乐于分享
好东西不私藏

手搓“用户终端电价”(补充说明二)

手搓“用户终端电价”(补充说明二)
一、前言
本文旨在说明移动储能的业务模式(准确讲应该是“县域电力零售市场”)是如何实现的。
二、储能需要“移动”的底层逻辑
“手搓”的目的就是将目前由五部分组成的“用户终端电价”(直接或间接参与电力批发市场,并由电网进行配送的基本供电模式)还原成纯电量电价,进而使不同的供电解决方案具备可比性。
储能也是电能的“搬运工”——在原地当个“二传手”、只能是某个市场主体的附庸;储能“可移动”、才能成为独立的市场主体。
教科书以及国家政策文件中均写明:电力现货价格具有“时空价值”。而储能“翻身作主人”的突破口就在于此。
新型储能已成为战略新兴产业,首功当属电池储能(到目前为止在新型储能中也依然是绝对的占比)。但是,论能量:电池储能肯定不是各种长时储能(例如钒电池、压缩空气储能、甚至铅炭电池)的对手;论功率:电池储能肯定不是各种功率型储能(例如飞轮、超级电容、甚至钛酸锂电池)的对手——这就是现实的“尴尬”。
然而,市场的一致选择:电池已成为新能源车动力源的“标配”,并围绕新能源车正在构建各种基础设施以及进行相关创新(技术、应用生态、商业模式)——这就是现实的“希望”。
动力电池和储能电池确实是两种“不同配方”的电池,但与它们进行配套的基础设施、应用生态、商业模式应该是通用的。划重点:储能电池的循环寿命一般是动力电池的几倍,且单价也是低于动力电池,那么所有基于动力电池的生态内容,储能电池在后面直接“摘果子”不就行了么(作为新能源车动力源这一“本职工作”除外)。
据此,电池储能才是真正的“移动储能”,且是行业实现“逆袭”的突破口。
三、“1.3元/千瓦时”和“0.9元/千瓦时”这两条直线是什么鬼
1、“1.3元/千瓦时”是普通移动储能的售电价格(电量电价)
移动储能是电能的搬运工,所以它首先必须购电(充电),本质上就是给交易对手方充当临时负载;然后才是售电(放电),本质上就是给交易对手方充当临时电源。
已知国内增量(2025年6月1日之后)新能源项目的“机制电价”下限是0.114~0.25元/千瓦时,相当于国内先进电站的造价度电成本。换句话说,增量新能源项目的对外售电价格高于上述价格时是有盈利的(因为新能源发电项目具有“零边际发电成本”的特性)。因此,移动储能以0.3元/千瓦时到分布式新能源项目内购电(充电),双方的交易能够成交。
据此,普通移动储能的充放电差价套利空间是1.0元/千瓦时。但这不仅仅是移动储能的收益,而应包括如下内容:
1)移动储能的度电融资还款:0.245元/千瓦时(贷款利率取5%)
2)移动储能司机(兼操作员)的度电收益:0.4元/千瓦时(相当于每天有600元的收入)
3)虚拟电厂信息服务费:0.1元/千瓦时(城市级虚拟电厂平台的收益)
4)系统全生命周期运维基金:0.1元/千瓦时(系统集成商的运维成本及收益)
5)运费度电成本:0.13元/千瓦时(假设活动半径不超过50公里)
6)政府性基金及附加:0.025元/千瓦时(类似于“绿电直连”项目中的自发自用电量,也是必须承担这笔“社会责任费用”的)
以上估算的关键假设:
1)电池舱单价:0.5元/瓦时,1000千瓦时带电量(限制条件:进入市区的商用车总质量不能超过12吨),采用0.5C 的储能电芯,牵引车(含台板等改造费用)价格40万元,系统总价90万元。
2)系统年有效运行天数330天,日均充放电1.5次,系统日历寿命8年。
据此:900000/330/8/1000/1.5*1.05≈0.2386元/千瓦时
2、“0.9元/千瓦时”是大型移动储能的售电价格(电量电价
购电价格和交易逻辑与普通移动储能一样,但差价套利空间将是0.6元/千瓦时,包括:
1)移动储能的度电融资还款:0.27元/千瓦时(贷款利率取5%)
2)移动储能司机(兼操作员)的度电收益:0.105元/千瓦时(相当于每天有420元的收入。注:普通移动储能司机每天的收益可达600元左右,是由于其每天需要实现1.5次的充放电、在人员配置上相当于“两班倒”,而大型移动储能则配置专人即可)
3)虚拟电厂信息服务费:0.05元/千瓦时(城市级虚拟电厂平台的收益)
4)系统全生命周期运维基金:0.1元/千瓦时(系统集成商的运维成本及收益)
5)运费度电成本:0.05元/千瓦时(假设活动半径不超过100公里。由于每天只需实现1次充放电,故活动半径可适当放大)
6)政府性基金及附加:0.025元/千瓦时(类似于“绿电直连”项目中的自发自用电量,也是必须承担这笔“社会责任费用”的)
以上估算的关键假设:
1)电池舱单价:0.5元/瓦时,4000千瓦时带电量(限制条件:电动重卡的总质量不能超过49吨),采用0.5C 的储能电芯,牵引车(含台板等改造费用)价格70万元,系统总价270万元。
2)系统年有效运行天数330天,日均充放电1次,系统日历寿命8年。
据此:2700000/330/8/4000*1.05≈0.268元/千瓦时
3、普通移动储能每天1.5次的充放电如何实现
中午充电、晚高峰放电,这个商业逻辑没毛病。但普通移动储能要实现平均每天1.5次(相当于每天两充两放)又如何实现呢?以北京为例,见下图:
系列1曲线是上网电价为“零”情况下的用户终端“综合度电价格”,随着“接网容量”日均资产利用率的不断提升(图例中最大值是12小时),其综合度电价格曲线“收敛”于0.5元/千瓦时左右。再进一步假设上网电价(这里主要指后半夜风电大发时的上网电价)是0.1元/千瓦时,则移动储能的充电价格将是0.6元/千瓦时(0.5+0.1),要实现1.3元/千瓦时的售电价格,差价套利空间将收窄至0.7元/千瓦时。
由于该应用场景相当于移动储能在原地充当了一回工商业储能,据此,相较于原有的测算依据将发生如下变化:
1)不存在信息撮合,所以本次虚拟电厂信息服务费0.1元/千瓦时可以取消;
2)不存在移动,所以本次运输度电成本0.13元/千瓦时可以取消;
3)政府性基金及附加0.025元/千瓦时已包含在充电价格中(用户侧的综合度电价格),故可以取消。
4)移动储能司机没有开车等劳动付出,降低0.045元/千瓦时的收入。
据此,将节约0.3元/千瓦时差价套利空间,售电价格1.3元/千瓦时依然成立。(以上仅是电量差价套利的商业模式,但在笔者的心目中,既然已经参与了批发市场的聚合交易,参与辅助服务市场可能受益更高,在此就不展开了。)
那么,交易对手方(这里主要指电力商业用户)为什么愿意这么干呢?
