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库博杨学明:分布式储能系统运营和财务规划比较

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国储能网 发布时间:2019-10-17 浏览:
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中国储能网讯:2019年10月11-12日,第六届储能技术在分布式能源与微电网中应用高层研讨会”在深圳召开。来自科研机构、设计院、新能源发电企业、电力公司、系统集成商、电池制造企业、电气元器件企业、新能源制造企业、项目承包商、投融资机构等500余人参加了本次会议。

在会上,深圳库博能源科技有限公司储能事业部副总裁杨学明分享了主题报告《分布式储能系统运营和财务规划比较》,以下为报告实录:

杨学明:大家好!我叫杨学明,来自深圳库博能源科技有限公司,今年4月份我曾经在储能网举办的中国全球储能大会做过一次主题演讲,今天在这里我看到有很多老朋友,也看到很多陌生的面孔,希望今天演讲完以后能在这里认识更多的朋友。

非常感谢之前的专家们精彩的发言,我演讲的主题是“分布式储能系统运营和财务规划比较”,看在用户侧市场中,大家关心的焦点问题是什么?我们提出的解决方案是什么?

今天我会花少量的时间和大家简单介绍一下库博能源是一家怎样的公司,之前我们市场宣传工作做得很少,但是一直在练内功。公司2014年成立,15年初开始正式运营,2016年决定开始切入到储能系统产品后,就几乎全部投入进来,刚开始摸索时候可谓是困难重重,行业前景不错,可是没有客户愿意尝试买单,当时我们使用自有资金来投最初的几套系统,大概花了1年多的时间,我们的产品的收益能力慢慢得到了行业认可,在此也感谢这几年的合作伙伴。虽然目前我们更多关注的是用户侧场景,但是我们相信分布式储能系统最大的应用场景应该是为新能源提供缓冲和更稳定的输出,解决全球范围内的局部电力系统因为缺乏基础设施建设导致的薄弱问题。因此我们自己有一个口号叫Renewable Energy Never Stops.

在用户侧分布式储能市场,从2016年第一套储能系统投运至今,我们一共在运营的用户侧分布式储能系统超过100MWh,也积累了相对比较多的运营经验。我们曾经总结过在业内看一家储能系统公司做得怎么样,主要回答3个问题,第一是有多少投入运营的应用案例,第二积累了多少运营数据,第三已服务的客户有没有回头客?基于这三个问题,我们也算是取得了一些小成绩,前两个问题暂不回答,对于第三个问题,今年我们服务的客户有30%都是二期订单。此外,由于我们在产品形态上的专注,和对应的供应链体系支持,加之东莞工厂投产,目前产品的出货速度可以从接到订单到项目交付最快控制在1个月内完成。

现阶段国内的用户侧市场,可谓一夜而知秋。广东和江苏作为用户侧的两个大市场,由于广东公开数据比较少,我们以江苏市场来做一个简单的纵向对比,大家可以从图上直观的看到,从2017,2018年的用户侧市场竣工总容量都呈现一个爆发式的增长,增长率高达150%,按照这样的增长率即使不加速增长,在2019年的前3季度预期的竣工总容量应该达到920多MWh,但是现实情况大家也看到了,据公开资料和部分确认的信息传递得到的竣工总容量仅仅只有153MWh。这还仅仅是用户侧市场的数据,如果我们把目光转向电网侧,数据可能更加不乐观。具体到为什么会出现这个问题,经过分析,我们有以下4点猜测:

这4点堆成一个金字塔结构,构成了行业发展基石,同时也是市场动力来源的,其中成本和效用作为塔基的两个支撑点。

成本方面:伴随着2015年开始电动汽车产业爆发式增长,我们预测电池成本会呈快速下降趋势,但下降的空间总会有限,虽然从现在的时间点看,还有相对较大的空间,然而19年成本下降趋势不及预期。

效用方面,18年我们看到有很多的利益相关方齐齐登陆储能行业,恰逢18年行业元年,因此有了一大批用户侧储能项目竣工,而后面的故事我们都知道了,不管谁来主导,最后都是投资者买单,而前期因为成本过高,一些企而放大预测的很多财务指标,到运营阶段都无法兑现,这严重打击了潜在持续投资者的积极性,因此我们看到在2018年很多投资者和技术主导方都草草进场,2019年又草草离场。

政策方面,我把这个因素放到支柱位置,储能行业并不期待和光伏一样拥有明确的度电补贴。但是我们期待政府层面可以出台储能技术参与电力辅助服务市场交易的相关政策,能够给不管是电源侧,电网侧还是用户侧的储能装置一个主体身份和地位,让储能有机会参与调频、调峰,黑启动,需求侧响应等应用场景。

而最上层的,是预期,与其是预期,不如说是信心,这和我们中国经济一样,有恒产者有恒心,我们一直坚信储能是光伏和电动汽车这两个大行业合力支持的产业,具有良好的发展前景。光伏的大量建设为储能行业的发展奠定了厚实的应用基础,而电动汽车行业的发展,将为储能快速应用于商业化运营提供了成本下降的通道预期,虽然这两个行业目前都遭遇一些困境,但是我们仍然需要看到这种发展趋势,趋势一旦形成,我们要做的是顺势而为开始准备,而不是猜疑、观望、等待甚至批判。今天在坐的都是业界的中坚力量,也期望大家一起能爱护这个行业,不要涸泽而渔,踏踏实实做产品,耐心等待产业复苏的这一天。

