066]coper
＝c
rent
+c
depr
+c
main
+c
staf
+c
inte
[0067]crent
＝δc
renteess
[0068][0069]cmain
＝ω％c
cons
[0070]cstaf
＝nδc
staf
[0071]
其中，δc
rent
是单位容量共享储能的租赁费用，是设备最终残值率，c
equi
是设备总费用，n
equi
是设备预计使用年限，ω％是年维修费用占建设成本的比值，δc
staf
为人均职工工资福利，n为运维人员数量；
[0072]
确定共享储能模式下的营业收入为海上风电场发电量收入i
inco
，
[0073]iinco
＝pq
[0074]
其中，p是风电上网电价，q是该地区风电场正常年年均上网电量。
[0075]
以装机规模为20万千瓦的海上风电场为例，通过租赁共享储能方式运营，每年向储能投资方支付租赁费用。
[0076]
(1)设置三种不同方案分析租赁共享储能后对风电场投资收益的影响。
[0077]
方案一：按装机容量比例10％要求，租赁储能容量为2万千瓦*2小时；
[0078]
方案二：按装机容量比例15％要求，租赁储能容量为3万千瓦*2小时；
[0079]
方案三：按装机容量比例20％要求，租赁储能容量为4万千瓦*2小时。
[0080]
(2)风电场投资成本。
[0081]
风电场投资成本包括勘察设计费用、设备费用、建筑安装费用和其他费用。20万千瓦风电场项目建设投资成本总计约为24亿元，折合单位成本约为12元/瓦。
[0082]
(3)运营成本。
[0083]
风电场的运营成本主要包括储能租赁费、设备折旧费、维修费、职工工资及福利费、利息支出及其他费用等，年运营成本合计21910万元。其中，
[0084]
按照不同的储能租赁方案，计算储能租赁费如下：
[0085][0086]
设备折旧费按折旧年限为20年、残值率为5％计算，约为10640万元/年；
[0087]
年维修费按照投资总额1％计提，约2800万元/年；
[0088]
职工工资及福利费按8人、年均工资福利12万元计算，约96万元/年；
[0089]
利息支出为正常运行期内固定资产投资借款的利息，约5068万元/年；
[0090]
其他费用为666万元。
[0091]
(4)营业收入。
[0092]
营业收入主要为风电的发电量收入。按年利用小数3000小时，上网电价0.391元/千瓦时(含增值税)计算，风电场正常年年均上网电量为58200万千瓦时，年发电收入为22756万元。
[0093]
(5)投资收益分析。
[0094]
风电场在计算期内项目资本金财务内部收益率和投资回收期计算结果见下表。
[0095][0096]
二、自建储能运营模式下海上风电场的建设成本c
cons
、年运营成本c
opre
以及营业收入i
inco
的计算方法如下：
[0097]
自建储能风储电站包括海上风电场建设成本和配套自建储能的建设成本；
[0098]
确定海上风电场单位容量建设成本δc
cons
，则所需建设成本c
cons
为：
[0099]ccons
＝δc
consewind
[0100]
确定海上风电场配套自建储能的单位容量建设成本δc
ess
，则所需建设成本c
ess
为：
[0101]cess
＝δc
esseess
[0102]
海上风电场年运营成本c
opre
包括设备折旧费c
depr
、维修费c
main
、职工工资及福利费c
staf
和利息支出c
inte
；
[0103]coper
＝c
depr
+c
main
+c
staf
+c
inte
[0104][0105]cmain
＝ω％c
cons
[0106]cstaf
＝nδc
staf
[0107]
其中，是设备最终残值率，c
equi
是设备总费用，n是设备预计使用年限，ω％是年维修费用占建设成本的比值，δc
staf
为人均职工工资福利，n为运维人员数量。
[0108]
确定自建储能模式下风储电站的营业收入为海上风电场发电量收入i
inco
，
[0109]iinco
＝pq
[0110]
其中，p是风电上网电价，q是该地区风电场正常年年均上网电量。
[0111]
(1)仍然以装机规模为20万千瓦的风电场为例，通过自建储能方式运营。设置三种不同方案分析自建储能后对风电场投资收益的影响。
[0112]
方案一：按装机容量比例10％要求，自建储能容量为2万千瓦*2小时；
[0113]
方案二：按装机容量比例15％要求，自建储能容量为3万千瓦*2小时；
[0114]
方案三：按装机容量比例20％要求，自建储能容量为4万千瓦*2小时。
[0115]
(2)风电场投资成本。
[0116]
风储电站投资成本包括风电场投资建设费和储能电站投资建设费。
[0117]
20万千瓦风电场项目建设投资成本总计约为24亿元，折合单位成本约为12元/瓦。
[0118]
配套储能电站按照不同的储能配置比例要求投资如下：
[0119][0120]
(3)运营成本。
[0121]
风电场的运营成本主要包括设备折旧费、维修费、职工工资及福利费、利息支出及其他费用等。
[0122]
按照不同的储能自建方案，计算储能租赁费如下：
[0123]
设备折旧费按折旧年限为20年、残值率为5％计算，约为11400万元/年；
[0124]
年维修费按照投资总额1％计提，约2400万元/年；
[0125]
职工工资及福利费按8人、年均工资福利12万元计算，约96万元/年；
[0126]
利息支出为正常运行期内固定资产投资借款的利息，约4344万元/年；
[0127]
其他费用为729.7万元；
[0128]
年运营成本合计17501万元。
[0129]
(4)营业收入。
[0130]
营业收入主要为风电的发电量收入。按年利用小数3000小时，上网电价0.391元/千瓦时(含增值税)计算，风电场正常年年均上网电量为58200万千瓦时，年发电收入为22756万元。
[0131]
(5)投资收益分析。
[0132]
风电场在计算期内项目资本金财务内部收益率和投资回收期计算结果见下表。
[0133][0134]
对比两种运营模式的分析结果，都是选择共享储能的海上风电场更具有运营优势。
[0135]
本实施例针对海上风电场和共享储能模式的特殊性，使用地区单位容量的海上风电场建设成本和单位容量共享储能的租赁/建设成本作为主要参数，结合其他重要且易获取的成本、利润参数，建立了实用的海上风电场储能配置投资运营计算模型。
[0136]
利用投资回报期和内部收益率来决策运营模式，而不是从全寿命周期(固定投资回报周期)来决策，对投资后接近年的经济效益提出更高的要求，得到更优的配置储能方式。
[0137]
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。