液流電池儲能電站降低土建造價的幾點分析

韓旭東 劉征

摘? 要：文章通過分析液流電池儲能電站建設(shè)中土建成本構(gòu)成，列舉出液流電池儲能電站的土建造價可合理降低的幾方面，為儲能電站節(jié)約總體建設(shè)成本起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：電池儲能;儲能容量;降低造價

中圖分類號：TM73 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）35-0047-02

Abstract： By analyzing the composition of civil construction cost in the construction of liquid flow battery energy storage power station， this paper enumerates several aspects in which the civil construction cost of liquid flow battery energy storage power station can be reduced reasonably， which can be used as a reference for saving the overall construction cost of liquid flow battery energy storage power station.

Keywords： battery energy storage; energy storage capacity; reduce cost

1 概述

近年來，電池儲能技術(shù)有了重大進展。電池儲能主要包括鉛酸電池、鈉硫電池、鋰離子電池和液流電池等，相比于物理儲能具備系統(tǒng)簡單、安裝便捷、運行方式靈活等優(yōu)點，建設(shè)規(guī)模可以達到百千瓦～百兆瓦。即適用于電力系統(tǒng)分散式儲能，也適合于構(gòu)建大規(guī)模電化學(xué)儲能電站，參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，是目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)儲能行業(yè)發(fā)展的焦點。

其中，液流電池是通過可溶性電對在惰性電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而完成能量存儲與釋放的一類電池。與其他電池不同的是，其電解質(zhì)（可溶性電對）是分別存放在2個不同的容器中，通過泵的驅(qū)動實現(xiàn)循環(huán)流動。由于其結(jié)構(gòu)特點，液流電池的功率和容量相互獨立，可以根據(jù)需求分別調(diào)整系統(tǒng)的容量和功率的大小。此外，液態(tài)流動電解質(zhì)使得液流電池響應(yīng)時間極短。

目前比較成熟的液流電池技術(shù)包括全釩液流電池、鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池和多硫化物/溴液流電池。其中，全釩液流電池體系由澳大利亞新南威爾士大學(xué)于20世紀80年代提出，至今一直是世界各國研究的熱點，并且占據(jù)了大部分液流電池市場。目前，已經(jīng)有兆瓦/兆瓦時級和超過兆瓦級的全釩液流電池組投入運營。

本文所分析的電池儲能電站以全釩液流電池作為儲能調(diào)峰電站的儲能介質(zhì)。首先，全釩液流電池相較于鉛酸電池，鈉硫電池，鋰電池等其它類型儲能系統(tǒng)，雖然安全性較高、生命周期性價比好，對環(huán)境相對友好，但是釩液罐重量大，體積較大，對于土建結(jié)構(gòu)要求較高，也導(dǎo)致了全釩液流電池儲能電站相較于其它類型儲能電站占地面積廣，主要建筑規(guī)模大，使得土建造價在總工程中占比高。其次，電池儲能電站相較于其它工程建筑，有其獨特的行業(yè)特殊性，造價控制管理也較為復(fù)雜。所以如何有效控制電池儲能電站建設(shè)成本，對我國儲能行業(yè)的發(fā)展有著積極的意義。

本文就合理降低全釩液流電池儲能調(diào)峰電站土建造價的幾點因素進行剖析，為儲能行業(yè)降低工程總造價提供參考。

2 液流電池儲能電站土建造價的構(gòu)成

（1）主要生產(chǎn)工程：儲能車間、生產(chǎn)行政綜合樓、控制室、實驗室，熱網(wǎng)管道建筑，酸液事故儲存池等。

（2）與站址有關(guān)的單項工程：交通運輸工程，地基處理，廠區(qū)、施工區(qū)土石方工程，臨時工程等。

（3）其它費用：建設(shè)場地征用及清理費，項目建設(shè)管理費，項目建設(shè)技術(shù)服務(wù)費，生產(chǎn)準備費。

3 液流電池儲能電站土建造價可合理降低的幾方面

業(yè)主方通過全程參與設(shè)計方案的比選和評價，在滿足設(shè)計要求和安全性及可靠度要求的前提下，追求工程全壽命周期的造價最低。通過有效的提高資源使用效率、優(yōu)化配置資源，提高社會效益和經(jīng)濟效益。全站區(qū)生產(chǎn)建筑及輔助建筑盡量采用聯(lián)合建筑的設(shè)計方式，通過建筑設(shè)計優(yōu)化，緊湊布置，減少建筑外墻和屋面工程，節(jié)約占地，減少能源及原材料消耗。