通常在规划一个分布式储能系统财务现金流的时候,我们面临的收入来源比较单一和有限,而限制因素却相对较多的。在2018年的时候,我们看到行业里面的一些项目,由于成本没有下降空间,因此要通过人为的放宽财务限制条件的做法,满足项目投资门槛的要求。同时由于目前的民营企业的融资成本或者民间投资的期望都远远超过5年期银行定期存款利率,造成了部分储能项目融资上为了迎合9%,10%的全投资内部收益率回报,不得不在财务数据上做包装,人为的拉高财务预测水平,短期内提升单一项目利润水平,但是放眼未来将会失信于市场,有损行业健康发展。所以从项目融资的角度看,不是我们不想卖高价,而是真正要以现实的财务数据来做预测,倒逼我们以成本加合理毛利率出货,同时对于投资机构来说,适当降低投资决策的财务期望,在当前的行业现状是务实的做法。

那么今天我就项目融资过程中的关键因素和常见问题,谈谈我们的看法。首先是项目的成本角度。这里有两个指标,kW和kWh。而这对于成本和收益的影响是最直接的。

首先在kW方面,在用户侧主要有3大类倍率选择,分别是0.5C,0.33C和0.25C。从我们的角度来看,为了和目标财务成本赛跑,每天2充2放是基本条件。在这样的环境下,江苏和北京是我们青睐的市场,要么倍率小,要么价差高。珠三角的东莞,佛山,江门,中山,珠海次之,湖北某些区域再次之,广州反而是我们最头疼的区域,上图可以看出广州地区充电区间仅为2个小时,不仅因为PCS和变压器的增加拉高了系统成本,而且还会在平期出现了另外一个问题,对于最大需量的影响。

其次在kWh方面,从投资的角度来看,我们当然希望系统容量越大越好,这样可以摊薄我们的管理成本,施工成本和供应链方面的成本,但是决定在某个用户侧项目中可投入的系统规模总额最大的制约因素,是来自于峰平谷对应时段中、消纳的上限、充电允许的上限和需量电费的罚款上限,三者的最小值。

上图是我们在江苏的投运的一个项目应用负荷数据,从图可以看出:在谷期时间段,充电并无问题,甚至可以放到更大,但是真正的问题来自于平期时间段,一旦满额定功率充电,就会导致最大需量超过设定的最大需量值,有可能成为当月内的最大需量,这样的负荷特性需要我们沿着需量线来做动态充放电策略,对应的结果就是在晚上的17点到21点之间无法按照预期正常放电。所以基于这三个制约因素,系统的能量将被限制在合理的投入范围内。那么一旦用户确认,那么随之而来的功率规模和能量规模都会相继确认。

在基础的参数被确定之后,那么接下来就到了考验产品和运营的时候。说到产品和运营,结合我们已有的运营经验,我们总结出系统运行的三条规则,分别是“开的起、关的掉、温度控制的住。”

从库博的角度,我们赋予了这三条一些独特的内涵。首先是系统开的起来,这里面包含两层含义,第一个是谁来开机,第二个是开机具备什么条件。首先是谁来开机的问题,在目前的行业里面,不同的系统集成方,对待这个问题的时候总会把主导权放到自己手上,当然我们也不例外,当PCS供应链作为系统集成方时,控制链路是EMS-PCS-EMS,而当BMS是系统集成方时,控制链路是EMS-BMS-PCS,当然无论怎么样,怎么控制这个问题本身没有对错之分,只有好和不好的差异。。

以库博的角度来看,我们更多是站在电力自动化的角度来看分析,BMS相当于电池的继电保护装置,只对电池模组的运行进行监测,控制,保护和管理。但是具体到外部的控制逻辑,BMS是不会关注的;而PCS在充电时相当于电动机,在放电时相当于发电机,我们知道柴发有自己的控制和保护逻辑,但是具体什么时候能够开机,对于判断来说只是必要条件,但是并不是充分条件。

所以我们沿用电力行业变电站综合自动化系统的网络架构,在PCS和BMS的上层,设计一个RTU装置,同时把BMS和EMS进行解耦,,RTU承担了跨子系统的控制功能,对于系统开机的各个条件进行判断,比如系统就绪的自检逻辑判断需要和BMS,PCS的Modbus RTU通信,充电的时候是否有可能变压器过载,以及是否超过最大需量。放电的时候是否有可能发生逆功率保护,当电能质量异常的时候,是否触发闭锁信号等等。所以我们对于RTU设计了大量的硬接点,和数据通信,使得综合的开机判断和控制能做到面面俱到。

