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庫博楊學明:分布式儲能系統運營和財務規劃比較

作者:中國儲能網新聞中心 來源:中國儲能網 發布時間:2019-10-17 瀏覽:
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中國儲能網訊:2019年10月11-12日,第六屆儲能技術在分布式能源與微電網中應用高層研討會”在深圳召開。來自科研機構、設計院、新能源發電企業、電力公司、系統集成商、電池制造企業、電氣元器件企業、新能源制造企業、項目承包商、投融資機構等500余人參加了本次會議。

在會上,深圳庫博能源科技有限公司儲能事業部副總裁楊學明分享了主題報告《分布式儲能系統運營和財務規劃比較》,以下為報告實錄:

楊學明:大家好!我叫楊學明,來自深圳庫博能源科技有限公司,今年4月份我曾經在儲能網舉辦的中國全球儲能大會做過一次主題演講,今天在這里我看到有很多老朋友,也看到很多陌生的面孔,希望今天演講完以后能在這里認識更多的朋友。

非常感謝之前的專家們精彩的發言,我演講的主題是“分布式儲能系統運營和財務規劃比較”,看在用戶側市場中,大家關心的焦點問題是什么?我們提出的解決方案是什么?

今天我會花少量的時間和大家簡單介紹一下庫博能源是一家怎樣的公司,之前我們市場宣傳工作做得很少,但是一直在練內功。公司2014年成立,15年初開始正式運營,2016年決定開始切入到儲能系統產品后,就幾乎全部投入進來,剛開始摸索時候可謂是困難重重,行業前景不錯,可是沒有客戶愿意嘗試買單,當時我們使用自有資金來投最初的幾套系統,大概花了1年多的時間,我們的產品的收益能力慢慢得到了行業認可,在此也感謝這幾年的合作伙伴。雖然目前我們更多關注的是用戶側場景,但是我們相信分布式儲能系統最大的應用場景應該是為新能源提供緩沖和更穩定的輸出,解決全球范圍內的局部電力系統因為缺乏基礎設施建設導致的薄弱問題。因此我們自己有一個口號叫Renewable Energy Never Stops.

在用戶側分布式儲能市場,從2016年第一套儲能系統投運至今,我們一共在運營的用戶側分布式儲能系統超過100MWh,也積累了相對比較多的運營經驗。我們曾經總結過在業內看一家儲能系統公司做得怎么樣,主要回答3個問題,第一是有多少投入運營的應用案例,第二積累了多少運營數據,第三已服務的客戶有沒有回頭客?基于這三個問題,我們也算是取得了一些小成績,前兩個問題暫不回答,對于第三個問題,今年我們服務的客戶有30%都是二期訂單。此外,由于我們在產品形態上的專注,和對應的供應鏈體系支持,加之東莞工廠投產,目前產品的出貨速度可以從接到訂單到項目交付最快控制在1個月內完成。

現階段國內的用戶側市場,可謂一夜而知秋。廣東和江蘇作為用戶側的兩個大市場,由于廣東公開數據比較少,我們以江蘇市場來做一個簡單的縱向對比,大家可以從圖上直觀的看到,從2017,2018年的用戶側市場竣工總容量都呈現一個爆發式的增長,增長率高達150%,按照這樣的增長率即使不加速增長,在2019年的前3季度預期的竣工總容量應該達到920多MWh,但是現實情況大家也看到了,據公開資料和部分確認的信息傳遞得到的竣工總容量僅僅只有153MWh。這還僅僅是用戶側市場的數據,如果我們把目光轉向電網側,數據可能更加不樂觀。具體到為什么會出現這個問題,經過分析,我們有以下4點猜測:

這4點堆成一個金字塔結構,構成了行業發展基石,同時也是市場動力來源的,其中成本和效用作為塔基的兩個支撐點。

成本方面:伴隨著2015年開始電動汽車產業爆發式增長,我們預測電池成本會呈快速下降趨勢,但下降的空間總會有限,雖然從現在的時間點看,還有相對較大的空間,然而19年成本下降趨勢不及預期。

