分类号：学校代码：10426密级：学号：F402007001专业硕士学位论文PROFESSIONALMASTERDEGREETHESISHZ公司新建储能项目可行性研究作者：曹立爽指导教师：邱立新学科专业：工商管理专业代码：125100研究方向：项目管理2022年5月18日ＨＺ公司新建储能项目可行性研究学位论文完成日期：２０２２年５月指爾签字：抑物？ｔ答辩委员会成员签字：０一HZ公司新建储能项目可行性研究摘要在“3060”双碳目标的大背景下，中国的能源行业正在向绿色、低碳的方向不断转型，随着特高压输电技术、清洁能源的不断发展，以风能、光伏为代表的新能源占比不断加大，传统火电行业面临着越来越严重的生存危机。HZ公司是一家于上世纪90年代建成投产的燃煤火力发电企业，各项经营指标也在持续恶化，能否通过新建储能装置获得收益并提升企业在新形势下的运营能力是本次研究的目的。本文主要研究内容是分析HZ公司目前面临的经营困境，并努力结合储能技术提供解决问题的方案。文章首先通过开展对机械储能、电化学储能、压缩空气储能等多种技术的分析和优劣势对比，寻找到适合公司生产需要的技术路线；然后，结合当前国内储能技术商业化发展现状，确定设备选型和工程实施方案；再根据所选定的方案，通过项目整个生命周期主要成本和收益的比较，并结合项目环境、社会等多方面进行可行性研究与论证；最后对项目建设、运营、报废各个阶段的风险进行了定性的评估分析，并给出了解决措施。本文在研究中运用项目生命周期理论对HZ公司新建储能项目各个阶段开展了研究分析，并利用净现值法、PEST分析法等管理学方法对项目的技术、经济、社会和环境四个方面的可行性进行了详细的论证，结合项目各个阶段的风险分析给出防范风险的建设性意见。最后，本文认为HZ公司应当充分利用现阶段国家对储能项目的支持政策积极推动项目实施，及早建立创新应用的先发优势，提升企业在智能化电网发展中的竞争能力，实现公司传统火力发电机组的绿色转型。关键词：火电厂储能技术可行性研究全生命周期FEASIBILITYSTUDYONNEWENERGYSRORAGEPROJECTOFHZCOMPANYABSTRACTChineseenergyindustryistransformingtothegreenandlow-carbondirectionconstantlyinthebackgroundofthe"3060"doublecarbongoal.Theproportionofnewenergywhichrepresentedbywindenergyandphotovoltaicisincreasingwiththedevelopmentofultra-highvoltagetransmissiontechnologyandcleanenergy,thetraditionalthermalpowerindustryisfacingaseriouscrisisofsurvival.HZcompanywhichwascompletedandputintooperationinthe1990sisacoal-firedthermalpowergenerationenterprise,variousbusinessindicatorsofcompanyarealsodeteriorating.Thepurposeofthisstudyistodeterminewhetherthenewenergystoragedevicecangetsomenewincomeandimprovetheoperationcapacityoftheenterpriseunderthenewsituation.ThemaincontentsofthispaperareanalyzingthecurrentoperatingdifficultiesfacedbyHZcompanyandprovidingsolutionsofcombinedwithenergystoragetechnology.Firstly,thepapertrytofindsoutthetechnicalroutesuitablefortheproductionneedsofthecompanybyanalyzingandcomparingtheadvantagesanddisadvantagesofmechanicalenergystorage,electrochemicalenergystorage,compressedairenergystorageetc.Wewanttofindtheequipmentselectionandprojectimplementationplancombinedwiththecurrentdomesticenergystoragetechnologycommercializationdevelopmentstatus,Afterthis,accordingtotheselectedscheme,thefeasibilitystudyanddemonstrationarecarriedoutthroughcomparisonofthemaincostsandbenefitsoftheproject'swholelife,environment,societyandotheraspects;Finally,givesomesolutionsofriskswhichtherisksineachstageofprojectconstruction,operationandscrapping.Inthispaper,theprojectlifecycletheoryisusedtocarryoutresearchandanalysisoneachstageofHZcompany'senergystorageproject.Thefeasibilityoftheprojectinfouraspectsoftechnology,economy,societyandenvironmentisdemonstratedindetailbyusingmanagementmethodssuchasnetpresentvaluemethodandPESTanalysismethod,andgivingsomesuggestionstopreventriskswiththeriskanalysisofeachstageoftheproject.Finally,thispaperbelievesthatHzcompanyshouldmakefulluseofthecurrentnationalsupportpoliciesofenergystorageprojects,establishtheadvantageofinnovativeapplicationsassoonaspossible,enhancethecompetitivenessinthedevelopmentofintelligentpowergrid,andgetthegreentransformationfromtraditionalthermalpowergeneratingunits.KEYWORDS：thermalpowerplantenergystoragetechnologyfeasibilitystudylifecycle目录1绪论.........................................................................................................11.1研究的背景、目的和意义...............................................................................11.1.1研究的背景.............................................................................................11.1.2研究的目的和意义.................................................................................41.2国内外研究现状...............................................................................................61.2.1国外研究现状.........................................................................................61.2.2国内研究现状.........................................................................................81.2.3文献综述...............................................................................................101.3研究思路..........................................................................................................111.4主要研究内容与方法.....................................................................................121.4.1研究内容...............................................................................................131.4.2研究方法...............................................................................................132相关理论与方法.....................................................................................152.1理论基础.........................................................................................................152.1.1项目生命周期理论...............................................................................152.1.2财务分析理论........................................................................................152.2主要方法.........................................................................................................162.2.1净现值法...............................................................................................162.2.2PEST分析法..........................................................................................162.2.3风险定性分析法...................................................................................163HZ公司新建储能项目概要..................................................................173.1项目背景.........................................................................................................173.2项目总体规划.................................................................................................193.3工程技术及实施进度规划.............................................................................203.4运维方案规划.................................................................................................234HZ公司新建储能项目技术方案选择..................................................254.1储能技术分析.................................................................................................254.1.1机械储能...............................................................................................254.1.2电磁储能...............................................................................................264.1.3电化学储能...........................................................................................274.1.4储热技术...............................................................................................284.1.5氢储能技术...........................................................................................284.2项目需求.........................................................................................................294.3技术路线选择.................................................................................................304.3.1储能技术对比.......................................................................................304.3.2技术对比结论.......................................................................................314.4工艺设备选择.................................................................................................