移動儲能車應用場景及經濟效益分析

陳佳明， 陳曉宇， 范江鵬， 張 津， 胡庭棟

（國網浙江省電力公司紹興供電公司， 浙江 嘉興 314000）

0 引言

移動儲能車是指用車輛作為載具的移動式儲能系統，其中儲能系統一般集成在一個集裝箱中，包括儲能電池系統、監控系統、電池管理單元、專用消防系統、專用空調、儲能變流器及隔離變壓器等[1]。根據安裝方式不同，可分為一體式移動儲能車和半掛式移動儲能車，一體式移動儲能車將儲能系統的集裝箱和車身融為一體，一般適用于容量在500 kWh 及以下的移動儲能系統，半掛式移動儲能車如重型貨車一般，將整個集裝箱掛裝在車上，使用于容量在500 kWh 以上的移動儲能系統。自2014 年5 月份中國電科院新能源研究團隊研發出第一代移動儲能電源車，至今已發展至第三代，第一代移動儲能車采用車載集裝箱形式，集成度較低且性能較差。第二代移動儲能車增強了并離網切換技術，大幅縮短了并離網切換時間。第三代移動儲能車已升級為高集成化且應用功能多樣的移動儲能系統。

移動式儲能系統契合新型電力系統發展需求，具有靈活性高、靈敏性好、可靠性強、適用范圍廣等特點，相關政策制定工作受到國家發改委、能源局、工信部等部門的支持[2]。2021 年7 月，國家發改委、能源局聯合發布《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，明確了我國儲能技術發展的目標：至2025 年，完成新型儲能技術從商業化初期向規?；l展的轉變；至2030 年，實現新型儲能技術全面市場化發展。2022 年7 月，工業和信息化部將移動儲能多功能電源車納入《全國工業領域電力需求側管理第四批參考產品（技術）目錄》。移動儲能車在全國各地試點應用，被廣泛用于配網設備、營銷、市政、環保、基建、通信以及軍事等領域[3]。2021 年12 月冬奧會期間，5 輛東風天龍移動式儲能電源車被用于東奧保供電，具備低噪音、零污染、電能優質、可實現離并網毫秒級切換的特點，在有效支撐冬奧會可靠供電的同時，也為“零碳東奧”打下基礎。2022 年4 月11 日湖北首臺500 kW/500 kWh多功能液冷移動儲能電源車正式交付驗收，投入國網武漢市蔡甸供電公司的日常保電工作，其適用于應急保供電、電力檢修、搶險救災等多場景。

1 移動儲能車應用概況

1.1 移動儲能車應用場景

移動儲能車應用范圍廣泛，適用眾多場景[4]，按是否并網，可以分為并網場景和非并網場景，并網場景主要為支撐不停電作業、重要場合保供電、平緩短時負荷等，非并網場景主要為電動汽車應急救援、戶外應急保障電源等。

支撐不停電作業，隨著用戶對供電可靠性要求的不斷提高，電網企業在正常檢修和故障搶修中使用不停電作業的頻次越來越高，當前網架情況、設備水平等還不允許所有檢修和搶修都能通過負荷轉供的方法保證不停電，目前常常使用應急發電車進行臨時供電[5-6]。以某市為例，2021 年，正常檢修和故障搶修涉及停電2 272 次，使用應急發電車發電機保供電1 151 次，超過一半。對停電情況深入分析，發現絕大多數停電情況停電時間較短，停電時間1 h 以下的停電情況占總數的73.63%。缺供電量在100 kWh 以下的1 224 次，占比53.87%，500 kWh 以下的1 794 次，占比78.96%，可見，以現有移動儲能車容量能滿足大部分停電情況。

重要場合保供電，在一些重要的場合，需要保證電力供應不中斷，如重大會議、重要考試、重大賽事、演出等。重要活動期間，供電企業會制定保供電方案，對設備進行巡檢，同時派員工值守待命，重要用戶均為雙電源供電，理論上出現斷電的概率極低，但供電企業仍會派出發電車作為備用電源，發電車容量根據負荷大小而定[7]。以某市為例，據不完全統計，2021 年舉辦重大會議592 次，重要考試31 次，由于疫情原因，賽事、演出基本全部取消，由此可見，保供電需求市場較大。