效用方面,18年我們看到有很多的利益相關方齊齊登陸儲能行業,恰逢18年行業元年,因此有了一大批用戶側儲能項目竣工,而后面的故事我們都知道了,不管誰來主導,最后都是投資者買單,而前期因為成本過高,一些企而放大預測的很多財務指標,到運營階段都無法兌現,這嚴重打擊了潛在持續投資者的積極性,因此我們看到在2018年很多投資者和技術主導方都草草進場,2019年又草草離場。

政策方面,我把這個因素放到支柱位置,儲能行業并不期待和光伏一樣擁有明確的度電補貼。但是我們期待政府層面可以出臺儲能技術參與電力輔助服務市場交易的相關政策,能夠給不管是電源側,電網側還是用戶側的儲能裝置一個主體身份和地位,讓儲能有機會參與調頻、調峰,黑啟動,需求側響應等應用場景。

而最上層的,是預期,與其是預期,不如說是信心,這和我們中國經濟一樣,有恒產者有恒心,我們一直堅信儲能是光伏和電動汽車這兩個大行業合力支持的產業,具有良好的發展前景。光伏的大量建設為儲能行業的發展奠定了厚實的應用基礎,而電動汽車行業的發展,將為儲能快速應用于商業化運營提供了成本下降的通道預期,雖然這兩個行業目前都遭遇一些困境,但是我們仍然需要看到這種發展趨勢,趨勢一旦形成,我們要做的是順勢而為開始準備,而不是猜疑、觀望、等待甚至批判。今天在坐的都是業界的中堅力量,也期望大家一起能愛護這個行業,不要涸澤而漁,踏踏實實做產品,耐心等待產業復蘇的這一天。

通常在規劃一個分布式儲能系統財務現金流的時候,我們面臨的收入來源比較單一和有限,而限制因素卻相對較多的。在2018年的時候,我們看到行業里面的一些項目,由于成本沒有下降空間,因此要通過人為的放寬財務限制條件的做法,滿足項目投資門檻的要求。同時由于目前的民營企業的融資成本或者民間投資的期望都遠遠超過5年期銀行定期存款利率,造成了部分儲能項目融資上為了迎合9%,10%的全投資內部收益率回報,不得不在財務數據上做包裝,人為的拉高財務預測水平,短期內提升單一項目利潤水平,但是放眼未來將會失信于市場,有損行業健康發展。所以從項目融資的角度看,不是我們不想賣高價,而是真正要以現實的財務數據來做預測,倒逼我們以成本加合理毛利率出貨,同時對于投資機構來說,適當降低投資決策的財務期望,在當前的行業現狀是務實的做法。

那么今天我就項目融資過程中的關鍵因素和常見問題,談談我們的看法。首先是項目的成本角度。這里有兩個指標,kW和kWh。而這對于成本和收益的影響是最直接的。

首先在kW方面,在用戶側主要有3大類倍率選擇,分別是0.5C,0.33C和0.25C。從我們的角度來看,為了和目標財務成本賽跑,每天2充2放是基本條件。在這樣的環境下,江蘇和北京是我們青睞的市場,要么倍率小,要么價差高。珠三角的東莞,佛山,江門,中山,珠海次之,湖北某些區域再次之,廣州反而是我們最頭疼的區域,上圖可以看出廣州地區充電區間僅為2個小時,不僅因為PCS和變壓器的增加拉高了系統成本,而且還會在平期出現了另外一個問題,對于最大需量的影響。

其次在kWh方面,從投資的角度來看,我們當然希望系統容量越大越好,這樣可以攤薄我們的管理成本,施工成本和供應鏈方面的成本,但是決定在某個用戶側項目中可投入的系統規模總額最大的制約因素,是來自于峰平谷對應時段中、消納的上限、充電允許的上限和需量電費的罰款上限,三者的最小值。