314.4.1磷酸铁锂离子电池...............................................................................324.4.2钛酸锂离子电池...................................................................................324.4.3三元锂离子电池...................................................................................324.4.4选型结论...............................................................................................334.5本章小结.........................................................................................................355HZ公司新建储能项目经济可行性分析..............................................365.1经济参数评估.................................................................................................365.2经济可行性测算.............................................................................................365.2.1投资测算及融资方案...........................................................................375.2.2项目运行成本预测...............................................................................385.2.3偿债能力分析.......................................................................................395.3项目效益评价.................................................................................................405.3.1经济效益分析.......................................................................................405.3.2环境效益分析.......................................................................................455.3.3其他效益分析.......................................................................................455.4本章小结.........................................................................................................456HZ公司新建储能项目环境可行性分析..............................................466.1施工期的环境影响分析.................................................................................466.2运营期的环境影响分析.................................................................................477HZ公司新建储能项目风险管控..........................................................497.1项目风险识别.................................................................................................497.2项目风险应对措施.........................................................................................518结论与建议.............................................................................................548.1主要结论.........................................................................................................548.2建议.................................................................................................................54参考文献.....................................................................................................56致谢...........................................................................................................59攻读学位期间发表的学术论文................................................................60青岛科技大学研究生学位论文11绪论1.1研究的背景、目的和意义1.1.1研究的背景全球二氧化碳等温室气体的排放量大幅增加被公认为与气候系统的许多变化直接相关，伴随着全球工业革命的推进，最近20年发生的自然灾害事件不管是在次数上还是在影响上均远超历史。部分地区出现农业和生态干旱，强热带气旋的比例增加，北极海冰、积雪和多年冻土逐渐融化、减少，气候变化加剧水循环，影响降雨分布性，导致沿海地区海平面持续上升。在2015年的《巴黎协定》中，协议各方已约定了“在本世纪末以前，必须控制地球升温于2℃以内，更进一步将地球升温控制在1.5℃之内”。相比于工业化之前的生活水平，2011至2020年的全球地表温度已升温近1℃，距离《巴黎协定》目标的1.5℃只剩0.5℃的空间。作为世界最大的发展中国家，中国也是落实《巴黎协定》的积极践行者。2021年9月，中国政府表示，我国将加强对国家自主贡献力量，出台更为得力的优惠政策和措施，积极争取在2030年前二氧化碳排放量达到峰值，并极力争取在2060年实现碳中和。到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米，风电、太阳能等新能源发电总装机容量将达到12亿千瓦以上[1]。政策指引着市场的发展方向。近些年来在国家的大力推动下，我国以风能和光伏等为代表的新能源行业获得了飞跃式的发展，各地的装机容量在不断的突飞猛进。而当电力系统中，以风、光为代表的新能源装机容量超过了相应规模时，由于功率波动或风能场因故而整个脱离运营，就可能会导致系统有功和负载相互之间的动态不均匀，导致系统频率偏移，更严重的就会导致系统频率范围越限，从而危害电网的安全运营。现有调频容量不足的问题突显，亟需新的调频手段的出现。电力系统的物理特性要求电网要有一套完善的调节机制和能力才能为国民经济的发展提供稳定的支撑，无法在全时域内抑制电压和频率的波动将严重威胁HZ公司新建储能项目可行性研究2国家经济民生的稳步发展，特别是部分例如化工、冶金等启动和停止费用都非常高昂的行业，不稳定的电力供应将会极大的提高生产运营成本，降低企业的市场竞争力，甚至造成设备设施的损坏。电力从发明到现在经历了200余年的发展，在现有发电技术以及我国的国情综合分析下，如果要在所有区域内实现全时域的电力调节，特别是在未来绿色新能源占比不断加大的背景下，除火力发电机组外要大力发掘容量更大、更可控、运营成本更低的储能技术，才可以实现电力和整个能源行业的绿色转型升级。经过多年的研究与发展，通过查阅相关文献资料，国际国内可实现商业化运营的储能技术类别主要根据能量储存介质的不同分为机械储能、物理储能、电化学储能以及氢储能等几大类。其中，电化学储能中的电池储能由于受自然环境影响小、易于规模化发展、运营成本可控等多方面优势，获得了许多国家的青睐，在电池技术上的投入也是越来越多，近年来无论是从容量重量比、充放电次数、安全性等多个方面都获得了长足的进步。一般来说，我国电网AGC的调频功能，一般是包括以水电、火电机组等常规电源设备供给。因为上述电源系统均由带有转动惯性的机械元件构成，尤其是火电机组的AGC调整频率特性，与我国电网的调整期望比较还有一定差异，主要体现为调整的滞后、偏离（超调和欠调）等现象，如图1-1所示：图1-1火电机组负荷与AGC指令偏差Fig1-1DeviationbetweenunitpowerloadandAGCorder电化学储能系统具备迅速反馈、精准跟踪的特性，较传统调频手段更加有效。近年来，以大型的电池式储能系统取代传统发电机进行调频，已引起了业内人士的广泛重视。与传统供电方式比较，以储能系统为供电主体进行调频的技术优越性比较突出，同时经济效益也将逐步显现，可有效提高供电系统的运营效益。青岛科技大学研究生学位论文3对电化学储能系统来说，在额定容量范围内，都能够在一秒内近乎100%的精确度实现对给定输出功率的传递，其综合反应力量能够充分适应在AGC调频对发电端的输入输出功率转换需要，也大大超出了常规火力发电厂的调节能力。若充分使用电储能在频率调节方面的技术，则AGC跟踪曲线可能几乎完全和AGC指令曲线重叠，而调整方向、调制误差和调整时间滞后等问题则不会发生。结合了储能技术的AGC自动追踪曲线基本和AGC指示曲线重合，即反向调整、偏差调节和延时调整等问题也不会发生。储能的综合AGC调节特性要远远好于火电机组，如图1-2所示：图1-2储能联合火电机组调频Fig1-2Frequencyregulationofenergystoragecombinedthermalpowerunit根据系统的AGC调频功能，储能技术的调整能量将几倍于传统发电机组。假定区域电网在5min内有100MW的功率提升需要，则系统总体的爬坡能力需求将是20MW/min。如果假设火电机组的爬坡速率是总容量的2%/min，那么需要一个容量是1000MW的火电机组来进行调整.而同样的需求下，使用一个20MW的储能系统就可以在瞬间实现提升功率的需求，而在该调节速度要求下，1MW储能系统所带来的AGC调频能量将等于50MW火电机组的调整能量，也就是说储能系统的调整功率替代效能将是传统燃煤发电机组的50倍。可以发现，电力系统的调节要求越是紧迫，储能技术的优点就越是突出。随着中国碳减排工作的不断深入压实，近几年，风电、太阳能等新能源的发电占比逐渐上升，而且为了鼓励新能源发展，在前期进行电价补贴的同时，国家还要求电网公司全额消纳新能源电量。但风能和光能为代表的新能源在能量转换中存在巨大的无序性和波动性，现阶段具有调节性的水电由于受自然资源分部和总体容量的限制，并不能承担起国内所有区域的调峰任务，而且由于水力资源贫HZ公司新建储能项目可行性研究4乏的东部地区恰恰是全国电力负荷消耗的中心。近些年来，特高压技术的发展虽然减小了部分发电和供电区域之间的不平衡，但受制于线路容量和安全性的因素，无法起到调节电网负荷的主力军作用。综合多方面因素，使得现阶段在我省内大规模火电机组必须常年担负着繁重的AGC调度任务，也带来了发电煤耗量增加、机组设备损坏严重等各种负面影响。传统的电能调频资源，已经无法适应可再生能源的入网要求。HZ公司是一家建设于上世纪90年代初的火力发电企业，经过三十余年的发展和壮大，现有六台火力发电机组，总装机容量1510MW，承担着山东省西南部地区电力主要支撑点的作用，为区域经济发展提供了强大的电力支撑。伴随着国家能源产业升级，对传统火力发电机组的供电煤耗、水耗、污染物排放等各方面要求越来越高。最初的两台125MW小型机组在下大力气进行升级改造后，依然面临着发电利用小时数逐年下降的问题，在能耗指标再次压紧后甚至面临关停的困境。对于后期建成投运的330MW火力发电机组，通过供热改造虽然降低了度电能耗，但依然存在利润空间小，经营风险高的问题。在电力市场化改革的今天，越来越多的新能源进入电网，公司机组承担着越来越重的调峰调频压力，机组负荷在高低限间快速波动，不但增加了煤耗还导致设备在反复波动中加剧磨损，进一步增加企业运营成本。随着电力市场化改革的不断推进，越来越多的电量参与到市场竞争中来，发电成本居高不下，严重威胁着企业的正常运营发展。小的升级优化和技术已无法满足日益趋严格的能耗和排放要求。另外，大规模不能持续稳定发电的新能源并入电网，使传统的火电等可调节机组承担了越来越重的调峰和调频压力，火电机组一次次的向更极限的调峰负荷推进。长期低于稳定负荷运行，会因锅炉热力低导致灭火，机组在非经济区间长时间运行也会造成发电成本升高，机组效率下降。1.1.2研究的目的和意义随着可再生能源在山东电网中所占比例的不断增加，储能作为一种灵活的供电方式，在维护电网稳定运行、保障新能源消耗方面发挥着越来越重要的作用。到2021年底，35个新的储能项目已在山东建成投产，独立储能项目主要是光伏工程配套项目，其中大部分项目应用的是是以磷酸铁锂电池为储能单元的电化学储能技术。根据《山东省煤电产业转型升级研究报告》，考虑到储能高峰和促进新能源消费的作用，山东需要在“十四五”期间建设百万千瓦2小时储能项目。目前，山东省已经出台了一系列扶持政策，促进了储能产业的快速发展，但在储能产业的后续发展中仍存在一些问题，如主体地位不明确、盈利模式进一步探索、用户侧储能发展支持、废电池处理等。随着能源行业的不断改革，建设和投入使青岛科技大学研究生学位论文5用储能项目是大势所趋。传统的火电企业应该从被动变为主动，积极迎接行业的变化。如何通过升级改造或技术创新适应电网的发展和变化，在市场化改革不断深入的今天，适应电力市场的严酷竞争，关系到企业的生与死。经过相关技术文献的分析，通过增设容量和技术相洽的储能系统，可以利用峰谷电量差额套利并可以有效的降低公司现有火力发电机组的负荷变化幅度和速率，从而提高公司整体盈利能力和水平，同时兼顾存量火力发电机组的优化，减少了机组煤耗，降低了发电机组频繁变化所造成的额外损失，有效延长发电机组使用寿命，让企业在新的能源竞争环境下获得优势，促进企业的再发展。本文力图通过对现有产业政策和市场需求的分析研判，结合HZ公司生产实际，对新增储能项目进行可行性方面的研究，努力为项目实施中的决策层提供更好的理论支持和风险评估，有效地推动改造项目的实施，从而提高HZ公司传统火电企业的生存能力，在下一次能源改革中取得先行优势。此外，本文还将经济分析法、PEST分析法等管理理论方法应用于新建储能项目，并对相关理论在新领域中的应用进行了有益的探索。同时，本文还对项目实施过程中存在的风险以及风险控制对策进行了相当程度的研究。通过研究，可以有效的满足储能项目在推进过程中风险的预防和指明出现问题后解决方案制定方向的需求，有力的保障了项目可行性研究的深度和现实实用性。（1）理论意义在我国，可行性研究是在近些年来企业投资、项目工程建设及基础设施建设等领域得到了广泛运用的一门学科，是在项目投资和建设之前，结合项目的具体内容和相关市场发展为基础，采取科学性的评估方法进行投资效果调查的研究，更好地为方案或投资计划的推进提供关键性的借鉴和参考。