无电海岛、矿区光伏+储能+柴油互补发电案例经济性分析
责任编辑:liliuyan 作者:郑雪驹 2019/3/29 9:47:12 浏览:4382 解读

近年来,随着光伏发电成本和储能成本的下降,“光伏+储能”项目应用的经济价值逐渐凸显。据十一科技能源环境事业部总经理郑雪驹介绍,近两年,关于海外矿区、无电海岛等“光伏+储能+柴发”的项目探讨的越来越多,应用的案例也越来越多。

 

在3月12-13日,由中国光伏行业协会,光伏們联合主办的們道|第四届光伏发电设计工程及设备选型研讨会上,郑雪驹以十一科技非洲某宝石矿为例,介绍了不同“光储柴”的设备组合下,如何实现低成本用电。

 

一、 海外矿区供电的特点和用电特征


该矿区占地面积25km2,距离最近市区直线距离约60km,如果新建输电线路,需要新建约90km 33KV架空线路。

 

位置特征:

 

  • 由于海外矿区一般所处位置偏僻,远离城市中心;

  • 周围无村庄,常常位于无人区;

  • 交通不便;

  • 远离电网,周围往往几十公里没有输电线路。

 

因此供电具有输送距离远,线路建设成本高,线路损耗大等特点。为节约初始投资,矿区往往采用重油或者柴油发电机组供电,而采用柴油发电机组,运行成本高,噪声大。

 

矿区用电通常包括24小时工作用电、生活区用电、生产用电三个部分。所以矿区供电具有供电需可靠、负荷等级较高(属于二级负荷)、负荷波动较大的特征。

 

二、 不同光储设备的方案分析


针对该矿区的用电特征及需求,业主考虑光伏+储能、柴油机可选的方案。郑雪驹分析,对于宝石矿区,用电设备主要是一些挖掘机、选矿等设备,负荷在250kW,此外还包括 50kW生活用电,需要24h不间断运行。

 

为了方便研究,十一科技对项目做了相关条件的设定。假设负荷为250kW矿场设备(实际负荷160kW电动机)、50kW生活区负荷,考虑未来负荷发展,总负荷按300kW考虑。负荷按24h不间断(考虑主要负荷在白天8:00-16:00,夜间负荷减半)。当地市电工业平均电价12到13美分,折合人民币0.8-0.9元/度。

 

由于储能项目基本是以天为单位考虑一个日夜循环工况。为了分析的简化,十一科技提出了典型月日均负荷曲线和典型月日均发电曲线。通过分析负荷曲线,计算不同装机容量下的光伏发电曲线。

 

具体分析思路如下:通过电力平衡分析,确定不同的光伏储能配比。通过经济分析,确定不同配比下初始投资及度电成本,从而选取最优方案。

 

方案一:市电供电方案(新建架空线路+降压站)

 

新建90km 33kV架空线路,33kV/0.4kV降压站,按照市电平均电价0.13USD/kWh,初始投资+市电电价,折算后度电成本约0.45USD(3.06元/kWh)。

 

方案二:柴发独立供电方案

 

柴油机发电机组采购成本一般在2000元RMB/kW,柴油发电机燃油消耗(L/h)=发电机容量(kW)*0.25(L/kW.h),即每发一度电消耗0.25L柴油。

 

柴油发电机组运维成本包括两方面:


1)机组大修:每运行25000小时(3年)需要一次大修,三次(10年)大修后机组按报废处理(三次后维修成本太高)。

         

维修费用:第一次:30% * 机组采购成本;第二次:40% * 机组采购成本;第三次:50% * 机组采购成本 。


2)机组保养费用:每500小时,需要更换机油、机滤。

 

综合分析,度电成本约0.29USD/kWh。

 

方案三:光伏+储能+柴发(备用应急电源)

 

方案三需配置1MW光伏+1.5MWh净储能+200Kw*2柴发。白天1MW光伏发电直接给负载供电,多余的电量进入储能系统;夜间储能系统放电给负载。柴油机仅作为备用电源,只有连续阴雨天启动运行。

 

该项目处于非洲区域,日照条件非常好,因此光伏度电成本大概0.05USD/kWh。再综合光伏发电系统投资成本,度电成本约0.1USD(0.7元/kWh)。

 

方案四:光伏+储能+柴发(夜间电源)

 

方案四需配置700kW光伏+0.5MWh净储能+200kW*2柴发。白天750kW光伏发电直接给负载供电,光伏系统每天供电3000度。储能系统仅仅作为功率平滑控制,不为夜间存储电量。夜间负荷由柴油机供电,柴油机每天发电约1000度。

 

储能系统包含PCS、电池系统、电气系统等。电池主流的类型有铅碳、锂电等。寿命一般在10年左右。根据目前一些数据推算,储能系统的度电成本为0.4元/kWh。(注:不同的配比,不同的运行工况,其成本是有所区别的)。综合度电成本约0.13USD/kWh(0.95元/kWh)。

 

以上光储方案均考虑20年内更换一次电池。

 

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通过以上分析,十一科技认为,如果考虑降低初始投资的话,可选择光储+柴发(柴发夜间供电),考虑度电成本最低的话,可选择光储+柴发(应急备用)。

 

郑雪驹介绍,上述分析中,设备等成本多采用类比数据。在具体项目中,应通过详细的设备询价,施工成本调研,了解确切的投资成本数据。此外,以上采用的分析方法为前期估算分析(投资机会判断)。考虑分析的简便快捷,未采用严谨财务评价方法,仅作为投资机会判断的参考。实际项目中应根据项目资金筹措、采购及建设成本、建设计划、运维等情况,计算出全生命周期的实际现金流量表,用严格的财务评价方法来计算出项目投资收益情况、度电成本等。

 

同时郑雪驹强调,由于光伏电源稳定性较差,因此需考虑最低发电量的时间满足白天生产用,尽量减少柴发的运行时间。

 

本文仅从系统配置配比来比较度电成本。光储柴微网项目,涉及技术方面较多。如微网拓扑结构、微网稳定性、发电预测、负荷控制,PCS、电池容量、柴发与最大负荷容量配比关系,系统运行最优调度(最优度电成本 运行)等都需要根据具体项目去考虑。

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