3.1 主要生產(chǎn)工程以節(jié)約用地為原則

降低工程造價第一步，從節(jié)約寶貴的土地資源開始。在不違背工藝流程，保障電站安全運行的前提下，全釩液流電池儲能站可采取以下節(jié)約用地的措施：

（1）各建筑物、構(gòu)筑物之間的距離在條件允許下均按《火力發(fā)電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的最小距離建設(shè)。

（2）建筑物集中布置，盡量合并，減少主要生產(chǎn)工程用地面積。

建筑物在滿足工藝布置的基礎(chǔ)上，通過建筑設(shè)計優(yōu)化，緊湊布置，控制層高，盡量減小建筑物的體型系數(shù)。如將儲能車間與生產(chǎn)行政綜合樓合并設(shè)置，可使建筑總體積大幅降低，一樓多能。以建設(shè)規(guī)模為200MWh的全釩液流電池儲能電站為例，儲能車間與生產(chǎn)行政綜合樓合并后，對控制室、實驗室進行優(yōu)化調(diào)整，儲能車間采用單車間200MW綜合式布置形式，除變壓器事故油坑，所有廠區(qū)相關(guān)建構(gòu)筑物都整合到儲能車間內(nèi)。變壓器及GIS位于儲能車間一角。變壓器事故油坑考慮布置在綠化帶地下。可節(jié)約建筑土建面積近20%。

（3）采用聯(lián)合建筑使建筑物向空中發(fā)展，如在屋頂設(shè)置設(shè)備平臺、隔聲屏等。將箱式變壓器置于儲能車間頂部、將配電裝置與變壓器上下布置成電氣綜合樓等。

通過采取如上的節(jié)地措施，使站區(qū)用地大大減少，相應(yīng)的站區(qū)道路面積、站區(qū)各種工藝管線長度、站區(qū)圍墻長度等均減少，從而初步降低土建造價。

3.2 單項工程加強成本管控

3.2.1 站區(qū)土石方工程

液流電池儲能電站土石方工程因在工藝、方法等多方面較其它工程特殊，給成本管控帶來一定的難度，其中測量不準確、過程未及時跟蹤記錄、信息不可追溯均會帶來成本浪費。施工過程中要加強以下3方面的成本管控措施：

（1）開展前期調(diào)研：a.了解當?shù)貧夂颦h(huán)境及最大降水量，考慮冬雨季施工因素;摸排市場行情：b.摸底周邊土源的運距和單價情況，以及排渣運距、排渣費用、主要棄土場及棄土路線等;c.做好地勘情況調(diào)研，掌握地下障礙物、地下管線、文物、換填、降水、流沙等情況。

（2）做好方案評估：a.分析研究現(xiàn)場各種條件（如場地、交通、地質(zhì)、支護方案、地下水、冬雨季施工及開挖順序等），選擇最低成本的開挖方案，此外還要兼顧考慮是否有工期節(jié)點的特殊要求，從中選擇最優(yōu)方案;b.回填方案：回填選材和回填工序管理，避免回填土下沉，以及地下室外墻防水、水管線、電纜線破壞等問題;c.平衡好土石方的挖填，對工程產(chǎn)生的棄土棄渣妥善處置。將站區(qū)綠化帶建設(shè)與取棄土場址選擇綜合考慮，進行回填留存量與外運量的平衡測算，并根據(jù)區(qū)域內(nèi)土石方使用情況綜合進行平衡;確定挖方區(qū)與填方區(qū)的施工順序，并根據(jù)外運路線及當?shù)丨h(huán)保政策，確定外運方案。

（3）嚴格施工管控：在施工過程中，發(fā)包方及監(jiān)理方嚴格跟蹤檢查， 挖填土方的標高和坡度，防止超挖，并做好復(fù)測工作。對土質(zhì)進行評估確定及測量，如遇石方則可能增加石方爆破的成本;如遇淤泥，則外運單價較高或需要換填;遇不利地質(zhì)應(yīng)及時通知四方會審共同參與現(xiàn)場變更方案評審成本估算，并做好施工記錄，在完成隱蔽工作前先完成驗收簽字及相關(guān)影像資料。