通过可行性研究，探索出一条更好的推动项目科学化、民主化的发展，尽可能减少或规避投资决策失误，更好的提升收益率、成功率，增加社会经济效益的理论路径。可行性分析的推进以两个方面问题的解决为根本：第一，确定项目实施中技术方面的可能性；第二，借助于各个方面的评估方案，制定出如何实施能够获取更好的经济效益、社会效益和环境效益。为传统火力发电企业增设储能装置，目前来讲还是一个比较新的领域，相关理论研究虽然有一些，比如储能参与调峰调频的经济的研究，或者电池技术在区域电力系统中的价值研究，但是具体和项目结合的可行性研究相对缺乏。本文通过对国家政策、电力行业发展等内外部条件的综合分析，努力在传统火电企业增设储能装置可行的基础上，利用管理学相关理论和工具，制定出一套适合大部分以煤电企业具有较高可操作性的工程发展规划，对项目的施工提出具体要求和办HZ公司新建储能项目可行性研究6法，力求实现其预期目标。在国家“3060”双碳目标不断推进的同时，发挥火力发电“压舱石”和“稳定器”的作用，为其他同类型火电企业的战略选择和发展提供可供决策借鉴的理论依据。（2）实践意义对于社会来讲，储能技术可以改变了供电企业在能源功率方面的问题，有效提升了电力设备效率，并减少了整个社会的供电成本。在用户侧则可以通过分时电价差有效降低用户整体用电成本，平稳用电电压波动，提升用户需求相应速度和可靠性，解决因外部因素导致的电力供应不足或者中断的问题。对于行业来讲，储能系统可以辅助火电机组的动态调整，从而提升火电机组的工作效能，降低动态运行对设备带来的额外损耗，进而带来减少燃料成本、减少机组维护和更新的成本、减少污染物的排放等收益，在我国，大型电力储能项目的建设尚处于探索和优化阶段，储能项目与火电结合的研究较少。然而，结合当前电力市场的发展现状，从项目的规划和审批阶段运用项目生命周期理论进行观察和分析，对于这类项目的推广和发展具有重要的理论和展示意义。对于公司来讲，HZ公司作为上世纪90年代初投产发电的火电企业，在收入不断减少的同时，还存在着因设备加倍损耗、煤耗升高导致的成本增加，企业的经营压力越来越大，面临着被行业淘汰的危机。储能项目前期投资大，成本回收周期长。因此，对储能项目进行全生命周期可行性研究，可以有效地计算出项目长期运行中实际成本与收益的关系。通过对项目从规划、立项、施工、运营、报废的全过程控制，将各阶段的投资成本作为一个整体考虑，并对产生的收益进行比较，优化整个项目的管理。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状机械储能是指通过一定的装置或者设施将电能转化为势能、动能等机械能进行储存，比较典型的有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等形式，其中抽水蓄能是发展较早技术较为成熟的一类储能形式。主要利用上下两个水库的势能差，通过水泵将大量的水从下游水库抽至上游水库进行储能，在需要的时候用上游水库的水冲击水轮机发电来进行能量储存和转换，具有能量存储容量大、运行寿命高、成本低、响应快速和技术成熟等优点。1882年，在瑞士的苏黎世建成了世界上第一座抽水蓄能电站，装机容量515千瓦，上下水库落差为153米。自20世纪50年代开始，抽水蓄能电站在国外迅速发展，年平均装机容量在20万千瓦，青岛科技大学研究生学位论文7在八九十年代发展进入黄金阶段，到1990年，全球抽水蓄能电站总装机容量已经达到了8688万千瓦，之后发展速度有所减缓，并且日本超越美国成为了全球抽水储能电站装机容量最大的国家。飞轮储能技术一般是使用大型成组的飞轮或飞轮组利用电能驱动电机让飞轮旋转，在需要的时候让高速旋转的飞轮驱动电机转换为电能释放出来。飞轮储能从结构上来讲主要包括飞轮、电机、轴承、电力转换器等，还有真空系统、冷却系统等辅助装置。根据旋转物体能量共识可以知道，飞轮的质量越大、转速越高其所储存的能量也就越大，而大质量的飞轮在高速运转时会因离心力过大而发生碎裂，因此飞轮储能装置的容量和充放电速率主要受限于飞轮的材料[2]。飞轮装置的能量转换率较高，但在能量储存过程中却由于轴承摩擦、飞轮运转空气阻力等产生损耗，为了减少储量损失通常都会采用磁悬浮技术和真空密封来减少飞轮在运行时受到的摩擦阻力或者空气阻力，这也就大大提高了轮组存储能量的技术门槛。该项关键技术早于20世纪50年代发明，并最先运用于电动汽车，20世纪90年代开始，随着转子材料的技术进展。在调频特性方面，根据美国公司西北太平洋国家试验室的研究报告表明，飞轮储能系统的调频力量是传统水电机组的1.7倍，燃油发电机组的2.5倍，传统燃煤发电机组的20倍。2011年美国的BeaconPower公司在纽约的Stephentown建成了第一座20MW/5MW·h飞轮储能调频电站，并在2014年宾夕法尼亚周建成了第二座20MW调频电站。压缩式空气存储通常被看作是很有前景的大型发电存储技术。主要是以空气为介质，通过空压机消耗电能压缩和膨胀推动涡轮发电来实现能量的转换和储存。具有能量储存量大、长寿命周期运行和运维费用相对较低的特点，但空气压缩会导致温度上升，热量散失会导致系统整体利用效率的降低，因此各国都在传统压缩空气储能的基础上不断开发绝热型压缩空气储能或者燃气、喷汽增焓式的新型压缩空气储能技术。目前，压缩式空气存储电站已经在德国和美国进入了商用运营。德国亨多夫电站被认为是世界首座压缩式空气储能电站，单机运行容量为290MW，从低温冷启动至满载只需要6分钟。美国麦金托什发电站于1991年进入商业运营，这座电站的储能系统首先采用了再生系统。储存的压缩空气可以在进入燃机前先经过再热器，以收集燃机排放的高温烟气余热，显著地增加了系统的循环热效率。不过，这两个设备都必须通过煤气或化石能源加以辅助燃烧，也增加了二氧化碳的排放，并非真正意义上的绿色储能技术。电化学储能是利用一定的材料完成电能和化学能的相互转换来实现电能的储存。目前的主要研发热点和科技发展趋势包括：一是大容量锂离子电池中电极和电池材料的研究。美国企业Enviasystems采用了固溶体的富锌负极材料和SI-C基阳极材料，达到了400WH/kg能量密度记录，并成功研制了45AH电池组[3]；HZ公司新建储能项目可行性研究8伦斯勒理工学院采用石墨烯材料用作锂离子脱嵌式动力电池的阳极材料，比传统的石墨电极快了10倍[4]。二是通过先进传感器等信息监控设备和国际领先的电源管理系统技术，逐步破解了锂电池的安全性问题。美国还将投入3000万美金研究更先进的电子传感器材料和控制技术，以显著改善电池的安全、性能和使用寿命；德国还计划投入3600万欧元进行研究，以改善锂离子脱嵌电池的安全问题。三是通过深度理解锂电池充放电的化学反应流程，通过研究特性稳定的电解液结构，优化电极反应流程架构设计，逐步实现实用化。在加拿大圣安驻斯大学校园，利用二甲基亚砜电解液和多孔金膜电极，顺利地进行了良好的化学循环，基本上是可逆的[5]。2020年，全美新增电池化装机容量将首次达到GW水平，尤其是政府在公共事业上的投入，当年美国新增储能装机容量的80%是公共储能项目建设。目前LSpower系统已形成了全美规模最大的电池化储能体系，容量为250MW/250MW·h[6]。超导储能是利用超导体的特有性能将电能储存起来。由于电磁储能无需进行能量变换，因此超导储能的高效率高响应度是其他形式的储能所不能比拟的，在低温闭合超导线圈内电流衰减时间甚至可长达十万年之久，在日常应用中基本可以看做实现了能量的无损耗存放，也让超导储能成为了最具有未来感的储能技术。当前，超导磁储能(SMES)是各个国家都在广泛研究的一种超导储能方式，大多数应用的原理是利用多组由超导带材绕制的超导线圈，以串并联相结合的方式做成环形核心部件，当电流通过时会产生强度很高的磁场，由于超导零电阻高密度载流特性，储能密度可以长时间无损耗储存[8]。1971年，美国威斯康辛大学H.Peterson和R.Boom发明了一种由超导线圈与三相格里茨桥路组成一个前所未有的能力储存器，被看做是超导技术在储能方面最早的应用，并在当时就发现该装置的特性可以有效的抑制电网系统震荡。从1978年开始，美国和日本都研发出小型SMES产品，磁体集中使用低温超导材料；随着高温超导材料的广泛应用，1997年美国超导公司研制出一台5kJ的SMES，超导线圈采用铋系高温超导带材，随后世界各国竞相投入到高温超导储能系统的研发当中，然后钇系高温超导带材出现，以之为主的SMES也慢慢成为主流。储能技术的突破依赖于基础科学的研究和高端制造业的系统性应用，欧美等西方国家在相关领域的研究有着较强的领先优势，而且通过市场化的经营和政策上的扶持形成了科研与产业的良性循环，在电化学储能、飞轮储能等方面有着较强的技术优势，形成了一定的技术壁垒。而且由于风力、光伏、水力等新能源资源人均占有量较高，使得储能在电网配置中更能发挥其作用和优势。1.2.2国内研究现状青岛科技大学研究生学位论文9由于可再生能源开发的大面积并网，以及近年来中国新型电化学储能装机容积的急剧增长。截止2021年底，中国光伏发电装机容量306GW，风能装机容量328GW[9]，加上水电、光热等项目装机，新能源装机容量占全国总发电装机比例达到了44.8%[10]，形成中国电力供应的主力军。另外，由于“新能源+储能”概念以及热电储能和调频相结合等传统发电侧储能技术的蓬勃发展，电化学储能装机容量急剧增长。抽水蓄能是目前发展较为成熟、运行稳定的一种储能技术，是当前我国大规模储能技术应用的主流。但受制于地理条件影响较大，当前大容量超高水头的储能、地下矿穴抽水储能等技术在努力摆脱地理上的依赖，成为了当前抽水储能研究的重点。2017年，我国的抽水储能装机总容量超过日本成为了全球抽水储能最多的国家，2021年12月，河北丰宁抽水蓄能电站总装机容量3600兆瓦，可储存近4000万度电能，无论从装机容量还是储能容量上，都是当前国内外装机容量最大的抽水蓄能电站[13]。张庆贺等[14]以常规抽水蓄能电站主要工程结构为蓝本，提出了淮南矿区沉陷区—地下洞室群抽水蓄能电站的构建模型。卞正富等[15]研究了水文地质与水化学特征及水循环过程对选址的影响，以及废弃矿井地下空间岩体稳定性和密闭性对运行的影响。Shang等[16]开展了废弃煤矿地下空间改造为抽水蓄能电站的指标评价体系研究，指出上下水库的高差是影响最大的指标，其次为上下水库库容。另外，赵海镜等[17]综合考虑寒冷地区抽水蓄能电站水库最大冰厚的影响因素，利用实测资料采用多元回归方法建立了我国北方抽水蓄能电站最大冰厚计算公式。压缩空气储能在对供电负载要求较低时，使用部分的中压缸排汽驱动小涡轮，然后再驱使空压机，以减小了低压气缸的进汽量，从而迅速地减小了系统输出电量，并完成了热电机组和加压空气储能系统之间的电能传输；在电网系统负载需求较高时，产生大量压缩空气，并驱使空气膨胀机，以快速增加控制系统输出功率。近年来，中国科学院依托国家大规模物理储能研发中心建成了压缩机实验与检测平台，并以此为基础开展了大量的空气动力学、力学等基础性的研究获得了较大的成就。2021年，其研制出来的10MW压缩空气储能系统已经在山东肥城的10MW盐穴空气压缩储能项目中展开了商业应用，这可以说是我国在压缩空气储能技术上的一个里程碑。目前在张家口建设的国际上首套100MW级压缩空气储能项目，亦成为我国在这一方面新的里程碑。近些年来，飞轮储能技术研究在中国也获得了发展。薛飞宇[18]认为，飞轮储能技术在国内外主要广泛应用于数据中心、应急保障、供电侧存储能量调频工程等领域。由于具备了有功功率与无功功率之间相对独立、负荷反应较快、无污染等优点，因此近年来已在电力系统中引起了更多的重视，而一般来说，火电机组HZ公司新建储能项目可行性研究10的调频增益都会随着储能系统的输出功率或者容量等级提高而增加，但是因为目前飞轮储能系统费用巨大，并不能够匹配巨大容积的飞行器储能体系。根据目前的飞轮储能系统费用，如果600MW的火力发电机组匹配3.15MW/20.374MW·h的储能管理系统，就可以达到最高收益。在供电侧市场领域方面，2019年天津市大港电站将启动建成中国境内第一个利用飞轮存储能量辅助的火电机组调频示范工程。王辉[19]指出，熔盐储热在目前大多应用于太阳能热水发电的大型储热体系中，有较好的经济效益。范庆伟[20]等人给出了一个储热流程的工业生产供汽机热电解耦方法，在火电机组常规工作时间抽出主蒸汽/高温水再加热副蒸气储热后，在工业生产供汽高负荷工作时熔盐放热阶段，再进行热电解耦。1.2.3文献综述通过对国内外大量文献的研究与总结，我们可以全球各个国家都在投入大量的资金与人员进行各种容量和形式的储能技术开发，以满足不同应用场景下的需求。由于我国历史发展等各方面的原因，在很多储能技术领域的开展时间远落后于西方发达国家，特别是由于材料等基础科学的缺失，导致在某些领域与世界一流水平还存在较大的差距。但经过“十二五”和“十三五”期间国家对基础科学和各类型储能技术的大力投入，中国的储能技术水平也得到了了快速的提升。抽水储能、电化学储能技术得到了大量的应用，低温超导材料的研制现在也处于世界领先水平，高效率、大容量的压缩机被誉为工业桂冠上的明珠，集成了材料、高精度加工、大容量试验台等多方面高精尖技术之大成，在我国的不断努力下也有了长足的进步。飞轮储能和大容量电容器储能最新技术上虽然和世界一流水平还有差距，但可预见差距会逐步的缩小。为解决绿色能源消纳问题，中国在电力和储能技术研究方面投入了大量的资金和科研力量，中国储能技术在基础研究、关键技术、示范项目等方面取得了重要的进展。2021年，中国机构和学者发表SCI论文11949篇，居世界第一位，且遥遥领先于第二位美国，中国已经成为全球储能技术基础研究最活跃的国家。依托我国强大而全面的工业体系，我国在很多储能领域的关键技术开发和商业应用上都取得了很大的发展，仅山东省2021年就建成投入了120MW沂蒙抽水蓄能项目，部分投入了总规划容量120MW的肥城地下盐穴压缩空气储能两个大型项目，并不断推进风-光-储一体的项目开发力度。伴随着我国绿色转型的不断推进和相关产业政策的不断刺激下，中国已经成为了在储能技术研发和应用上主要的国家之一，并且在“十四五”期间，中国将继续保持储能技术开发和应用的良好态势。在国家双碳战略的持续推动下，在基础研究方面呈现出井喷式的发展，在电化学储能、抽水蓄能、压缩空气储能、储青岛科技大学研究生学位论文11热技术等多方面快速发展，推动一批百兆瓦级的示范项目落地实施，储能领域或将迎来一个快速发展的时期。1.3研究思路本文的具体研究思路总结如下：首先通过查阅相关资料文献，总结了项目可行性研究理论的发展与在工程建设等方面的应用效果，具体运用项目生命周期理论和经济分析理论对项目进行全过程评价。并通过对对国内外现有储能技术及项目的调查研究，对储能技术的发展和在各种类型项目的应用进行分析总结，特别针对火力电厂应用储能设备进行调峰改造的技术可行性进行调查分析和研究，在众多现有储能技术基础上进行甄别和选择，选择一种适合当前国情和技术可行性的储能技术。然后针对本项目计划需求综合研判，寻找一种适合本次项目在技术上可行，在经济上产生良好收益，在社会和环境上具备积极影响的技术。再策划拟开发项目的投资数额、融资方式，对项目在全生命周期产生的各项成本支出、综合收益等方面展开经济性论证，对项目生命周期中的风险进行定性的分析并给出风险控制措施及相应实施方案。根据国家“3060”双碳目标不断推进的政策大背景下，以期通过增设储能装置，改变火力发电厂现有生存状态，改善企业盈利能力，延长设备使用寿命。本文研究思路的技术路线图如图1-3所示：HZ公司新建储能项目可行性研究12图1-3技术路线图Fig1-3Technicalroadmap1.4主要研究内容与方法项目生命周期理论可行性研究理论财务分析理论经济可行性分析环境可行性分析项目风险分析与管控HZ公司新建储能项目概要总体规划技术方案进度规划技术可行性分析机械储能电磁储能电化学储能其他储能文献研究法归纳分析法案例分析法净现值法定性分析PEST分析法、风险定性分析法项目背景研究方法结论与建议提出问题基础理论提出方案验证方案得出结论归纳总结案例分析法青岛科技大学研究生学位论文131.4.1研究内容本文研究的主要内容是以某国有大型火力发电厂HZ公司为研究对象，随着新能源占比的不断增加，火力发电厂调峰的深度和频次将会越来越大。