而在关的掉这一点上面,同样有我们自己的理解。美国著名安全工程师海因里希提出过一个300∶29∶1法则。 这个法则意为:当一个企业有300起隐患或违章,非常可能要发生29起轻伤或故障,另外还有一起重伤、死亡事故。我们同样把这个法则引入到储能系统运营中,我们知道目前在行业里面投入了非常多的技术资源在这个致命事故的治理也就是消防系统的防护上,首先说的是我们并非不关注消防系统本身,而是说致命事故是一个概率问题,如果我们能够尽可能减少隐患问题,事实上将极大的降低致命事故发生的机会。而减少隐患的重要手段,是研究怎么关机的问题。

对于常规的系统指令和运行判断上面,我相信各个系统集成商都大同小异,只是我们更加关注在极端条件或者外部条件下的判断和控制,毕竟常规的故障或者报警大家都有能力处理,但是超越了常规故障之外的信息或者预判,或者无法正常发生关断操作怎么办?

基于这种情况我们采用了两个十分重要的设计原则,多级停机和冗余设计。多级停机的操作以对PCS操作为例,当发生故障需要对PCS动作时,多级停机的设计逻辑是首先通信关断,如果指令无法执行,那就进行第二级的硬接线DO点停机,如果仍然无法停机,那便开始采用第三级的一次开关脱扣进行强制解列。而冗余设计的思路是,在RTU这一层对簇电流和簇电压进行整体检测,以免因为模组充电电压不均衡,导致的直流侧电池组充电/放电保护。而且在全局异常层面 ,RTU会在各个控制子系统中设计关键的常闭开关点,如果检测到消防启动,RTU本身异常停机,甚至装置电源故障的时候能够跳开开关,对直流系统进行正常停机。

温度控可控的重要性不言而喻,为了在正常运营的前提下提升效率一个0.1个百分点,我们做了大量的试验、模拟和优化的工作。如果只是单纯把温度降下来很简单,配置多台空调就足够,但是我们却在空调额定电功率配置、运行COP优化、依据模组和簇设计条件的风道优化上面,进行了很多脑洞大开的试验。

在空调散热设计方面,为了保证精准送风,我们采用了散热管道送风设计,为了将冷风直接输送到各个电池簇和抽屉的进风口,确保散热管道内的空气静压保持一致,我们在空调管道的形式设计上参照了变风量空调PID控制逻辑,使得距离空调最近的出风口和最远的出风口空气静压相同。

而在温度控制方面,我们在舱内配置了干/湿球温度传感器检测室内的湿球温度,特别是在广东,南方有很多高温、高湿的情况,开机的时候会面临一些问题,尤其是过年以后二三月是回南天,空气湿度比较高,一旦开机可能出现结凝水的情况。怎么避免这样的现象发生?这便需要我们综合控制和判断。所以说这里的温度可控有两个概念,一个是在系统正常运行的时候,控制舱内温度在25度正负2度以内,二是在相对湿度较大的时候控制温度不要过低导致出现冷凝水。这也是我们在大多数系统设计中相对比较少考虑到的细节因素。

所以说到系统运营效率,在其他子系统的装置效率确定的条件下,空调系统的设计成为一个可选项,这个选项设计得好,整个系统是有极大得加成,而做的不好,无论子系统选型多么优秀,短板在这里怎样做都无济于事。

根据我们看到的不同项目,总结了3种不同的情况:一是因为空调温度下降不下来,需要降功率运行,降功率运行最开始的时候系统设计700次,现在只能是350次,温度比较高,系统的效率达不到要求。二是温度上不来需要加空调,加了空调负载以后,还是700次,效率只有80.9%。三是每天两充两放,循环700次,效率达到88.2%。尽量保持良好的运行状态。

而在整体运营效率可控的前提下,如果运营的好,子系统选型都能中规中矩没有明显短板,那么这个系统的运营将会是有保障的。这是我们用户侧一个真实的项目,375KW/1200kWh用户侧分布式储能系统,正式运营时间从2018年4月1日开始,直到做这个演讲的材料时候9月中旬,中间有春节和5.1劳动节的因为全厂停工对应的系统短暂停机。标称容量1200度电的系统,运营天数568天,循环倍率0.25C,循环次数1116次,标称容量衰减0%,在经过18个月的运行之后,标称容量仍然大于1200度电。当然这里面有很多原因,具体情况,如果有机会我们单独再做专门汇报。

目前我们经常碰到一些问题说我们的价格太高了,其实很简单就问一个问题,我们到底是关注一个产品技术指标还是关注它的盈利能力?如果关注的是创造价值的能力?那么我们所提供的价格是合理的。从长远看,随着系统的运行效率没有太大的变化,收益率8.5%,有效在线率97%,实际收益率往往超越了当时设计的预期。

最后借用一句话结束我的发言:“J.F.肯尼迪1961年5月在阿波罗计划的首次国会公开演讲的时候说,在10年内把人类送到月球上这件事,不是因为它很简单,而是因为它真的很难。”而我们用RTU这种方式来对储能系统做和常规方法不一样的系统架构,不是因为这样做容易,而是这样做真的很难。但是我们仍然希望把储能系统做到最好,因为最难的行动和计划,才能最终获得最有意义的收获。

关键字:库博能源 分布式储能

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