平緩短時負荷，不同用戶負荷特性不一，部分用戶負荷存在高峰期，會出現配變重載（負荷超過配變容量的80%）的情況，影響供電可靠性，部分用戶高峰期時間較短，如炒茶季部分炒茶用戶[8]。此時，對配變進行擴容成本較高，且會降低設備利用率[9]。利用移動儲能車，在負荷高峰時段供電，平緩短時負荷，是解決該問題的有效手段。以某市為例，2021 年共有894臺配變出現重載情況，其中199 臺重載配變負荷頂峰是由于炒茶引起的。

電動汽車應急救援，隨著交通領域“雙碳”進程的加快，電動汽車技術的不斷成熟，電動汽車的滲透率不斷提高。根據公安部數據顯示，截至2022 年6 月底，全國機動車保有量達4.06 億輛，其中新能源汽車保有量達1 001 萬輛，占汽車總量的3.23%，上半年新注冊登記新能源汽車220.9 萬輛，同比增長100.26%，創歷史新高。與電動汽車快速發展相比，電動汽車維修、應急救援等配套服務發展滯后，目前，只有少數公司能夠提供緊急救援服務，且多為自有品牌汽車提供服務，存在應急救援不成體系、服務水平參差不齊、應急設備標準不統一、遠距離救援不及時等問題，利用移動儲能車為電動汽車提供應急救援，空閑時可作為臨時充電樁使用，是解決上述問題的有效思路。

戶外應急保障電源，移動儲能車可為山野露營基地、越野探險、攝影垂釣、高空作業等戶外活動和作業供電，目前國外應用較多，隨著國內戶外活動愛好者地增多，相關市場也在不斷擴大。另外，移動儲能車還可以用于洪災搶險、移動醫療防疫等應急備災場景[10]。

1.2 移動儲能車和柴油發電車對比

現階段，供電公司在不停電作業、重要場合保供電往往使用柴油發電車，柴油發電車的優勢是供電時間較長，但與之相比，移動儲能車具有安全性高、污染小、無噪聲、響應快、環保、供電電壓和頻率波動低等優點。按浙江省電價、柴油價格計算，移動儲能車度電成本約為0.5 元/kWh，低于柴油發電車的3 元/kWh。

2 移動儲能車成本收益模型

2.1 移動儲能車成本分析

移動儲能系統車的成本是指在移動儲能的壽命周期內，購置、運行、維護、回收等過程中發生的或可能發生的一切直接的、間接的費用總和[11-12]。

表1 移動儲能車與柴油發電車對比表

2.1.1 購置成本

式中：Ccar為車身購置成本；Cbat為儲能系統成本?，F階段不同廠家制造能力不同，價格差異較大，而客戶需求多樣，需要不同配置的儲能車，一般通過定制的方式購買。其中500 kWh 以下一般為整車，500 kWh 以上配置由于電池重量較大，需要采用半掛的方式，價格較高且需根據實際情況確定。

2.1.2 更新置換成本

式中：Ce為單位容量電池成本；α 為儲能電池成本年均下降比例；k為更換次數；l為電池平均壽命；Wbat為儲能系統容量。

2.1.3 運營成本

式中：Coil為年油耗成本；Cins為年車船使用稅和保險費；Cop為運維費；Cman為人工費，包括司機和操作人員；Cw為年電費成本；CM為由第三方主體運營時的管理成本。

2.2 移動儲能車收益分析

本文以第三方主體運營的模式分析移動儲能車收益，即由第三方公司購買，租給供電公司、用戶、電動汽車主等使用，該模式下移動儲能車的主要收益來源為租賃費和供電收益，并網場景中主要為租賃費，非并網場景中為租賃費和供電收益[13-14]。

每年租賃費為：

式中：N為每年租賃次數；pr為租賃價格（元/工日）。

每年供電收益為：

式中：pe為供電單價；μ 為單次放電比例，理論上單次放電量不超過儲能系統容量。

根據技術經濟理論，按項目經濟效益評價方法對移動儲能車的經濟效益進行評估，主要指標有凈現值、投資回收期、內部收益率，計算方式如下所示：

2.2.1 凈現值

式中：NPV 為凈現值；CI為第t年的現金流入額；CO為第t年的現金流出額；n表示項目計算周期；表示折現率；λ 為殘值率。NPV 是評價項目可行性的最基礎指標，NPV 大于0，方案可行，且NPV 越大，說明方案收益越高。