在不断增大的经营压力下，如何开拓思路，利用新技术转变企业经营现状，改善企业盈利能力，为企业的长期发展注入活力寻找合适的方案是编写本文最初的目的。本文结合管理学相关理论和方法，利用储能技术提升火电企业在新市场环境下的生存能力。并对该项目的经济、技术、环境等各方面可行性进行综合研判，从项目规划、施工、运营、报废全生命周期的成本、收益及风险进行分析，确定项目实施的合理技术路径，并根据管理学相关方法，对项目的技术可行性、经济性、环境和社会效益等多方面进行对比，从而确定可行性方案，并制定出相关项目实施规划。在本文中还会将在项目实施过程中的各方面风险及影响进行系统的评估，提出具有指导性意见的风险控制方案。相关主要章节内容概要如下：一是分析选题的背景及目的和意义。二是对项目涉及的概念和相关理论进行分析。三是针对HZ公司具体项目进行容量、参数分析，对具体设备类型、连接方式规划等相关内容。四是对给予HZ公司实际需求，对新建储能项目技术可行性进行分析，对比对各类型储能技术的差别和优缺点，寻找适合本项目的具体技术路线。五是对项目的经济可行性进行的研究。其中包含了偿债能力分析、项目效益分析等，并对企业融资规模和融资方式进行了初步规划。六是对HZ公司新建储能项目的社会、环境等其他因素进行分析。七是对项目的风险进行分析，并进行风险的评价和相关措施的制定。1.4.2研究方法本文所涉及到的研究方法主要有文献研究法，经济评价分析法，风险定性分析法和净现值分析法。本项目的可行性进行研究和论证。（1）文献研究法通过对国内外相关项目的可行性研究，理论的归纳总结出可以操作和实施的可行性分析手段，结合储能技术的发展和应用等实际情况，确定本项目的研究框架，研究方向与实施路径。（2）经济评价分析法通过一定的经济分析的方法，对储能项目建设投资中的一系列经济活动进行评价，包括财务评价，国民经济评价和方案比较，从而确定项目投资是否可行以及理论收益等方面。HZ公司新建储能项目可行性研究14（3）定性分析法定性分析是运用概括的方法大略的描述、确定项目实施过程中可能存在的风险和造成的损失，并通过风险的可能性和后果进行判断，为制定管控措施提供依据。青岛科技大学研究生学位论文152相关理论与方法2.1理论基础2.1.1项目生命周期理论项目生命周期理论是指将特定的项目分为概念策划、项目建设、运营维护、报废退出四个阶段有机统一为一个整体。力图寻找一个总成本最小，总收益最大的方案。这一理论有效地解决了传统行业采用的全过程管理，可以有效避免前期投资小，但后期运维成本高导致的总体收入下降的问题。虽然任何项目都可能包含多个阶段，但每个项目，不管规模多少大，都存在着相同的生命周期结构。项目的生命周期描述，一般都具有如下共同特征：一是对成本和人才的要求起初相对较小，在落后的经济发展过程中逐渐多，当项目即将结束时，需求会急剧下降。二是当项目刚起步时，虽然获得成功的可能性最低，但危险与不确定性却最大。而随着项目的逐渐完善，获得成功的可能性也愈来愈大。三是在项目管理的最初阶段，参加过项目管理工作的技术人才的素质，对项目管理的结果特征和最终成本影响较大。随着现代项目管理的发展，这种影响逐渐减弱。这主要是因为随着项目的逐步发展，投资成本不断增加，错误不断得到纠正。2.1.2财务分析理论财务分析是以会计和财务报表统计资料及其他有关统计资料为基础，运用各种数据分析技术与方法，对企业等经营组织过去与现在有关融资活动、资本活动经营活动的偿债能力、获利能力与经营能力情况等作出分析和评估，为企业的投资方、债务人、经销商及任何关注企业的机构出合理决定提供正确的资讯，或根据的国民经济运用科学技术进行管理。现代财务管理分析技术发端于商业银行家在融资研究领域的会计数据分析，现代财务管理应用领域发展包括资产市场、公司重组、企业绩效评价、公司估值等。现代财务管理分析技术发展包括预测分析方法，实证分析，市场价格评估，电算化数据分析等，从静止数据分析到动感数据分析，从内部分析方法到对外分析方法。财务分析的主要评价指标为：偿债能力指标，包括资产负债率、流动比率、速动比率：营业能力技术指标，包括公司应收账款资金周转速率、库存周转量：HZ公司新建储能项目可行性研究16利润才能技术指标，包括公司资本金收益率、销售利税率（营业收入利税率）成本管理费收益率等。2.2主要方法2.2.1净现值法在开展HZ公司储能电站项目全寿命周期成本评价时，设定资金折现率以及成本和利润发生的年份，将项目全寿命周期内所有的现金流（包括收入和支出）折现到项目基年，然后同初始投资额度相比较，观察收益是否为正从而得出项目是否可行的结论。净现值分析方法属于典型的动态经济评价指标，通过对项目周期范围内历年所有收入和支出进行估算和折算。基于时间价值理念，将不同时间段发生的所有收入和支出，通过折现率统一折算到项目基年同一时间尺度上。因此，从成本效益角度开展全寿命周期成本评价，确定该方案的经济可行性。2.2.2PEST分析法PEST分析法是指在宏观环境上进行分析，看方案是否可行的一种方法。P（politics）政治，在本文中将从国际和国家政治环境分析新建储能项目是否符合政治制度、政府政策和行业政策要求，是否存在生存和发展的风险；E（economy）经济，从财政货币政策、电网交易规则等经济层面分析火力发电企业新建储能项目是否能得到经济方面的有利支持；S（social）社会，分析新建储能项目能否得到社会的认可和支持，在实施过程中是否存在阻碍因素；T（technology）技术，从技术层面进行分析，是否存在影响项目技术可行性的风险因素。2.2.3风险定性分析法风险定性分析通常是指使用概念而没有很准确的表述，衡量已确定风险所带来的损失以及新风险出现可能性的过程。风险定性分析方式一般使用调查问卷、集体探讨、专家询问、市场情况分析、政府政策分析、产业标准比较研究、管理层内部访问、由个人专门负责的工作访问，以及调查研究等方式。风险的定性分析技术在明确特定风险，并指导风险处理方面非常关键。风险定性分析中一般采用了风险发生的机率和风险的结果两方面来衡量经营风险。风险的机率就是指一种经营风险发生可行性的程度。风险结果是指风险发生对项目目标所形成的影响，通常包含了直观经济损失、非直接经济损失、隐藏经济损失、净收入经济损失、社会责任经济损失，乃至人身伤亡等多种类型。前者指的是一个不确定性，而后者则指的是一种结果。青岛科技大学研究生学位论文173HZ公司新建储能项目概要3.1项目背景HZ公司是一家位于山东西南部的国有大型火力发电企业，现有燃煤发电机组6台，总装机容量1510MW。最早的一期机组为1990年开工建设，1992年投产的125MW燃煤机组，最新的三期机组为2006年投产的330MW热电联产机组。通过近些年的发展壮大，成为了区域重要的电力支撑点和城市供暖/工业供汽的重要能源供应企业。拟投资兴建的项目计划利用厂区内南端空置土地，建设集装箱式模块化储能单元，将储能装置利用双向逆变系统（PCS）接入现有5号、6号燃煤发电机组厂用电6kv母线中，在机组运行期间通过正确的控制策略控制模块充放电，实现削峰填谷平抑机组波动，降低机组的调整次数，削弱机组的调整幅度的作用。并利用电网峰谷电价差套利，在电价低时进行充电，在电价高时放电获取盈利。还可以作为机组的应急电源，保障燃煤机组的安全稳定运行。（1）项目建设背景以风能和光伏技术发电为典型代表的可再生能源发电出力存在着波动性和随机性，且可控性弱、难以准确预测。在大量新能源并网的大背景下，这些震荡性和随机性给电力网络相关方的安全工作提出了很多挑战，具体分为两个方面：一个是能源的震荡性，风力发电和光伏发电机组装机容量逐渐提升，较高的渗透率会引起线路阻塞、功率波动等现象，导致部分地区弃风、弃光现象严重，造成能源效率低下和一定经济损失。另一方面是不确定性，电力生产必须依托网络实现供需瞬时平衡，但可再生能源发电出力的随机性与用户负荷需求动态波动性，使得二者在时间尺度和空间维度上往往具有不一致性和非匹配性。储能系统既可以平抑供给侧可再生能源发电随机变化给电力系统所带来的压力，又可以根据供电侧负载动态变化进行及时反馈，从而实现了储存能量和放出电能的过程，增加了电力实时平衡系统调度的灵活性。储能技术的规模化发展成为解决可再生能源发电给电力系统带来冲击的主要手段，推动电力系统向着安全、高效、清洁和经济的方向发展。“十三五”期间，国家有关部委陆续发布了支持存储能量发展的优惠政策举措，如发改委、能HZ公司新建储能项目可行性研究18源局发布的《电储能参与“三北”区域电网系统调峰辅助和咨询服务的通告》、《再生能源科技革命工作创新性发展规划（2016-2030）》、《对于在再生能源应用领域积极有效地推行政府机构和社会资本合作管理模式的通告》、《对于推进存储能量科技与产业的引导若干意见》等一系列优惠政策举措。2017年，伴随《推动国内存储能量科技与产业引导若干意见》的发布，伴随着国内存储能量科技在集中式可再生能源并网应用领域的蓬勃发展，也纷纷在技术示范运用的条件下谋求企业化发展突围。2018年也是国内储能技术蓬勃发展的元年，规模也得到了快速扩大。（2）项目建设必要性由于中国火电机组大规模供热改造，供暖机组容量在国家电网中的比重也愈来愈高，供暖机组需要保证在特定的负荷工作，这也就加大了中国电网调频调峰的困难，甚至危及电网的长期安全运转。而其他的调频调峰机组为满足供电负荷需要变化，也必须经常性调节负荷大小，致使汽轮机调门频频晃动，锅炉及其他辅助装置长期经受剧烈的温度改变和交变应力，严重影响了设备使用年限，不但引起大修频次增多，设备维修成本上升，更可怕的是引起机组非计划停机频次增加，严重危及机械设备、电网以及操作人员的生命健康。按照目前的AGC调节方式，尽管参与调频调峰发电机组能够得到相应的经济效益补偿，但若非计划停机则会引起机组来年发电小时数考核，且二者冲突难以调节，因此电站投入调频调峰积极性并不高。另一方面，储能应用于火电机组辅助服务的趋势已经逐步形成，火电厂辅助服务补偿的资金来源于区域内各个火电厂的补偿分摊，因此，随着越来越多的储能系统联合火电机组用于AGC调节，未安装储能系统的火电机组将逐渐失去竞争优势，在补偿收益方面会逐渐减少。由于储能系统具有响应速率、响应时间以及调节精度上的优势，因此当前有必要配置储能系统辅助火电机组进行AGC调节。在发电生产经营管理层面，将大中型的燃煤火电机组作为重点调频资源利用，并引进适当数量的储能系统，则可以尽快和合理地缓解区内电网调频资源利用短缺的实际问题，对AGC调节频率运行形成积极的影响，进一步提高国家电网运作的可靠度和安全，对于形成稳定的智慧型电网和提升国家电网对能源的承受力有着重大意义。同时，通过将巨量的火电机组从长期的AGC调节频率任务中解放出来，保持合理出力和提升负荷率将很好地提升发电机组的燃煤效益，从而减少了因为频频AGC调整所导致的火电机组装置的疲劳和损坏，提升了发电机组的效率和寿命，有效推动了整个社会的节能减排。青岛科技大学研究生学位论文19HZ公司作为一家历经30余年的火力发电企业，其设备整体技术水平即将处于着下一步国家改革升级的淘汰边缘，能耗指标在下一步电力市场化发展环境中也不具备优势。伴随着国家“3060”双碳目标的提出，电网中超高压输电和新能源项目不断发展，火力发电企业面临着调峰幅度和深度不断加大，企业经营形势愈发严峻。尤其是在2021年煤炭价格持续高位的情况下，企业出现了较大的经营困境，加快绿色转型发展以适应当前电网改革需求成为了摆在企业面前的唯一道路。3.2项目总体规划储能系统一般接入大型火电机组的高厂变6kV侧，一般大型火电机组的高厂变均有一定量的容量富余。储能系统应可根据高厂时变20kV及负荷信号变化的实际情况，通过EMS实现限功率，保障高厂变不会由于储能充电负荷过大出现过载，也不会由于储能的放电负荷过大出现功率倒送。这样，在投入储能系统之后，机组高厂变仍能保持平稳工作，而不会影响电厂内原有装置的正常工作。本项目拟在原HZ公司厂区的南端空置地块上建立以集装型储能设备为主体的电化学储能装置，采用磷酸铁锂电池技术的20MW/40MW·h电厂侧储能体系，将相应的电力设备与公司现有6kV工作段母线相连接，并通过5、6机组高厂变实现与公共电力系统的连接，联合机组运行与电网的AGC调频技术，协助公司火力发电机组进行整体调峰调频。根据当前主流的蓄电池储能单元配置，该系统共设计包括4个10MW子系统，根据工程需要各自连接HZ公司5号、6号发电机组高厂变的6kV母线A段和B段，利用6kV电气系统进行充电、放电操作实现峰谷间储能，并辅助于5号、6号发电机组进行调频、调峰运行。拟新建储能系统与公司电气系统连接拓扑图如图3-1所示：HZ公司新建储能项目可行性研究20图3-1储能系统连接拓扑图Fig3-1Connectiontopologyofenergystoragesystem储能系统中在电厂一侧，需要新建4台6kV/1250A储能馈线箱，在储能系统一侧则需要新建2座高压汇流柜，分别包括2个储能进线箱及4个变压器箱、1个PT柜，新增电厂侧开关柜设备选型尽可能同现有设备相匹配，并通过共箱封闭母线与原有母线连接。3.3工程技术及实施进度规划该拟新建项目施工地块为工厂南端闲置土地，现有闲置土地总体面积可以满足工程施工期间和设备布置要求，不需要进行额外的地上建筑搬迁，地面平整土方处理量小，地下存在一定的水、汽管道，但都有详尽准确的管道布置图，在进行储能项目地下线缆、桩基等施工时基本不存在影响工程实施可行性的地下管网，公司经过三十年的发展，已成为一个成熟的工业园区，现有道路质量较好，可以满足整体施工需求，无需额外建设道路。该项目主体结构为集装箱式储能模块，只需要少量平整地块、基础灌注等土建工程及电气一次、二次工程作业即可，对比相似建设案例以及建筑施工工艺要求，预计工程总工期4个月。具体施工进度表如下表3-1所示。青岛科技大学研究生学位论文21表3-1施工进度表Table3-1ConstructionSchedule1月2月3月4月施工准备设备招投标及采购初步设计及施工图设计土建施工设备安装调试该工程属于储能单元与公司原有火电机组结合的新增改造类工程，通过调查研究推荐使用电化学储能方案，其中储能电池推荐使用磷酸铁锂电池。本阶段，将在HZ公司的发电设备侧，建立采用磷酸铁锂电池技术的20MW/40MW·h电站侧储能体系，以进行调节峰谷电量差的盈利模式工作，并适度联合机组与电网AGC调频技术。控制系统一般由燃料电池储能单位、功率变换装置、高压环网装置、通讯和测控单位等组成，各部分的重要功能描述如表3-2所示。表3-2电池储能单元各模块功能说明Table3-2Functiondescriptionofbatteryenergystorageunit序号名称说明1电池储能单元电能存储部分，采用高倍率磷酸铁锂电池。额定放电倍率下实际充放电容量为40MW·h。2功率变换装置电池充放电控制设备，由PCS组成，额定充放电功率为20MW，最大视在功率为20MVA3高压环网装置系统保护、汇流装置，按4个储能单元均为5MW/10MW·h（分别为储能A段、B段），储能A段和B段分别与5号和6号机组的高厂变6kV的A/B段连接。同时，对应6kV母线段的两条出线在储能站内实现电气闭锁。4通信与控制单元利用与电站RTU、DCS、PMU和储能对接的设备，收集分析调度信息以及监控储能系统的充放电电厂侧大规模电池储能单元采用集装箱封装，大幅度降低了施工和安装周期。典型的0.5MW/1MW·h电池储能系统封装在一个30英尺标准集装箱内，内部包含完善的电池管理单元、空调及温控系统、照明系统、防火系统、接地保护装置等。HZ公司新建储能项目可行性研究22在将储能装置接入HZ公司5、6号机组6kV母线上时，首先应考虑的是原有高压厂用电系统容量是否能够满足要求，日常生产中是否会限制储能系统的出力。5号、6号高厂变技术规范如下表3-3所示表3-3高厂变技术规范Table3-3TechnicalSpecificationsofHighVoltageAuxiliaryTransformer项目参数规范项目参数规范型号SFF9-40000/20短路损耗Pk≤158KW额定电压20/6.3-6.3KV空载损耗Po≤28KW额定电流1155A/2291-2291A空载电流0.7%额定容量40/25-25MVA调压方式无激磁调压频率50HZ调压范围20±2×2.5%KV接线方式D，yn1-yn1冷却方式ONAN/ONAF（70%/100%）半穿越阻抗电压16.5%绕组绝缘等级A中性点运行方式经电阻接地制造厂西安电力机械制造公司高厂变负载分析：通过对图3-2中5号高厂变负载历史数据分析，高厂变高压侧电流随着机组负荷的变化在45%~75%之间波动，极少数情况下可达到90%的额定电流，具备可利用空间。