3.2.2 地基及基礎(chǔ)工程合理有效的管理和控制

儲能電站地基處理工程主要是針對軟弱地基和特殊土地基以及特殊的建筑工程，為了平衡好地基處理效果和成本管控之間的矛盾，提高工程質(zhì)量，要采取適當?shù)拇胧贫ǜ毣姆桨浮＠鐡Q填、振沖等對地基土進行加固，從而改善地基土的強度和穩(wěn)定性，達到滿足地上建筑的承載力需求。為降低造價，對于地基承載力較低地區(qū)，以建設(shè)規(guī)模為200MWh的儲能車間為例，可采用鉆孔灌注樁，樁徑800mm，樁長15m，其他建構(gòu)筑物可采用天然地基，儲能車間部分基礎(chǔ)與儲罐基礎(chǔ)可合做筏板基礎(chǔ)，其它部分基礎(chǔ)為獨立樁承臺。

3.2.3 建筑材料選用

儲能電站墻體材料盡量選擇自重輕、傳熱系數(shù)小、保溫隔熱性能好的材料，以減少能源消耗。優(yōu)先選用傳熱系數(shù)較低的加氣混凝土砌塊，取代傳熱系數(shù)較高的粘土磚，可起到保溫、隔熱、節(jié)能的目的，還可節(jié)約國家耕地資源。主廠房墻體外立面采用常規(guī)的復(fù)合保溫金屬墻板，減少外表面與室外空氣的接觸，減少散熱，以降低建筑能耗，即美觀、節(jié)能又降低工程造價，還方便施工，可大幅提高施工進度，減少工時。

4 施工階段需要考慮的其他因素

在施工過程中，還需要綜合考慮到工程變更、工程索賠以及環(huán)境類不可抗力因素的影響。

（1）環(huán)境類不可抗力因素主要指在施工過程中遭遇自然

天氣災(zāi)害對土建施工造成的影響，如延長工期、人工與材料浪費等。對此，需要提前進行預(yù)測，對當?shù)貧庀笏倪M行調(diào)查，提前做好預(yù)案，在合同中應(yīng)明確處理意見。一旦發(fā)生問題，立即啟動預(yù)案，保證工程造價的有效控制，使工程損失降到最小。

（2）工程變更是合同執(zhí)行過程中因特殊情況而使設(shè)

計、工程量、進度計劃等不得不發(fā)生變化并及時做出調(diào)整。包括電池儲能等各項目在施工過程中，發(fā)生工程變更都非常正常，但由于工程變更對工程造價的影響極大，若對管理流程控制的不夠嚴格，則極有可能出現(xiàn)失控的風險。所以從設(shè)計變更的提出、設(shè)計審批、項目管理審批、文件形成到設(shè)計變更的執(zhí)行與歸檔，均要嚴肅辦理全過程管控，最終有效控制工程造價。

（3）工程索賠是在合同履行過程中，當事人一方因另一方?jīng)]有履行合同規(guī)定的義務(wù)而受到損失，可以向?qū)Ψ教岢鱿鄳?yīng)索賠要求。若在施工過程中忽視這部分管理要素，極有可能造成不必要的索賠，從而直接導(dǎo)致造價管理失控，成本無形中增加，所以在施工過程中要重點關(guān)注合同中索賠條款，保證完成自身所承擔的義務(wù)、控制自身風險，如業(yè)主方應(yīng)在開工前做到項目規(guī)劃、土地、施工許可等項目手續(xù)齊全，做好一切開工準備工作，且應(yīng)嚴肅制訂審核項目工期計劃，做好突發(fā)狀況下的應(yīng)對對策，控制施工進度延期的情況發(fā)生。若一旦發(fā)生，立即組織制定原因分析與處理意見，保留好雙方公司的往來文件，保證雙方產(chǎn)生糾紛后有據(jù)可查，最終降低工程索賠所引發(fā)的風險，控制全過程工程造價。

5 結(jié)束語

我國儲能電站建設(shè)規(guī)模正在逐年擴大，研究其造價控制管理有著重要的意義。降低液流電池儲能電站建設(shè)成本，可以考慮優(yōu)化設(shè)計方案、優(yōu)選建筑材料、控制過程風險、優(yōu)化管理流程，在項目的不同階段提出相應(yīng)管控措施，對項目提升管理水平有著較好的促進作用。土建專業(yè)作為電池儲能項目的先遣軍，降低土建造價必將對整個項目造價控制目標的實現(xiàn)帶來尤為重要的影響。

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