首先,为获得第二次(晚高峰期间)移动储能的放电交易,用户必须进行V2G桩以及相关配电系统、控制系统的改造(改造成本必须发生)。
其次,后半夜是电力商业用户的用电低谷期,但为了应对白天等的用电高峰期,其“接网容量”肯定是按“最大需量”租用的,而“容/需量电费”是每月照付不议的。因此,移动储能(充当工商业储能)进行峰谷价差套利对于商业用户来讲就是对“接网容量”的沉没成本回收(容量输配电价成本已经发生)。
最后,商业用户的溢价收益在于:一是将获得“可物理溯源”绿电的长期供应;二是在应急情况下可外接备用电源(移动储能来供电)。
四、县域电力零售市场的业务模式展望
所谓“县域”,是指虚拟电厂内部(在德国叫“平衡单元”,相当于我国行政区域的一个县/区;在我国就是一个220千伏电网节点)。虚拟电厂在聚合分布式资源参与批发市场交易前,先进行内部零售市场交易,以实现其内部分布式资源之间的“余缺互济”,进而降低对系统以及灵活性资源的占用,实现降低用电成本的目标。具体的业务内容如下(以工作日为例):
1、零点至“日出”前,是电力现货市场的低价区,此时往往是风电的大发期,系统需要增加用电负荷进行平衡。因此,移动储能在电网末端(并利用商业用户“闲置”的接网容量)进行充电,这有利于系统的平衡(且商业模式可行)。
2、8点至10点,这里存在一个“反直觉”现象——“日出”后,本地光伏出力开始增加,相当于抵消了一部分用电负荷的增量。但我国的负荷中心在东部省份(时区上处于“东八区”),他们确实是最早迎接日出的地方。但我国的能源中心是中西部省份(与负荷中心相差一到两个时区),他们的日出滞后于负荷中心1~2小时。因此,在全国电力大市场的背景下,负荷中心的“早高峰”(电价抬升特征)将更加明显。据此,普通移动储能的第一次充放电商业模式将更具可行性。
3、10~13点,是指中午时段,此时是本地光伏的大发时段,需要移动储能到项目内进行充电。但普通移动储能在10点才放完电,还在“赶场”的路上。这里存在第二个“反直觉”现象——此时的分布式光伏项目内,大型移动储能已经在充电了。由于大型移动储能在一天内只需实现“一充一放”,且体量更大,所以它才是分布式光伏项目“临时负载”的主力,同时大型移动储能肯定是在当天的“晚高峰”期间将电放空,完全有富裕的时间在第二天日出前赶到分布式光伏项目内。更何况,并网型绿电直连项目还有20%的上网电量指标呢。日出后、日落前的这段时间内,光伏发电的出力并不高,且上述时段又是移动储能调度比较困难的时段,所以为什么不考虑直接上网呢?
4、晚高峰,日落后由于本地光伏出力全部归零,需要其他电源进行顶峰。如果此时的用电负荷较高,现货市场的“边际出清机组”(也就是决定出清电价的机组)将是气电机组,其上网电价基本在0.7元/千瓦时以上。据此,无论是大型移动储能、还是普通移动储能,都可找到买家。除了电价比现货市场低,还有一项有利因素,移动储能供应的是“可物理溯源”的绿电(这才是碳排放双控政策约束下的市场刚性需求)。
据此,我们可大致估计出移动储能的活动规律。
大型移动储能:0点至6点(移动)、6点至15点(充电)、15至18点(移动)、18点至22点(放电)。由于最窄的移动时间窗口是3小时,故活动半径可控制在100公里以内。
普通移动储能:0点至8点(充电)、8点至10点(原地放电)、10点至12点(移动)、12点至16点(充电)、16点至18点(移动)、18点至22点(放电)。由于移动时间窗口最多只有2小时,故活动半径宜控制在50公里以内。
五、结语
笔者从事电池储能应用场景研究已逾十年(但还没有成为“先烈”),至今还记得国网总公司某位高管的话:如果你们的储能能替代掉变压器,那才是对全社会最大的贡献。而现在,马斯克在不同的场合到处呼吁:世界正缺变压器。
希望——笔者的一小步、人类的一大步。