而储能系统参与机组负荷调节时，负荷高的时候放电减轻高厂变高压侧负载，而在机组负荷低的时候充电增加高厂变负载，和正常负荷波动呈现逆向调节。而在高厂变负荷70%时，能够满足50%储能设施10MW的充电容量需求，因此不需加装额外的升压变压器即可满足系统接入要求。图3-25号高厂变电流历史曲线Fig.3-2CurrenthistorycurveofNo.5HVT青岛科技大学研究生学位论文233.4运维方案规划储能系统整体满足自动运行，无人值守要求，依托公司原有运行人员配置，将部分系统运行参数、报警信息等接入DCS控制系统，通过原有集控室控制电脑进行操作、监视等。日常运行时，在电厂原有DCS系统中新增的储能系统运行界面可显示储能系统的工作状态、电池、储能变流器、变压器等运行参数、故障和告警信息等，电厂运行人员可通过界面查看上述信息，同时上述信息也存储在就地EMS系统中，如有需要可以实时追溯查询。储能系统的日常维护、检修将做到尽量简单，运行和检修人员干预储能系统设备的预防性维护周期和维护所需时间应与原有机组的维护周期相协调，储能系统的预防性维护需求不额外增加原有维护时间。储能系统在与机组联合AGC调频模式时，储能系统按照无人值守、自动运行模式设计，并根据山东电网峰谷电价政策进行自动化充放电操作。在日后运行中不断总结经验，通过大数据科学制定充放电策略，以此提高系统使用寿命、提升峰谷电价差套利能力和减少燃煤机组负荷波动频率，达到整体收益的最大化。日常运行中，储能设备监控系统监控设备运行状态，自动记录运行数据，无需人为干预，运行人员只需定期对设备进行不停机带电巡检，巡检周期为一个月，参照其他储能项目运维经验制定月度定期巡检内容如表3-6中所示：HZ公司新建储能项目可行性研究24表3-6定期巡检内容表Table3-6ContentsofRegularInspection（1）现场及环网集装箱巡检内容1现场围栏及设备挂锁无损坏，无锈蚀，开启正常，如有异常，及时更换。2项目现场卫生状况良好，无积水，如有需要，及时清洁。3环网集装箱内部目检，无漏水，无异物进入。4储能控制柜各指示灯显示正常。5直流屏、UPS指示灯正常。6低压柜指示灯、仪表显示正常。7高压柜指示灯、仪表显示正常。8环网集装箱内空调运行正常，指示灯正常。（2）储能电池集装箱巡检内容1集装箱内目视检查，无漏水，无异物进入。2集装箱内配电柜、控制柜指示灯及仪表显示正常3查看空调有无报警记录，如有报警，记录报警信息。4查看空调内部及管路制冷剂有无泄漏。5查看通风冷管道是否正常，有无振动松动部件。6查看空调外机冷却翅片脏污程度，如有需要，进行清洗。7查看BMS工作界面显示是否正常。8查看直流汇流柜指示灯显示是否正常。（3）储能功率变换装置巡检内容1检查控制室门开合正常。2查看显示屏有无报警记录，如有报警，记录报警值。3查看储能变流器触摸屏界面、指示灯显示是否正常。4查看通讯管理机指示灯是否正常。青岛科技大学研究生学位论文254HZ公司新建储能项目技术方案选择本文的前三个章节从国家政策背景、行业发展趋势、国内外各类型储能技术发展等方面对HZ公司新建储能项目的必要性进行了探讨，并对新建储能项目的技术路线、规模等方面进行了初步的规划，但在技术路线的选择和相关技术的选型方面还有必要进行更加细致、详尽的考量。如何更好的结合HZ公司实际需求，在现有技术和配套生产供应条件下寻找最优的技术方案，提升公司在新的电力市场行业背景下的竞争力和盈利能力，是本章所考虑的重点内容。本章节主要是对多种储能技术的原理、特性和应用场景等发面进行详细的评述和分析，在综合考虑多方面因素后，结合HZ公司新建储能项目，在各种类型的储能技术上进行细致充分的调研论证，并分析所选方案在技术方面的可行性，为下一步设备选型和经济可行性分析奠定基础。4.1储能技术分析目前，根据能量转换形式的不同，储能技术大致分为五类，即机械储能、电磁储能、电化学储能以及储热、氢储能等类型，不同类型的储能技术在容量、释放速度、商用条件上有着不同的要求，也有着不同的适用场景。4.1.1机械储能机械储能是指能够将电能转变成机械能的形式进行储存，当系统需要电能时，再将机械能转换为电能进行释放，机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能以及飞轮储能等。（1）抽水蓄能抽水蓄能技术具有悠久的发展历史，该技术被世界各国广泛应用。抽水蓄能电站主要是由水平高度不同的两个水库组成，即上水库和下水库。上水库通常处于地势较高的地方，能储存大量的水资源，故具有较大的重力势能。由于下水库所处的地势比上水库更低，其重力势能较小。当电力负荷处于低谷时期，抽水蓄能将工作于电动机状态，使下水库中的水通过管道抽送至上水库中进行存储，故将电网中多余的电能转换为重力势能。当电网需要调峰辅助服务时，抽水蓄能将工作于发电机状态，将存储在上水库中的水放至下水库，故重力势能转换为电能输送回电网。抽水蓄能技术具有反应速度快、成熟度较高、环保性好等优势，但HZ公司新建储能项目可行性研究26该技术存在着建设工期较长、对建设地理位置条件要求较高、受当地气候影响较大、投入建设资金的需求较大以及投资回收期较长等问题。抽水蓄能技术在电力系统中主要用于调峰、黑启动、调频、事故备用以及调相等领域。（2）压缩空气储能压缩空气储能技术是指当发电负荷处在低谷时候，利用电网中过剩的电力使空气压缩机工作在压缩空气状态下，将产生的高压空气贮存在高压密封罐中，在发电负荷达到峰值时候，再将高压密封罐中的高压空气加以释放，从而促使燃气轮机重新达到发电状态。压缩空气储能技术具有安全可靠、经济性好、使用寿命较长以及响应速度快等优势，但该技术存在着效率较低以及对地理条件要求高等问题。压缩空气储能技术主要应用调峰、调频和系统备份等方面。（3）飞轮储能飞轮储能技术，是指利用发电机旋转飞轮高速转动使能量转换为动能的形式并加以储存。在用电负荷处在低谷时，将电网中过剩的能量向飞轮供应，使其保持高速运转状态，完成了能量向动力的转化，并将其加以储存。当用电负荷达到峰值时期，需要释放能量，故飞轮相当于原动机带动发电机发电，实现了动能向电能的转换。飞轮储能技术具有响应迅速、运行维护费用少、效率较高、瞬时功率大以及环保性较好等优点，但该技术存在着能量密度低以及投资成本较高等问题。飞轮储能技术主要用于UPS、调峰以及调频等领域。4.1.2电磁储能电磁储能主要是以将能量转化为电磁能的形态加以储存，目前主要分为超级电容器储能、高超导技术的电磁储能。（1）超级电容器储能超级电容储能材料是以电化学双电层技术理论为基础，研发而成的一类储能器件。按照技术机理的不同，可分为双电层电容器和法拉第电容。当其处在充电态，若二块极板通电，则阳离子被正极板吸收，而与此同时正离子又被负极板吸收，从而产生了二种容性的电存储层，并不会引起化学反应，因而该过程是可逆的。超级电容器储能具有环保性好、结构简单、可靠性高、功率密度大以及循环寿命长等优点，但该技术存在着放电时间较短、投资成本较高、电解质耐压较低以及能量密度低等问题。超级电容器储能主要用于改善电能质量以及平抑波动等领域。（2）超导磁储能超导技术磁储能体系，是由超导储能线圈运用变流器将电网系统中剩余的电能，以电子磁能的方式储存起来，在网络系统中需求电能时，再将储能的电子磁能通过变流器转化为电能传送至电网系统或负荷上，该体系主要由超导储能电磁青岛科技大学研究生学位论文27体、低温体系、变流体系和监控与防护体系等所构成。超导磁储能技术拥有工作效率高、响应速度快并且输出功率密度系数较高的优点，但该技术存在着成本较高、产生电磁干扰以及运行维护费用较高等问题。超导磁储能主要用于调频、抑制低频振荡以及提高电力系统稳定等领域。4.1.3电化学储能电化学储能是指在化学反应原理下电能和化学能间的互相转化。一般包括铅酸电池、钠硫电池、全钒液流电池和锂离子电池等，电化学储能技术是当前世界范围内应用最广泛的技术之一。（1）铅酸电池铅酸电池一般由固体电极、电解液和容器材料等所组成。该动力电池的正极大部分是二氧化铅，负极大部分为金属铅，这两块极板均置于含有硫酸的水溶液中。铅酸电池具有安全可靠、成本较低以及运维简单等优点，但该技术存在着寿命短、能量密度较小以及污染环境等问题。铅酸电池主要用于备用电源、电动车电源以及新能源发电等领域。（2）钠硫电池钠硫电池可以作为一个高温电池，其运行温度要求较高。该电池的主要电解质为陶瓷氧化铝，正极的活性物质成份主要包括多硫化钠熔盐等，而负极的主要活性物质成份则是熔融金属钠。钠硫电池具有效率高、比能量高、能量密度高以及寿命长等优势，但该技术存在着成本较高、安全性以及温度要求较高等问题。钠硫电池主要用于调峰、改善电能质量、新能源发电以及平抑波动等领域。（3）全钒液流电池液流电池一般可分为锌溴液流电池、全钒液流动力电池和半固态等。全钒液流电池是当今世界发展最为迅速、规模最大以及技术最为成熟的一种液流电池，国内也有诸多示范项目采用全钒液流电池。该燃料电池为一个高能存储和有效转换设备，将价态截然不同的离子溶剂分开成为正极、负极的活性材料，并使之各自储于相对应的储液罐内，再通过外部连接泵将电解液从储液罐中抽取至燃料电池堆内，进而将电解质溶液在由相对应的储液罐和电池所组成的闭合电路中循环流通。全钒液流电池具备的循环寿命长、运营维护花费少、充放电效率高、体积大、稳定性好以及安全性能好等优势，但该技术存在着建设成本较高、能量密度较低以及设备占地面积较大等问题。全钒液流电池主要用于调峰、新能源发电以及备用电源等领域。（4）锂离子电池锂离子及动力电池可包括三元锂电池、磷酸铁锂电池以及钛酸锂电池等。通常由正极、负极、电解液和薄膜等所构成。在锂离子动力电池达到充满状况时，HZ公司新建储能项目可行性研究28锂分子从正极中分离，与达到负极的片层碳结合。于是，将锂离子嵌入了微孔当中，该构造中内嵌的锂分子越多，就代表着其充满容积越大。当锂离子电池达到了释放状况时，锂分子摆脱了片层的碳构成，又回到了正极。该构造中逃离的锂分子也越多，代表其放电容量越大。锂离子通过这样不断地往复来回，进而产生了电流。锂离子或动力燃料电池通常具备安全可靠、循环寿命长、充放电效率高、比输出电量大、自充放电量小等优势，但该技术存在着大容量集成较为困难以及规模化应用带来的高成本等问题。锂离子电池主要用于调峰、调频、平抑波动、备用电源以及大规模储能电站等领域。目前，中国在电化学储能中发展较为完善的是锂离子与动力电池技术，但随着电动汽车普及和大规模储能应用，锂离子电池已逐渐显现出锂资源匮乏的瓶颈问题。截止2022年1月，电池类碳酸锂的市场售价已从年初的每吨4万多元，提高至最近的每吨40万多元；另外，一个发展中国家的对锂资源进口依赖程度将超过80%，因此如果国外的锂矿进口被掐断，中国国内锂离子脱嵌式电池公司也将受到巨大的考验，甚至可以说没有缓冲期可言；目前宁德时代、赣锋锂业等国内龙头企业已在国际上布局锂矿资源。4.1.4储热技术储热技术是指在负荷需求低谷期，将多余的能量例如锅炉的烟气热量、抽汽热量加热各类储存介质，甚至用热电偶直接加热，等到需求高峰期再将热量从介质中提取出来加热蒸汽供用户使用或进入汽轮机进行发电。储热技术从储存介质上分为显热储热、潜热储热、相变储热多种形式。显热储热中，熔盐储热工艺技术是目前在光热发电领域方面的重点关键技术，在我国，2018年由中广核在海西蒙古族藏族自治州德令哈市建成的德令哈光热电站，借助熔岩储热技术实现了24小时不间断发电。随着潜热储能技术的日益完善，多用作建筑储能设备及参与供电调峰。热化学储热工艺目前还不完善，但国内外的有关科学研究也才刚开始。储热工艺的前沿技术，主要有复合水泥、陶瓷球、熔融盐中高温显热储热、纳微复合材料物相变化储热、中低温热化学吸附型储热和中高温热基本型储热等。4.1.5氢储能技术氢储能技术是指在电力富裕的时期，利用电能制造氢气并加以储存，在需要电能的时候进行氢气燃烧，产生热能驱动发电机等设备转动，或者利用燃料电池转化为电能。主要涉及了制氢、贮氢、用氢气、焦膜电极、双极板、高压贮氢罐、超荷机等技术。中国氢燃料的发展在部分核心技术方面依然存在着技术短板，例如电力驱动体系、高速轴承、电堆水平等方面。但未来仍将推动中国氢气燃料电池工程化和基础设施的建立。青岛科技大学研究生学位论文294.2项目需求电力企业涉网设备的增设尤其行业的特殊性，要满足电网企业一定的设备使用规定和要求。根据2021年国网山东公司发布的《山东电力辅助服务市场运营规则（试行）》中，关于储能设施容量的规定有第十五条：具备电力、电量数据分时计量与传输条件，数据准确性与可靠性满足要求，充电功率暂定为不低于5兆瓦，持续充电时间不低于2小时。第二十条规定：火电企业自建蓄热设施、电锅炉、储能等装置联合热电联产机组运行并参与辅助服务交易时，需要明确自建装置与发电机组联合参与辅助服务交易的对应计量关系。第三十条规定，火电企业计量出口内储能设施与机组联合参与调峰交易，按照火电机组进行调峰交易管理和补偿费用计算。山东省现行机组调峰报价表如表4-1所示：表4-1机组调峰报价表Table4-1Unitpeakshavingquotation根据电网运行规定可以看出，为了确保储能装置在日后形势发展依然能活动灵活的升级空间，既可以成为机组的调峰、调频辅助，也可以独立成为储能电站直接跟踪电网指令实现自主运行，应满足功率在5MW以上，充电时长在2小时以上，也就是5MW/10MW·h的最低功率容量限制。而从电网制定的调峰报价补偿规则也可以看出，储能装置容量越大，越能在机组调峰的时候实现整体更低的负荷率，从而获得更高的调峰单位收益，实现更高的经济收益。因而在一定区间内储能装置越大越有利于机组盈利。报价档位机组或联络线调峰分档%调峰报价（元/MW·h）第一档60%≤负荷率＜70%100第二档50%≤负荷率＜60%100第三档40%≤负荷率＜50%600第四档30%≤负荷率＜40%600第五档20%≤负荷率＜30%800第六档10%≤负荷率＜20%800第七档0%≤负荷率＜10%800HZ公司新建储能项目可行性研究30但不可忽视的一点是，伴随着储能装置容量的提升，将直接导致储能装置建造成本的成比例上升，而作为存在使用寿命限制的电池组，在规定年限后其工作效率将大幅降低，而在项目中期更换电池组的费用将随着容量的增加而成倍的增加，但作为辅助火力机组参与调峰的收益则因为机组的容量存在上限。过高的容量设置提升了储能装置的安装和运营成本，延长了装置的投资回收期，甚至导致亏损运行。因此，合理的功率容量设置将直接决定着项目的盈利能力，也决定着项目可行性的研究的成功与否。4.3技术路线选择通过本章节前半部分对储能技术的综合分析可知，当前储能技术从储存介质、技术工艺有着多种类型不同的选择，能量释放的速度从毫秒级到小时级不等，针对不同的需求选择不同的技术路线，在满足需求的同时尽可能的降低初期建造、中期运营和后期报废处置的整体成本，只有统筹考虑才能在为企业获得利润的最大化，为可持续发展拓展空间，同时满足利益相关者对企业发展、盈利、社会责任等多方面的需求。4.3.1储能技术对比根据不同场景下的需求，现在储能技术按照释放能量的时间长短和功率大小划分为三类进行分析：分钟以下级、分钟至小时级和小时级以上，如表4-1所示：表4-2储能技术汇总Table4-2summaryofenergystoragetechnology时间尺度应用场景运行特点技术特性需求重点关注的储能类型分钟以下级辅助一次调频;提供系统阻尼；电能质量动作周期随机亳秒级响应速大功率充放电高功率高响应速度;高存储/循环寿命紧凑型的设备形态超级电容器超导磁储能飞轮储能分钟至小时级平滑可再生能源发电跟踪计划出力二次调频提高输配电设施利用率充放电转换频秒级响应速度可观的能量高安全性，较快的响应速度，一定的规模(MW/MWh）；高循环寿命(万次)；便于集成的设备形态锂离子电池钠硫电池钒液流电池小时级以上削峰填谷负荷调节大规模能量吞吐安全性高，成本低；大规模(100MW/100MWh)深充深放(循环寿命5000次)资源和环境友好抽水蓄能压缩空气熔融盐储氢青岛科技大学研究生学位论文31其中，在分钟量级以下的应用首先涉及增强系统的功角稳定性、保障风电机组低电压穿越、补偿压力下降等，在这种场景下要求很短时间的能力支持，既需要储能设备可以针对系统的环境改变进行自动、迅速的反应，也需要储能系统具备很大输出功率的充释放功能，目前常用的存储方法一般为超级电容存储、飞轮存储、超导技术磁储能等。