上圖是我們在江蘇的投運的一個項目應用負荷數據,從圖可以看出:在谷期時間段,充電并無問題,甚至可以放到更大,但是真正的問題來自于平期時間段,一旦滿額定功率充電,就會導致最大需量超過設定的最大需量值,有可能成為當月內的最大需量,這樣的負荷特性需要我們沿著需量線來做動態充放電策略,對應的結果就是在晚上的17點到21點之間無法按照預期正常放電。所以基于這三個制約因素,系統的能量將被限制在合理的投入范圍內。那么一旦用戶確認,那么隨之而來的功率規模和能量規模都會相繼確認。

在基礎的參數被確定之后,那么接下來就到了考驗產品和運營的時候。說到產品和運營,結合我們已有的運營經驗,我們總結出系統運行的三條規則,分別是“開的起、關的掉、溫度控制的住。”

從庫博的角度,我們賦予了這三條一些獨特的內涵。首先是系統開的起來,這里面包含兩層含義,第一個是誰來開機,第二個是開機具備什么條件。首先是誰來開機的問題,在目前的行業里面,不同的系統集成方,對待這個問題的時候總會把主導權放到自己手上,當然我們也不例外,當PCS供應鏈作為系統集成方時,控制鏈路是EMS-PCS-EMS,而當BMS是系統集成方時,控制鏈路是EMS-BMS-PCS,當然無論怎么樣,怎么控制這個問題本身沒有對錯之分,只有好和不好的差異。。

以庫博的角度來看,我們更多是站在電力自動化的角度來看分析,BMS相當于電池的繼電保護裝置,只對電池模組的運行進行監測,控制,保護和管理。但是具體到外部的控制邏輯,BMS是不會關注的;而PCS在充電時相當于電動機,在放電時相當于發電機,我們知道柴發有自己的控制和保護邏輯,但是具體什么時候能夠開機,對于判斷來說只是必要條件,但是并不是充分條件。

所以我們沿用電力行業變電站綜合自動化系統的網絡架構,在PCS和BMS的上層,設計一個RTU裝置,同時把BMS和EMS進行解耦,,RTU承擔了跨子系統的控制功能,對于系統開機的各個條件進行判斷,比如系統就緒的自檢邏輯判斷需要和BMS,PCS的Modbus RTU通信,充電的時候是否有可能變壓器過載,以及是否超過最大需量。放電的時候是否有可能發生逆功率保護,當電能質量異常的時候,是否觸發閉鎖信號等等。所以我們對于RTU設計了大量的硬接點,和數據通信,使得綜合的開機判斷和控制能做到面面俱到。

而在關的掉這一點上面,同樣有我們自己的理解。美國著名安全工程師海因里希提出過一個300∶29∶1法則。 這個法則意為:當一個企業有300起隱患或違章,非常可能要發生29起輕傷或故障,另外還有一起重傷、死亡事故。我們同樣把這個法則引入到儲能系統運營中,我們知道目前在行業里面投入了非常多的技術資源在這個致命事故的治理也就是消防系統的防護上,首先說的是我們并非不關注消防系統本身,而是說致命事故是一個概率問題,如果我們能夠盡可能減少隱患問題,事實上將極大的降低致命事故發生的機會。而減少隱患的重要手段,是研究怎么關機的問題。

對于常規的系統指令和運行判斷上面,我相信各個系統集成商都大同小異,只是我們更加關注在極端條件或者外部條件下的判斷和控制,畢竟常規的故障或者報警大家都有能力處理,但是超越了常規故障之外的信息或者預判,或者無法正常發生關斷操作怎么辦?