2.2.2 動態投資回收期

式中：At為年凈收益。

2.2.3 內部收益率

IRR 是投資項目本身的投資回報率，是計算期末項目累計凈現值等于零時的折現率，反映了工程項目對投資支出的恢復能力，其值越高，方案的經濟性越好。

3 案例分析

3.1 移動儲能車經濟技術參數

以浙江省某市為例，通過市場調研，搜集到四種常見規格移動儲能車購車價格，如表2 所示，車輛購置費根據功率和容量不同，價格不同。移動儲能車使用柴油作為動力能源，百公里油耗從12～40 L 不等，每年的保險費按購車價的1%，運維費按購車價的5%計算。移動儲能車在使用時需要司機1 名，操作人員2 名，按浙江省工資水平計算，人力成本約20 萬/年，每輛車共需60 萬/年，經濟技術參數如表3 所示。

表2 各規格移動儲能車車價和油耗

表3 移動儲能車經濟技術參數

3.2 并網場景下經濟效益

由于在并網和非并網場景中，移動儲能車的服務對象不同，收益模式也不同，本文分別分析并網和非并網場景下的經濟效益。并網場景下服務對象為供電企業，單次作業時間長，單次供電量不確定，保供電場景中可能未實際供電[15]，因此，移動儲能車的收益主要為租賃收益，租金參考柴油發電車收費標準，額定功率為100 kW、250 kW、500 kW、1 000 kW 的柴油發電車租金分別約為6 500 元/工日、7 500 元/工日、8 500 元/工日、12 500 元/工日，在合理調度下，移動儲能車能得到充分利用，一年按200 個工日計算，平均每次來回行駛路程按60 km 計算。四種常見規格移動儲能車經濟效益如表4 所示。

表4 并網場景下常見規格移動儲能車經濟效益

由此可見，四種常見規格移動儲能車凈現值均大于0，均可實現收益。其中，隨著儲能容量變小，內部收益率越高，動態回收期越短，收益越高，容量為100 kWh的移動儲能車收益最高，原因為在租金差異不是很大的基礎上，容量小的移動儲能車各項成本較低，且體積較小，行動靈活，能適應大部分并網場景的需求。

3.3 非并網場景下經濟效益

國內移動儲能車在戶外活動中的需求還不多，因此，非并網場景下本文主要考慮為電動汽車提供應急救援，閑暇時作為移動充電樁為電動汽車充電[16]。目前市場上電動汽車的救援價格為480 元/次，其中280 元為服務費，200 元為充電電費，一般為電動汽車充10 度電；公共充電樁的充電價格在1.0～2.0 元/kWh。假設在合理調度下，移動儲能車能得到充分利用，年救援次數按2 400 次計算，作為臨時充電樁時電池電量能被全部用完一次。四種常見規格移動儲能車經濟效益如表5 所示。

表5 非并網場景下常見規格移動儲能車經濟效益

四種常見規格移動儲能車凈現值大于0 的有100 kWh、250 kWh，即能實現盈利，且隨著容量的增大，收益越差，500 kWh、1 000 kWh 兩種容量的移動儲能車將出現虧損。原因主要為容量大的移動儲能車成本較大，而電動汽車應急救援所需電量較少，能滿足車輛到維修點即可，小容量的移動儲能車優勢較大。

4 結語

移動儲能車具有可移動、環保、便捷等優勢，在智能電網、電動汽車、戶外活動等領域已逐漸嶄露頭角，在支撐不停電作業、重要場合保供電、平緩短時負荷、電動汽車應急救援等場景下，移動儲能車具有明確的收益模式，當前成本下，小容量的移動儲能車靈活便捷，車體購置運行成本較低，經濟效益較高，500 kWh容量以下的移動儲能車具有較為理想的收益率，但小容量儲能系統會制約移動儲能車的應用范圍，如難以支撐部分停電負荷較大的檢修作業。

隨著儲能技術的發展，儲能能量密度進一步提高、成本進一步下降，移動儲能車的應用范圍和經濟效益將進一步擴大，無論是“雙碳”目標的實現，還是新型電力系統的構建，移動儲能車作為儲能的一種新型應用模式，都將發揮不可替代的作用。