分钟或时间级的技术，包含平滑可再生能量发电波动、跟随计划出力、二次频率调整等。这些应用中，往往要求通过储能技术产生数分钟或时间量级的连续充放电能量，并可更频繁地变换充放电状况，目前应用的储能技术大多是锂离子动力电池、钠硫电池和钒液流电池储能等。小时级以上的应用包括削峰填谷、负荷调整、减少弃风等。在这些应用中，储能以数小时、天或更长时间为运行周期，要求储能具有大规模的能量吞吐能力。应选择易形成可观规模、环境影响较小、经济性好的储能技术，适用的储能技术为抽水蓄能、压缩空气储能、熔融盐和储氢储能等。4.3.2技术对比结论具体的本项目中，项目开展的目的主要以平衡小时内机组功率波动和通过峰谷电价差获取利润为目的，因此在技术选型中，应以分钟至小时级的技术为主。能量释放时间在分钟级的飞轮储能、超导储能、超级电容器等方式由于无法满足企业的需求而不能进行选择。能量存储和释放时长可以满足需求的电化学储能方式，在章节前半部分的研究可以得知有着较好的商业应用案例和前景，而且有锂离子电池、铅炭电池、液流电池等二次电池技术为主的多条细分技术路线可供选择，在后期的采购和维护上有着较大的选择权优势，也就在一定程度上意味着有着更大的议价能力和空间，有利于企业开展下一步项目谈判。储能时间超出企业需求的技术路线还有小时级以上的抽水蓄能、压缩空气储能、熔盐储热、储氢等技术路线。其中抽水储能和压缩空气储能对地理条件要求较高，熔盐储热需占用较大的土地面积，HZ公司现处鲁西南平原地区，人口密度较高，客观条件上不具备建设抽水蓄能、压缩空气储能、储热项目的条件优势。储氢项目则由于技术方面的原因，无法在成本可控的情况下实施商用。综上分析可知，在现有技术、地理环境、公司资金承受能力等多种条件约束下，满足HZ公司开展储能项目需求，最有效和可行的方式是采用电化学储能技术路线，即以一定类型的蓄电池为储能元件开展项目实施。4.4工艺设备选择HZ公司新建储能项目可行性研究32电化学储能装置的储存介质为数量庞大的电池单体，电池单体的安全特性则是对整个储能体系安全和稳定性最根本的保障。锂系动力电池是MW级储能技术调频应用的最重要类型，本研究计划将选择锂电池作为储能技术。目前锂离子动力电池生产主体有：磷酸铁锂电池，钛酸锂电池或者三元锂离子动力电池。4.4.1磷酸铁锂离子电池目前，主要用作锂电离及动力电池正极材料之中的磷酸铁锂来源较广、廉价、热稳定能力好、无吸湿性、对自然环境友善。而且磷酸铁锂电池也是目前各类二次电池中产业链体系发展较为完善的一类，同时还是中国最具潜力的一类高级能源储存电池。拥有工作电流高、电能密度系数大、循环寿数足量长、自放电量小、无记忆效应、绿色环保等系列资源优势，同时功能无级式扩充，适用于大量的电能储备，在新型能源发电安全并网、电网调峰调频、分布式电站和UPS供电等应用领域中具有很好的应用领域发展前景。而磷酸铁锂电池则以其循环寿命充足、安全可靠性较高的优势，已在储能应用领域中获得广泛认可。4.4.2钛酸锂离子电池钛酸锂是新型锂离子及动力电池的主要负极材料，因为具有许多卓越的特点而受到重视，也成为中国近年来研发较多的负极材料。由于钛酸锂材质拥有高度稳定性、超长寿、高低温下工作区域较广、大功率和绿色无污染等的优点。在劣势领域，由于钛酸锂材质的电能密度系数较小，而且因为具有吸湿性较强的优点，对动力电池制造的工作环境要求也较高。因此目前，钛酸锂动力电池的应用市场还没有充分开辟。虽然钛酸锂离子电池拥有的充释放反应快，倍率特性高，工作延寿超长等优势，但由于钛酸锂电池在充放电工作过程中会产生热膨出，吸湿性较高等优点，但成本较高。4.4.3三元锂离子电池三元锂离子动力电池，通常是指采用了锂镍钴锰三元材料做为电源材质的动能电池组。三元材料结合了镍酸锂、钴酸锂、锰酸锂三种金属材料的特性，具备了单体电量大、能量密度高、成本低、循环特性好、宽温特性好、倍率高的优点。在制备三元锂的原料中，钴元素有毒，离子电池在分解时也会生成金属氧化物，尤其是对安全问题不好管理等，因此在存储与调频使用上业界一直存在着质疑。目前几类锂离子技术电池的技术经济水平进行比较，如表4-3所示：青岛科技大学研究生学位论文33表4-3电池类储能比较Table4-3comparisonofbatteryenergystorage电池类型锂离子电池（磷酸铁锂）锂离子电池（钛酸铁锂）锂离子电池（三元锂）工作电压（V）2.8~3.71.9~2.53.2~4.2能量密度（W·h/kg）130~16080~100200~220倍率性能长期2C/瞬时5C大于2C/部分厂家可长期6C长期2C/瞬时5CSOC推荐使用范围10%~90%10%~90%10%~85%电池组循环次数3000~500025000~300002500~4000工作温度充电：-10~45℃放电：-20~55℃充电：-10~45℃放电：-20~55℃充电：-30~55℃放电：-30~60℃响应速度毫秒级毫秒级毫秒级安全性保护措施得当燃烧风险小保护措施得当燃烧风险小燃点低，燃烧等风险较高环保性环境友好环境友好环境友好能量成本（元/kW·h）1300~16004500~55001500~2000电池效率90%-92%90%-92%90%-92%热失控温度（℃）350~500＜3004.4.4选型结论在当前锂离子电池技术发展状况下，还没有一种物美价廉能够满足所有投资需求的电池，所以要根据储能调频系统对锂离子电池的基本特性要求进行取舍。为了方便对比，下面将各种锂离子电池种类的重要特性罗列比较，如下表4-4所示：表4-4不同类型锂离子电池性能比较Table4-4performancecomparisonofdifferenttypesoflithiumionbatteries电池类型安全性循环寿命成本倍率性能能量密度三元锂电池一般长较低一般最高磷酸铁锂电池较高长较低一般高钛酸锂电池最高最长高高低HZ公司新建储能项目可行性研究34考虑储能调频对电池的要求，目前山东市场调频储能项目使用磷酸铁锂电池的占比为100%，参考山西、蒙西等采用电池类型，也有部分项目采用三元锂电池。本项目可研阶段暂采用磷酸铁锂电池技术，并采用一流电池厂商的产品。按照目前市场产品特性，电池放电倍率以1C和2C为主，考虑经济性及辅助调频效率，本项目电池充放电额定倍率选用0.5C（至少满足1.1PN连续运行10min，1.2PN连续运行1min要求），即电池配置容量为40MW·h。考虑本电池系统主要用于调频辅助服务，正常情况下电池的SOC区间为10%~95%，电池厂家质保一般是运行约定次数后剩余容量至80%的充放电次数，且本项目电池寿命暂按约定次数进行设计，因此，暂不考虑冗余设计。下阶段应根据电池厂家实际质保情况进行复核。综合各类储能方式的循环寿命、造价、性能、经济收益与AGC运行等诸多因素，本报告重点研究项目整体可行性，因此暂按20MW/40MW·h基于磷酸铁锂电芯的储能系统方案考虑，在下一阶段设计中再进行细化优选。储能电池组应满足调频过程中功率调节、快速响应、循环寿命的要求，储能电池组基本参数如表4-5所示。表4-5储能电池规格参数表Table4-5specificationparametersofenergystoragebattery项目规格参数电池类型磷酸铁锂最大充放电功率20MW电池容量40MW·h循环次数5000（85%）工作温度0-45℃工作湿度<95%一套20MW/40MW·h由40组0.5MW/1MW·h的储能电池箱并联组成，储能电池箱应具备对储能电池良好的保护，并具备完善的温度控制、消防控制。每个储能单元均由储能电池箱内的和箱变构成，每个储能电池箱内均配备若干个电池功能模块，将各功能模块通过串并联形成电池簇，每个电池箱内配置3到4台630千瓦储能双向变流机，每箱式变电站内均配备1台交换变压器。储能电池采用了双向变流器进行充放电，将双向变流器的输出电压等级提高至6kV，由单元升压变高压侧输出经高压汇流时间箱内开关柜，汇流后再由进线箱接到高厂变青岛科技大学研究生学位论文356kV母线。该储能调频系统的主控单元与系统的低压配电单元共同布置在一号集控系统舱口，主要实现了与火电设备组共同负责的AGC调节频率的功能。储能电池的选择上应选择安全稳定、循环次数高、寿命长的电芯类型，并兼顾考虑电池成本。磷酸铁锂电池有寿命长、比电容器的充放电倍率特性更大、物理化学稳定能力好、高温性好、对其他元素无害等优势，综合性能好，能较好符合项目需求，具备实施可行性，在储能电站中得到了充分应用。每个电池模组均进行封装并配置BMS（电池管理系统），BMS为储能电池的安全运行、提高电池利用效率、延长电池使用寿命保驾护航，并对储能系统运行过程中电池发生的异常报警，生成工作日志。电池封装时根据封装形式在电池模组内装设热敏电阻及电压电流传感器，用于监测电池模组温度、电压、电流。基于电池温度、电压、电流等外特性参数及电池数学模型，采用相应的算法估计电池荷电状态（SOC）和健康状态（SOH），为储能系统进行相应的控制提供依据。另外，储能系统还设有电池状态监测管理系统（BMS）会不断监控电池的工作状况与特性，一旦有涉及电池组、以及其他组成部分的任何不正常情况出现，预警信号将及时地被传递给储能装置的执行与监控管理人员，并且储能系统控制单元能够自动切除故障电池组，保障系统整体安全。储能系统基本无垃圾、污水或垃圾污染。而且储能电池的工作噪音极低。控制系统智能化程度高，在定期维护的基础上，还可以做到完全无人值守。参照每日在峰谷间波动的二次，若动力电池满充满放频次大约为2次/日，则每日动力电池的等效循环系统频次约为2次，若动力电池85%SOC循环系统频次约为5000次，按年运行天数为300天，则电池使用寿命为8.33年。实际项目运行过程中，储能侧存在一定程度限功率、实际储能响应次数存在一定不确定性、目前厂家质保情况存在一定差异，实际电池使用年限与预估年限可能存在一定差异。本阶段暂计为8年。4.5本章小结本章对各种类型的储能技术进行了分析对比，并结合HZ公司实际需求寻找最适合的储能技术路线，并确定了储能装置的容量与规模，在平衡成本和收益的基础上选择集装箱式储能模块构成20MW/40MW·h的储能单元，并连接到5/6号机组的工作6kV母线上，实现充放电和调频调峰的作用。HZ公司新建储能项目可行性研究365HZ公司新建储能项目经济可行性分析5.1经济参数评估HZ公司新建储能项目计划规模为20MW/40MW·h，储能单元采用集装箱制的磷酸铁锂电池为储能介质。兆瓦级集装箱式电池储能管理，是以40尺国际标准集装箱为载体，内设两个250kW的储能能量转移控制系统，将1MW·h镍氢电池管理、动力电池管理系统、储能监控系统、中心空调管理、消防系统、汽车供电系统等集中安装于某个特殊的箱体，以达到高集成化程度、大容积、可移动位置的储能装置，具备隔热、恒温、消防阻燃、抗风沙等优点，适应不同环境应用。项目共含0.5MW/1.0MW·h单元40个，总容量为20MW/40MW·h。每个集装箱长12.2米，宽2.8米，为了保持一定的安全距离和预留消防维修通道，每个集装箱横竖排之间间隔3~4米，40只集装箱式储能装置占地约3720平方米。根据山东电网电力市场现货运行规则，每天有2次峰谷波段，根据2022年2~3月份市场结算报价来看，平均价格差在620元/MW·h。系统投入后每天根据峰谷设置充放电循环2次，为保持电池组寿命，充电至总容量95%以下，放电至总容量10%以上，实际可用容量按85%计算，总循环次数5000次，每年机组运行300天。按照“两个细则”计量规则，机组投入AGC以后，发电量可有6元/MW·h的额外电价补贴，HZ公司三期两台机组近两年每年发电量在30亿千瓦时，但由于机组调频能力欠缺，以及对综合成本和机组安全性等方面的考虑，2021年全年AGC投入率不足40%，储能装置投入后将有效提升机组整体调峰调频性能，预计提升机组调峰调频投入率可提升至80%。但随着火电机组灵活性改造，机组间竞争力加剧，在此估计AGC投入收益将以每年5%的速率递减。5.2经济可行性测算从综合效益评估的角度，在参照国内当前工业建筑设计预算编制与计算等相关规定的基础上，对整个顶目投资规划收集到相关财务数据进行统计分析，以此青岛科技大学研究生学位论文37评价HZ公司新建储能顶目投资建设的财务状况，然后从国民经济与社会效益的角度去分析、论证该项目投资建设的重要价值，从而全面论证工程顶目投资效益方面是否可行以及风险状况是否可控，也是本章实施综合效益评估的初衷。根据研究的需要，笔者在参考了以往类似工程顶目投资估算的依据和数据，结合前面章节所述的建设方案以及釆用的工艺技术对HZ公司新建储能项目投资建设所需的资金进行了统计和核算，并参照当前国内投资估算的方法和标准进行了统计，得出了相关资金的估算结果，提供有用的参考。5.2.1投资测算及融资方案此次项目价格估算参考2021年同类项目招标价格。在2021年收集到的储能项目中标价格中，单价最高的是2021年2月，国家能源集团下属的国华竹根海上风电场风储项目，储能部分单价达到1.674元/W·h，最低的是8月2日，山东半岛南3号海上风电配套储能系统设备，储能部分单价在1.31元/W·h。2021年度储能项目招标汇总如表5-1所示：表5-12021年储能招标汇总Table5-1SummaryofEnergyStorageBiddingin2021时间省市项目业主集团中标候选人储能单价元/Wh2月4日江苏国华投资国家能源集团东台海上风电有限责任公司国华竹根沙H1海上风电。国家能源集团阳光电源1.6748月2日山东山东半岛南3号海上风电配套储能设施设备。国家电投上海融和元储能源有限公司1.319月29日河南华润电力原阳县30MW分散式风电项目配套3MW/6MWh储能系统EPC总承包华润远景能源有限公司1.579月29日河南华润电力杞县34MW分散式风电项目配3.4MW/6.8MWh储能系统EPC。华润远景能源有限公司1.4111月4日山东海华新能源鄄城有限公司鄄城100MW风电项目海华新能源许继电气股份有限公司1.711月4日山东华润电力禹城一期100MW风电项目20MW/40MWh储能系统EPC华润湘能楚天电力有限公司1.437综合全国其他新建在建储能项目大部分储能单价都在1.3~1.6元/W·h，按照平均价格1.35元/W·h则HZ公司20/40MW·h项目储能单元投资预算约为5400万元，工程前期整体造价在9700万元。HZ公司新建储能项目可行性研究38融资方式采用30%自有资金，其余资金采取银行贷款或发放债券的方式，融资利率暂定为4.5%，项目贷款偿还期为15年，按年付息，第15年还本付息。首年运行天数200天，往后每年运行天数300天。总体项目成本概算列支如表5-2所示：表5-2投资总估算表单位：万元Table5-2TotalInvestmentEstimation序号名称土建费用设备成本安装费用其他合计1主辅生产工程300621022102008920储能系统20054008001006500电气系统10080012001002200消防系统200200DCS改造1010202其他费用1500250380780项目建设管理费1000100220420项目技术服务费500150160360工程静态投资450621024605809700各项占静态投资（%）4.6%64.0%25.4%6.0%5.2.2项目运行成本预测按照项目生命周期理论，在储能装置的运行成本包含初期设计建设阶段、中期运行维护阶段、后期报废回收阶段的全部成本费用。在项目初期包含项目规划设计费用、储能模块费用、PCS控制模块费用、建设费用及其他附属设备费用，因为土地为园区内闲置土地，道路基本也是园区内现有道路，因此不存在土地转让费、工程道路施工等相关费用。（1）故障处理成本运行维护阶段的成本主要是人工成本、电池模块到期更换费用、运行期间设备故障维修产生的费用，其中由于储能装置有极高的自动化程度，日常运营中需要的人力较少，而且在本项目中，储能项目建于火力发电厂内，可利用发电厂内现有运行人员进行设备状态的监视和运行，因此人工费用较低，几乎不会产生额青岛科技大学研究生学位论文39外的运行人员。