基于這種情況我們采用了兩個十分重要的設計原則,多級停機和冗余設計。多級停機的操作以對PCS操作為例,當發生故障需要對PCS動作時,多級停機的設計邏輯是首先通信關斷,如果指令無法執行,那就進行第二級的硬接線DO點停機,如果仍然無法停機,那便開始采用第三級的一次開關脫扣進行強制解列。而冗余設計的思路是,在RTU這一層對簇電流和簇電壓進行整體檢測,以免因為模組充電電壓不均衡,導致的直流側電池組充電/放電保護。而且在全局異常層面 ,RTU會在各個控制子系統中設計關鍵的常閉開關點,如果檢測到消防啟動,RTU本身異常停機,甚至裝置電源故障的時候能夠跳開開關,對直流系統進行正常停機。

溫度控可控的重要性不言而喻,為了在正常運營的前提下提升效率一個0.1個百分點,我們做了大量的試驗、模擬和優化的工作。如果只是單純把溫度降下來很簡單,配置多臺空調就足夠,但是我們卻在空調額定電功率配置、運行COP優化、依據模組和簇設計條件的風道優化上面,進行了很多腦洞大開的試驗。

在空調散熱設計方面,為了保證精準送風,我們采用了散熱管道送風設計,為了將冷風直接輸送到各個電池簇和抽屜的進風口,確保散熱管道內的空氣靜壓保持一致,我們在空調管道的形式設計上參照了變風量空調PID控制邏輯,使得距離空調最近的出風口和最遠的出風口空氣靜壓相同。

而在溫度控制方面,我們在艙內配置了干/濕球溫度傳感器檢測室內的濕球溫度,特別是在廣東,南方有很多高溫、高濕的情況,開機的時候會面臨一些問題,尤其是過年以后二三月是回南天,空氣濕度比較高,一旦開機可能出現結凝水的情況。怎么避免這樣的現象發生?這便需要我們綜合控制和判斷。所以說這里的溫度可控有兩個概念,一個是在系統正常運行的時候,控制艙內溫度在25度正負2度以內,二是在相對濕度較大的時候控制溫度不要過低導致出現冷凝水。這也是我們在大多數系統設計中相對比較少考慮到的細節因素。

所以說到系統運營效率,在其他子系統的裝置效率確定的條件下,空調系統的設計成為一個可選項,這個選項設計得好,整個系統是有極大得加成,而做的不好,無論子系統選型多么優秀,短板在這里怎樣做都無濟于事。

根據我們看到的不同項目,總結了3種不同的情況:一是因為空調溫度下降不下來,需要降功率運行,降功率運行最開始的時候系統設計700次,現在只能是350次,溫度比較高,系統的效率達不到要求。二是溫度上不來需要加空調,加了空調負載以后,還是700次,效率只有80.9%。三是每天兩充兩放,循環700次,效率達到88.2%。盡量保持良好的運行狀態。

而在整體運營效率可控的前提下,如果運營的好,子系統選型都能中規中矩沒有明顯短板,那么這個系統的運營將會是有保障的。這是我們用戶側一個真實的項目,375KW/1200kWh用戶側分布式儲能系統,正式運營時間從2018年4月1日開始,直到做這個演講的材料時候9月中旬,中間有春節和5.1勞動節的因為全廠停工對應的系統短暫停機。標稱容量1200度電的系統,運營天數568天,循環倍率0.25C,循環次數1116次,標稱容量衰減0%,在經過18個月的運行之后,標稱容量仍然大于1200度電。當然這里面有很多原因,具體情況,如果有機會我們單獨再做專門匯報。

目前我們經常碰到一些問題說我們的價格太高了,其實很簡單就問一個問題,我們到底是關注一個產品技術指標還是關注它的盈利能力?如果關注的是創造價值的能力?那么我們所提供的價格是合理的。從長遠看,隨著系統的運行效率沒有太大的變化,收益率8.5%,有效在線率97%,實際收益率往往超越了當時設計的預期。

最后借用一句話結束我的發言:“J.F.肯尼迪1961年5月在阿波羅計劃的首次國會公開演講的時候說,在10年內把人類送到月球上這件事,不是因為它很簡單,而是因為它真的很難。”而我們用RTU這種方式來對儲能系統做和常規方法不一樣的系統架構,不是因為這樣做容易,而是這樣做真的很難。但是我們仍然希望把儲能系統做到最好,因為最難的行動和計劃,才能最終獲得最有意義的收獲。

關鍵字:庫博能源 分布式儲能

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