故障维修费用为故障设备更换所引起的人工、设备成本，以及故障停电导致的电量损失，每年的处理设备故障发生的成本计算如公式5-1所示：)(fEQpfCCCNC（公式5-1）其中Cf为每年故障处理成本Nf为每年故障次数CP为每次故障处理人工成本CQ为每次处理故障设备成本CE为每次处理故障电量损失因缺乏相关故障数据，设备本身70%的成本在电池本身，只要处理好日常运维，在寿命期限以内大规模处理故障的可能性不大，这里取每年故障处理成本50万元。（2）储能单元更换成本该项目的设计生命周期为16年，在此期间由于储能单元也就是蓄电池组寿命无法一次满足项目全生命周期的运行，因此在第8年会有一次储能单元的整体更换成本。按照当前储能单元的单位功率容量价格，扣除部分可利用设施的成本，按照5000万元进行预估，并在每年进行费用计提。因为只涉及项目中期的一次整体更换，因此计提年份为项目开始正常运营的前8个年度，每年计提金额为625万元，纳入项目运营期间的财务费用管理。5.2.3偿债能力分析偿债能力是指企业在生产经营中，由于资金短缺、周转率低、资金供应不足等而向外界借款，在借款到期日企业现有的资金能否足额地偿还所借款项，具体分为短期偿债能力和长期偿债能力。短期偿债能力是指企业的流动资产可以迅速、等量地偿还流动负债，它能够检验企业是否有足够的资金配置和流动，体现出企业的机动性和灵活性，也是判断一个公司的决策执行和运营状态的标志。企业以现有资产偿还到期债务款项的能力叫做长期偿债能力，反映的是企业的资金构成以及企业的真正资金实力，并且能据此判定出企业的盈余状况。然而，现有的偿债能力指标评价仅仅依赖于对于单个指标的分析，因此本文从整体的角度对于评价偿债能力的各项指标进行综合分析，以判断企业综合偿债能力的高低。偿债能力即企业用资产偿还债务的能力，包括长期债务和短期债务。长期偿债能力指企业用自家资产偿还其长期债务的能力，企业的长期债务主要包括长期借款、长期应付款、应付债券等。判断企业的长期偿债能力，可从还本能力和付HZ公司新建储能项目可行性研究40息能力进行分析。衡量指标有资产负债率、产权比率、权益乘数、利息保障倍数等。经查询2021年末HZ公司重点财务信息如表5-3所示：表5-32021年HZ公司财务信息表Table5-3financialinformationofHZcompanyin2021资产总计62246利息费用223.86流动资产合计6813.3资产负债率56.80%负债合计35381流动比率146.60%流动负债合计4646.8速动比率116.50%息税前利润1054.5利息保障倍数571.10%根据2021年底最新数据，HZ公司资产负债率56.84%，符合生产企业的行业特点。流动比率为146.62%，速动比率为116.49%，公司流动比率和速动比率处于较高水平。公司利息保障倍数为5.71，对利息支出的保障能力较强。总体看公司偿债能力处于业内先进水平。.5.3项目效益评价5.3.1经济效益分析基于前期项目参数的设定，该项目的经济收益主要有峰谷电价差套利、AGC投入率提升增益、中间电池报废处置收益。还有深度调峰的收益，因没有实际数据对比，无法计量具体收益。（1）每年峰谷电价差套利现在储能项目运行的主要盈利模式是利用电网制定的峰谷时间段上网电价的不同进行套利。现有电网市场化运作的情况是要求各发电企业每15分钟进行一次报价，在用电需求高峰期，电网为充分调动电力企业的发电积极性，报价会逐渐升高，进入2022年后，根据历史出清价格显示，高峰期最高上网电价可达1300元/MW·h。而在用电低谷期，电网企业会采取压低报价的方式减少各电厂发电量，而电厂为了避免日中启停机组造成设备磨损和额外启停成本，会尽量压低价格，根据数据显示，最低是售电价格居然可以达到-80元/MW·h，也就是每发一度电要交给电网8分钱。青岛科技大学研究生学位论文41而储能项目的盈利模式就是作为一个发电企业，在电价低谷时以较低的成本吸收电能而在用电高峰期按较高的价格售出，刨除各项运营成本后赚取利润，项目每年峰谷价差套利如公式5-2所示：ydbdDNVP（公式5-2）Pd为项目总利润Vb为电池额定容量为装置充放效率Nd为每天等效重放次数Dy为每年运行天数（2）调频调峰收益调频调峰收益是指电网涉及的发电侧以及用电侧的所有用户，在提供基础的负荷调整之外，为保证电网的稳定额外提供的调频调峰服务，该服务在基础电价之上会根据调整的幅度、时间、涉及到的电量进行测算和补偿，也是各电力市场参与主体获得额外收益的主要手段之一。这里所讲的调频调峰收益是原有火电机组调节参数不变的基础上，通过装设储能装置以后，使得整体调节能力得到了大幅度的提升，可以更加有效的提高电网AGC调整需求，因而获得相较于新建储能项目以前，额外的AGC电价补偿获取的收益。通过HZ公司历史统计数据得知，由于收到机组性能、煤质、设备状况等因素的影响，全年AGC投入率在40%左右，存在较大的提升空间。装设储能装置后，辅助机组调频调峰收益，计算公式为AGC提升增益：eyaXW)P01gc（（公式5-3）Pagc为AGC年增益Wy为年发电量α0为改造前AGC投入率α1为改造后AGC投入率Xe为度电收益（3）项目全生命周期成本项目全生命周期成本主要有前期勘察、设计成本，建造成本、主辅设备购买成本、运维成本、人工成本、电池更换成本等。项目投资建设期间预算如下表5-4所示。HZ公司新建储能项目可行性研究42表5-4投资总估算表Table5-4TotalInvestmentEstimation序号名称建筑费用设备成本安装费用其他费用合计1主辅生产工程300621022102008920储能系统20054008001006500电气系统10080012001002200消防系统200200DCS改造1010202其他费用1500250380780项目建设管理费1000100220420项目技术服务费500150160360工程静态投资450621024605809700各项占静态投资（%）4.6%64.0%25.4%6.0%项目建成后，整体工程设计寿命16年，磷酸铁锂电池组预计使用寿命8年，在第8年时进行更换，报废处置按照5%的残值计算。随着科技的进步和成本控制，储能价格应该会有进一步的下降，但考虑我国锂资源部分依靠进口，尤其是2021年随着动力电池在全球范围的大规模使用，碳酸锂价格从2020年的4万元/吨上涨至现在的48万元/吨，按照8年后同容量的储能装置价格为5000万元估计。项目建设前期贷款7000万元年利率为4.5%，按年付息，在第15年时一次还本付息。运营期间发生故障按照每年50万元计算维护成本，设备在运行时消耗电能，以40MW·h电池容量计算，本阶段暂拟定项目每天等效电池循环次数为2次，系统效率为80%，站用电总负荷约为400kW，电池部分耗电量：40×2×（1-80%）=16MW·h站用电部分耗电量：400÷1000×24×0.6=5.76MW·h综上，总日耗电量=21.76MW·h。按照HZ公司发电成本0.363元/kW·h计算，日耗电费用为0.79万元，按年均运行300天计算，每年运营成本236.9万元。青岛科技大学研究生学位论文43净现值是指投资方案所形成的净现金流量，以基准收益率或贷款率折现后，与原投入现率相互之间的差值。净现值法，是按净现值多少来判定投资方案优劣的一个办法。若净现值等于零则方法有效，而净现值越大，方法也越优，则投入效益就愈好。计算方法如公式5-4所示：nttciCOCINPV1t)1()（（公式5-4）其中：CI为项目运营期内现金流入量；CO为项目运营期内现金流出量；（CI-CO）t为项目运营期内第t年的现金净流量；ic为设定折现率；n为项目运营期限（单位：年）（4）财务内部收益率和基准收益率项目内部收益率，是反映资本项目收益潜力的重要动态评估指标。它是指资本项目在整个项目核算期间，各月净现金流量现值累积相等于零时的内部贷款率。基准收益率是指投资人对项目的最低期望收益率，它代表了公司内部或产业范围内资对本项目投资所取得的最低收益水准，是项目在财务上是否可行的基础判断标准。当项目内部收益水平超过或低于基准收益率时，就认为项目投资在财务上是合理的。计算方法如公式5-5所示：0)1()(n1tttIRRCOCI（公式5-5）其中：IRR为内部收益率；CI为项目运营期内现金流入量；CO为项目运营期内现金流出量；（CI-CO）t为项目运营期内第t年的现金净流量；n为项目运营期限（单位：年）根据公式及相关参数预测，按折现率9%计算，16年的项目寿命期结束时净现值为2800.88万元，项目有一定收益。资本金现金流量表如表5-5所示。HZ公司新建储能项目可行性研究44表5-5项目资本金现金流量表Table5-5Cashflowstatementofprojectcapital成本支出单位：万元项目收益单位：万元折现率：9%发生年份初始投资利息支出维护成本运营成本电池更换计提贷款本金计提成本合计峰谷价差利润调频调峰收益报废收益收入合计各年利润累积利润净现值-3000-3000第1年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0720.01944.0250.4-2749.6229.8第2年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0684.01908.0214.4-2535.1180.5第3年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0649.81873.8180.2-2354.9139.2第4年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0617.31841.3147.7-2207.2104.7第5年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0586.41810.4116.9-2090.376.0第6年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0557.11781.187.6-2002.752.2第7年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0529.31753.359.7-1943.032.7第8年-315-50-236.9-625-466.7-1693.61224.0502.82701996.8303.2-1639.8152.2第9年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0477.71701.7633.1-1006.7291.5第10年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0453.81677.8609.2-397.5257.3第11年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0431.11655.1586.5189.0227.3第12年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0409.51633.5565.0754.0200.9第13年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0389.11613.1544.51298.5177.6第14年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0369.61593.6525.01823.5157.1第15年-315-50-236.9-466.7-1068.61224.0351.11575.1506.62330.1139.1第16年-50-236.9-286.91224.0333.62501807.61520.73850.8383.0合计-3000-4725-800-3790.4-5000.00-7000-24315.4195848062.1852028166.183850.782800.88青岛科技大学研究生学位论文455.3.2环境效益分析储能辅助调频控制系统在整个工作过程中，基本不耗费燃气资源和水资源，既没有产生对大气环境、水域、固态垃圾等相关方面的环境污染，也没有形成较大的噪声污染。同时，由于储能系统良好的调频特性可以帮助燃煤发电机组参与AGC调频工作，可降低发电机组的煤耗，按预计降低煤耗1.2g/kW·h，年节约标煤约3600吨，每年可减排SO2约为2.3吨，CO2约为1.2万吨，NOx约为2.3吨，粉尘约为0.4吨。节约不能再生的化石燃料和维护自然环境的功能，既有着突出的社会效益和明显的环境效益，同时又产生了良好的社会经济效益。本工程项目对附近自然环境的影响大部分来自建筑施工期，在建筑施工过程中，应当积极进行环境污染预防。在合同到期后，储能系统所用的电池由第三方进行回收处理，不影响公司后续绿化与场地利用。综上所述，本项目的建设从环境保护和环保收益的角度上分析是可行的。5.3.3其他效益分析项目投运后，可以参与系统小幅度负荷波动调整，平滑机组负荷曲线，降低机组运行负荷波动带来的机组损耗，提高设备的使用寿命减少维护成本。部分负荷低谷时可以提高机组实际出力，减少机组低负荷稳燃成本。在部分紧急时段可以作为机组黑启动的应急电源，提升了公司整体的安全性和可靠运行能力。项目建成投产后，将能够给国家电网公司带来额外的调频调峰容量，进而平衡电网功率波动，并提高山东电网对新能源发电技术的接受能力，从而降低整体二氧化碳以及其他污染排放量，并推动社会绿色转型发展。5.4本章小结本章节在前一章节技术可行的基础之上，通过对市场的调研和对公司的运营现状的分析，对影响项目支出和收益的各类经济指标设定了合理的参数，模拟了项目从建设到运营整个生命周期内成本、收益等各项经济性评价指标，并通过软件计算出了整个项目生命周期内的现金流和净现值，在项目16年的运营周期结束时，整个项目可获得盈利转换为净现值是2800.88万元。由于储能项目前期一次性投资较大，在运营前期净利润为亏损，但项目运营期将会有稳定的现金流，结合公司目前整体运营能力不存在资金链断裂的情况，HZ公司新建储能项目在经济方面分析是可行的。HZ公司新建储能项目可行性研究466HZ公司新建储能项目环境可行性分析本章节主要是在项目全生命周期的基础上，分析建设、运营阶段对环境的影响，查找是否存在影响工程进度甚至导致工程无法开展的环境方面的因素。设计阶段对外部环境基本无影响，报废阶段也将委托有资质的回收公司进行专项处理，所以在本章节不再单独进行分析，本工程的主要环境影响分析，包括施工期和运营期阶段。6.1施工期的环境影响分析施工期环境影响报告主要涉及由建筑施工车辆、施工机具产生的工作噪音；现场施工、车辆运输中形成的扬尘、施工生活弃渣；施工生产废水和施工生活废弃物、施工作业中对生态环境的危害等。运行期间不产生工业废气，组件基本不产生噪音，本工程的电压等级也较小，因此基本不产生电气环境影响。运营期环境影响的生活垃圾、工业固体废物等。（1）噪声污染建筑施工机具的噪声和震动是最主要的噪声源。另外，建筑施工车辆还会产生相应的交通影响。因此施工单位应该尽可能使用低噪声的机械和施工。尽可能减少高噪声机械的工作时段，尤其是将高噪声施工机器必须安排在昼间工作时段进行。如需要二十四小时施工，应当到施工地点向环境保护机关申办夜间施工许可，并作好工人与周围住户之间的信息沟通工作。在施工期间做好对各种机械的维护与保养工作，使机械性能保持在良好状况，以降低工作噪声水平。并确保施工地点分隔线上的噪声限值符合《建筑施工场界环境噪声排放标准》标准的规定，以减少或避免对环境的干扰。加强了道路管制，规定货运汽车在通过村庄时应适当减慢行进，并禁鸣高频喇叭。做好路面维护和对机动车辆的维修保养，以减少机械车辆行驶速度。同时，做好对施工人员的环境教育，增强对所有工作人员的环境意识，以坚持文明施工、科学管理。（2）施工扬尘施工期大气污染源，主要为各种建筑施工机具和汽车运输时产生尘土和飘尘物等。为降低施工扬尘对环境的污染，在施工中出现的晴好天气或起风的情况下，青岛科技大学研究生学位论文47对施工作业面洒水以避免产生扬尘。对建设区内路面加以管理、维护，使道路表面平整、干净，并保持正常运行状况，一旦有建材遗撒应进行清除。而本工程施工期对周边环境空气质量的负面影响主要是短期内的和部分的，随建设工程完结，危害也随即消失。（3）施工废水施工阶段，由于基础施工、混凝土结构工程中会产生少量的灰泥水、冲洗水等施工污水，因此项目施工现场需设有废水沉降罐，污水经简易沉降罐处理后回用于施工现场的洒水系统，不外排，对水影响较小。施工人员产生的少量生活污水，纳入电厂现有的污水处理体系处理，但不得外排。（4）施工固体废物固定垃圾一般是指施工垃圾和工作人员的生活废弃物。建筑废弃物要按时清运至最近的建设垃圾堆进行处置；生活废弃物集中分级收集，定期运到各地环保部门定点垃圾中转站，由环保部门统一处置，不外排。6.2运营期的环境影响分析（1）生活污水及固体废物储能装置在运营期间没有生产废水，只是少量的现场操作维护和管理人员的日常污水，纳入电厂现有污水处理系统处理。达到使用寿命的电池由生产商进行回收安全处理，严禁任意废弃。储能电站个别的操作人员纳入现有集控运行体系管理，生活垃圾数量很少，通常设有垃圾箱，在定点接收后，由现有公司内环卫部门进行清理。（2）水土保持本期工程项目的水土保持管理措施应当针对工程项目特性，并根据本地的水土流失状况、地方自然环境条件等因素，因地制宜地采取相应治理措施，并要求在主体工程设计中所采用的生产建设和运营安全以及环境绿化管理等方面的措施具备相应的水土保持功效，主要涉及厂区的土石方平衡、工厂园林绿化措施、建设生产生活区的临时措施等；水土侵蚀防治工程须在本期施工负责区域内合理分段，并针对各防治分区的实际情况，合理分段实施防治水土侵蚀的工程技术措施和植物保护措施，逐步建立综合防控措施系统，使新增的水土侵害因素得以逐步减少或合理有效的遏制，建设项目施工质量和运营安全得以有效保证，自然环境得以维持和改变。HZ公司新建储能项目可行性研究48项目的施工建设阶段和整个运营生命周期内，无论是废水、废气或是噪声都能够得到有效的控制，并利用成熟的工业厂区内的处理设施及时对废弃物进行处置，基本不会发生较大影响的环境污染事件，也不会对周围的居民正常生活环境造成污染威胁。因此，HZ公司新建储能项目在环境因素方面是完全可行的。青岛科技大学研究生学位论文497HZ公司新建储能项目风险管控7.1项目风险识别项目的开工建设除了在经济、社会、环境等方面具有可行性之外，还需要对项目在各个阶段存在的风险进行系统性的分析总结，查找是否存在严重影响项目效益甚至导致项目无法最终实施的风险。并且，还要对查找出来的其他风险进行判断，分析发生的可能性和造成的最终影响。本章节从项目全周期生命理论出发，着重分析了对项目可行性影响较大的政治、社会、经济、技术等方面的因素，如下表7-1所示表7-1风险识别Table7-1RiskIdentification风险类别风险描述风险原因政策环境政策调整导致盈利能力变差项目未能过审技术进步导致政策变化市场竞争加剧审批资质不全经济环境调峰电量减少调峰电价降低电池使用成本升高经济下行社会总用电量减少电力市场竞争加剧社会环境建设工期加长建设成本升高发生安全事故工期控制失败疫情原因人工、材料成本上涨安全管理失误技术环境调峰电量收益减少调频收益减少储能市场技术应用提升先发技术优势消失（1）政策环境储能技术可行性方面得到了国家各方面的大力扶持，在稳步压缩燃煤机组容量的同时，一大批储能新项目作为国家级和省级重点项目不断开工建设，泰安肥城的总建设规模310MW的盐穴压缩空气储能调峰电站被列为“国家示范盐穴压缩空气储能调峰电站”，并写入2022年省政府工作报告。因此，针对HZ公司的储能项目来讲，在技术可行性方面政策风险影响会非常小。但同时也应注意到，本项目的经济可行性方面政策性风险较高。主要存在以下政策风险：一是国家对能源项目的开工建设有着严格的审批流程，盲目建设有HZ公司新建储能项目可行性研究50可能导致系统无法并网运行。需要项目前期与国家能源局、山东能监局、经信委、山东发改委等管理部门保持密切的联系和政策跟踪，及时掌握最新的政策动向；二是HZ公司属于省调管辖机组，目前山东电力现货市场正式运行的时间较短，尚非成熟市场，目前出清价为0元-6元/MW。且调频市场费用承担者，主要是由山东省内省级及上述发电调节管理机构直属调节的并网发电厂、地调集上述发电调节管理机构直属调节，且总容量为30MW及之上的风力发电机、10kV及之上并网的集中式光伏电站、2MW/0.5小时或之上的电化学储能电厂、自备电站等。结合山西、蒙西调频市场运行经验，存在最低报价下调风险。三是其他省份电网公司对储能及辅助的火电机械设备进行AGC调频工程项目实行了审批制，以控制储能调频工程项目总量，由于目前在山东地区的储能调频工程项目还需要审批，但并没有发现控制工程项目总量的情形，所以暂时还不清楚是否会有类似的政策规定；综合来讲，在储能调频系统运行寿命期内，项目的经济性面临着政策调控的巨大风险。（2）经济环境本项目目前主要面临以下的经济环境风险。作为东部沿海省份，经济的发展受国际和国内经济环境影响较大，也极大的影响着整体社会用电量。疫情爆发以来的2年多时间里，社会用电量整体平稳但也存在着部分时期下行的压力，这也导致了企业的年度总发电量的减少，作为储能项目，也有可能收到经济下行的影响导致项目运营时间和电量不能满足项目设计要求，进而影响到了项目整体经济性的评估。行业内对调频金融市场利益规模仍存争论，在合理激励与分摊水平中间取平衡点，调频市场收益规模的决定将影响储能调频投资项目的整体投资收益状况；在较多火电机组加装了储能调频系统的情形下，可能会对调频行业中标状况以及补贴利润状况形成一定的负面影响；在行业饱和、利益争夺加剧的情形下，为了保证中标质量可能会发生电厂普遍减少报价的情形，从而导致里程结算价值减少，或者调频里程补偿收益降低。磷酸铁锂储能系统联合机组进行调频竞标时，与机组目前中标情况相比，由于综合调频性能提高，在调频辅助服务市场中标几率增大，调频次数增加，导致储能系统的充放电次数也会有一定程度提升，在一定程度上会影响到储能系统的实际运行寿命。（3）社会环境HZ公司所在地域人口规模和文化背景相对稳定，随着居民受教育程度的不断提升和环保意识的加强，会对新建储能设施运营期间的环境方面提出更高的要求。由于该项目自动化程度较高可以达到无人值守的状态，因此社会环境的变化青岛科技大学研究生学位论文51不会引起人工成本的大幅变化，运营期间也不存在持续噪声和废水废气的产生，环境友好度较高，因此社会环境对项目技术、经济、环境可行性方面的风险较小。废弃锂离子动力电池必须进行回收处理，降低对自然环境和人们健康的损害，目前铅酸蓄电池已经可以实现较好的回收利用，但当下锂电池回收市场规模和技术相对还不成熟，虽然市场规模和技术在不断发展，但对于废旧电池回收收益依然存在一定的不确定性。（4）技术环境关于技术环境方面的风险主要是，该项目建成投产后，从电网公司获得的调峰调频收益也是项目盈利中主要的一部分。当火力发电机组增设储能装置以后，理论上来讲，机组的深度调峰能力将得到增强，深度调峰档位将进一步下探，能够获得更高的度电利润。但是在深度调峰幅度上和电量上仍需要电网公司对机组调峰深度的认证，而且如果下一步大量传统火力发电企业都新增了储能装置，将减弱HZ公司在调峰调频上获得的技术优势，减少调峰调频方面所获得的预期收益。虽然在章节5.1中对于AGC收益按每年5%的速率进行递减，但依然存在由于技术竞争激烈导致的收率减少超预期值，进而影响项目经济可行性方面的评价。但技术方面的发展同样有可能降低HZ公司新建储能项目的运营成本，提高设备的可靠性，综合分析来看，技术环境对经济可行性的影响较小。储能类项目的安全运营是影响项目实施的关键因素之一，电池储能最明显的安全危害就是发热失控，动力电池利用锂分子在正负极内部的移动来实现电能的充放，这个动力电池基本类型需要在合理的工作温度范围才能平稳工作，过高的温度可能导致电池内部发生剧烈的化学反应，因而可能产生爆炸。四月十六日下午，北京丰台区南四环内一储能电站突然着火爆炸，事件造成二名消防员身亡和一名人员失联，另有一名消防员负伤。韩国在过去的三年间爆发了近三十期储能电站火灾事故，造成了整个产业的停止整顿。7.2项目风险应对措施（1）政策环境风险应对在项目设计初期加强合规管理。积极向上级管理部门进行项目可行性研究申报，根据发展规划及时调整项目建设策略，进一步增加与上级政府的积极沟通和协调，政府的参与能够更好的实现政策的把控和协调，努力争取政策上的支持。HZ公司新建储能项目可行性研究52与此同时构建完善的管理支持，制定出科学、持久的政策构建项目稳定的投资环境和政策支持来实现项目的可持续发展。由于电力能源行业有保障民生的作用，因此在经济环境发生波动的时候，国家一般会有相应的经济扶持政策出台，以保证企业的正常运营。需要在项目运营前进加强与山东省供电公司、总调、山东省调、黄河电力交易管理中心等保持联系和跟踪，并适时参加全国供电调节例会，以掌握市场动态。（2）经济环境风险应对对于经济环境下行造成的盈利压力，应在项目运营阶段加强日常管理，通过科学的管理手段和制度化的管理机制，不断提升设备利用效能和可靠性，降低设备损耗和储能成本，提升设备运行的经济性，提升储能装置在设计寿命周期中的盈利能力。在项目建成投产后，电价计算政策的不确定性严重制约着项目的盈利能力和可持续发展。因此要做好与省调的沟通工作，在现有定价机制下，不断优化储能装置充放电策略，尽可能的发挥设备的盈利能力，使所有储能设备工作在同一经济区域，降低不必要的充放电，从而减少电池消耗，延长设备使用寿命。尽量避免设备在电价高峰期充电，低谷时放电，增加不必要的使用成本。（3）社会环境风险应对对于社会环境造成的风险应从项目建设和运营两个阶段，抓好风险管控。在建设过程中，需要不断加强项目质量、工期的监督和监管，严格依据项目工程建设进度进行尾款的拨付，更好的推动项目保质保量的顺利推进。与此同时还要建立完善的安全规章制度，定期进行设备运行和人员防护的安全性检查，建立对应的安全责任清单，确保个人承担起应尽的安全责任和义务，更好的确保项目的安全运转。在项目的储能单元报废处置过程中，要寻找有资质有能力的第三方公司，按照国家和行业标准做好废旧电池的处置和回收工作，不可单纯考虑企业单方面经济利益而随意进行处置拍卖，确保不发生环境污染事件，履行好一个中央企业应有的社会责任。（4）技术环境风险应对HZ公司在项目规划前期应当加大对技术的调研与研讨，避免使用落后技术开展项目建设，导致项目建成短期内就将面临竞争力减弱，甚至被行业淘汰的局面。在项目运营阶段也要不断加强新技术的学习跟踪，不断利用新技术改造储能装置，提升装置的效率和安全性，保持行业领先。目在运营阶段的主要风险，在人身安全方面应加大员工的培训工作，提升运维人员安全生产意识和安全生产技能，严格按照设备设施的使用规范进行日常维青岛科技大学研究生学位论文53护和操作。落实安全生产各项制度措施，制定操作规范和日常巡回检查制度，并对重点参数做好日常监督，运用管理学理论和方法加强工作管理落实，从制度方面做好安全生产，保障设备和相关人员的生命安全。根据不同季节和设备寿命阶段存在的安全风险，制定检修维护计划并做好高标准落实，保证设备设施的安全可靠程度。及时掌握储能单元最新管理技术和消防处置技术，并结合公司实际，适时对设施进行相关技术升级，确保项目在长周期的运行中不发生火灾等重大安全事故。HZ公司新建储能项目可行性研究548结论与建议8.1主要结论随着山东调频辅助服务市场的开启，调频辅助服务补偿分摊费用将较过去“两个细则”有较大提高。按照规则要求，调频辅助服务市场的相关费用仍将采用收支平衡，电厂按照上网电量进行分摊的模式，如果电厂无法在未来的调频市场中标，将会导致电厂分摊费用大幅上涨，电厂在此市场上将会出现一定程度的亏损。本项目通过将电池储能技术与火电厂AGC相结合，利用储能设备调节速度快、调节精度高的特点，为电厂调频性能的提高提供有力支撑，帮助电厂在即将开启的调频辅助服务市场中占据优势。项目投运后，公司5、6号机组将通过调频辅助服务市场获得更多AGC辅助服务补偿收益。安全性上，磷酸铁锂电池技术已相对成熟，下阶段应在设计、施工、调试、并网试验、保险等方面进行严格管控，充分保证项目的安全、可靠性。政策支持上，目前山东能监局发布的交易规则规定：“允许第三方辅助服务提供者与上述发电单元联合作为调频服务提供者”，此项目在政策支持上已经具备支撑性条款，外界环境没有大的阻力。储能技术应用于发电机组调频是一种技术创新，储能系统联合火电机组对电网提供AGC调频将为发电企业带来极大的经济上和技术上的收益。同时将大型储能系统作为高性能调频资源加入电网，能有效提高发电侧的节能减排水平，并显著改善电网对可再生能源的接纳能力，提高整个电力系统的运行效益。项目产生的社会效益和经济效益符合国家产业政策和经济政策，技术优势明显，对山东电力系统都具有重要示范意义，建议尽快实施投产。8.2建议（1）目前调频申报价格及调频里程有一定的下降趋势，且该部分对项目财务情况影响较大，结合其它调频市场，价格下降幅度均较大。应及时跟进市场报价情况，对项目进行实时评估。青岛科技大学研究生学位论文55（2）目前山东调频市场开放时间有限，可参考数据较少，建议下一阶段根据项目实时市场及政策调整情况进行重新复核，以提高项目经济可行性评判精度。（3）充电状态时，根据发电机的最大负载调节，应符合20MW接入容量条件，但最大负载调节时，出现了高厂变富余容量不足储能容量的情形，所以，为避免高厂变超载现象，宜设计两段式高厂变过载切储能方式：当高厂变高低压侧负荷比超过90%时，控制储能容量效率；在厂变高低压侧负荷比超过95%时，延时切除充电状态储能的6kV进线开关（具体负载率限制要求根据厂区要求进行确定）。目前A、B段暂无分段计量，建议下阶段高厂变增加分段计量，有利于下阶段核实分段负荷接入合理情况。（4）放电工况时，高厂变所带负荷大，储能系统放电电量可被厂用电消纳，储能系统应可根据高厂变20kV负载信号的情况，通过EMS实现限功率，保障高厂变不会由于储能充电负荷过大出现过载，也不会由于储能的放电负荷过大出现功率倒送。（5）随着山东省内其他机组的储能项目的相继投产，调频市场竞争日益激烈，对调频里程和调频里程结算价格有着重大影响，是影响投资收益的重大因素。建议业主尽快落实相关流程，争取早日投产。HZ公司新建储能项目可行性研究56参考文献[1]习近平,继往开来,开启全球应对气候变化新征程——在气候雄心峰会上的讲话[J],中华人民共和国国务院公报,2020,（35）:7[2]吴皓文,王军,龚迎莉,杨海瑞,张缦,黄中,储能技术发展现状及应用前景分析[J],电力学报,2021,36(05):434-443[3]黎冲,王成辉,王高等,规模化储能技术发展分析与思考[J],电气时代,2021,(09):22-28[4]冯晓晗,孙杰,何健豪等,磷酸铁锂正极材料改性研究进展[J],储能科学与技术,2022,11(02):467-486[5]陈海生,李泓,马文涛等,2021年中国储能技术研究进展[J].储能科学与技术,2022,11(03):1052-1076.[6]童家麟,洪庆,吕洪坤等,电源侧储能技术发展现状及应用前景综述[J],华电技术,2021,43(07):17-23[7]李春松,某6MW屋顶光伏发电站建设实践研究[J],机电信息,2020,（23）:110-111[8]曹雨军,夏芳敏,朱红亮,姚震,门建民,超导储能在新能源电力系统中的应用与展望[J],电工电气,2021,(10):1-6+26[9]周喜超,电力储能技术发展现状及走向分析[J],热力发电,2020,49(08):7-12[10]季永华,企业财务分析问题浅析[J],中国商论,2018,（34）:122-123[11]章泺,企业实施全面预算管理的思考[J],会计师,2019,（10）:25-26[12]徐畅,会计信息化对企业财务管理的影响及对策浅谈[J],营销界,2019,（38）:179+181[13]都芃,世界规模最大抽水蓄能电站投产发电[N],科技日报,2021-12-31(002).[14]张庆贺,杨科,汪胜和等,基于关闭煤矿沉陷区—地下硐室群的抽水蓄能电站构建与利用[J],水电能源科学,2021,39（3）:91-94[15]卞正富,周跃进,曾春林等,废弃矿井抽水蓄能地下水库构建的基础问题探索[J],煤炭学报,2021,46（10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