องค์ประกอบต้นทุนของสถานีพลังงานกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี

กระบวนการวงจรชีวิตทั้งหมดของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยขั้นตอนการก่อสร้างโครงการและขั้นตอนการดำเนินงานโครงการ ในด้านหนึ่ง จำเป็นต้องวิเคราะห์องค์ประกอบต้นทุนของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี และในอีกด้านหนึ่ง จำเป็นต้องวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่มีผลต่อการคำนวณต้นทุนต่างๆ

ต้นทุนการก่อสร้างโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน หรือที่เรียกว่าต้นทุนระบบ หมายถึงต้นทุนของระบบกักเก็บพลังงานต่อหน่วยความจุ ซึ่งประกอบด้วยต้นทุนการติดตั้งอุปกรณ์ (รวมค่าแบตเตอรี่) และต้นทุนการก่อสร้าง (ไม่รวมค่าที่ดิน) เป็นหลัก

อุปกรณ์กักเก็บพลังงานประกอบด้วยแบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน ระบบจัดการแบตเตอรี่ อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงาน และระบบจ่ายไฟฟ้า เป็นต้น ต้นทุนการซื้ออุปกรณ์เหล่านี้ถือเป็นต้นทุนการติดตั้งอุปกรณ์ ระบบกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีประกอบด้วยชุดแบตเตอรี่ ระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ระบบจัดการพลังงาน (EMS) อินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงาน (PCS) และส่วนประกอบไฟฟ้าอื่นๆ ส่วนประกอบของอุปกรณ์

ต้นทุนการก่อสร้างส่วนใหญ่ประกอบด้วยค่าวิศวกรรมก่อสร้าง ค่าวิศวกรรมการติดตั้ง และค่าออกแบบและทดสอบระบบอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวก ต้นทุนแบตเตอรี่คิดเป็นสัดส่วนที่ค่อนข้างสูงของต้นทุนอุปกรณ์ทั้งหมด ในขณะเดียวกัน การดำเนินงานและการบำรุงรักษาแบตเตอรี่ รวมถึงการเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ชำรุดก็มีความเป็นมืออาชีพสูง สัญญาเช่าแบตเตอรี่มีระยะเวลาสิบปี ผู้ผลิตแบตเตอรี่รับผิดชอบการดำเนินงานและการบำรุงรักษารายวัน รวมถึงการเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่ชำรุดโดยไม่คิดค่าใช้จ่ายตลอดระยะเวลาเช่า และผู้ลงทุนเป็นผู้จ่ายค่าแบตเตอรี่รายปี ในกระบวนการคำนวณต้นทุนการก่อสร้างระบบกักเก็บพลังงาน ควรพิจารณาอัตราส่วนการลดต้นทุนการก่อสร้างทั้งหมด ต้นทุนการก่อสร้างพลังงานต่อหน่วย และพารามิเตอร์ความจุของระบบกักเก็บพลังงาน

ต้นทุนการชาร์จของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานหมายถึงค่าใช้จ่ายทั้งหมดที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการชาร์จ เมื่อชาร์จ เนื่องจากประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไม่สามารถบรรลุ 100% จึงเกิดต้นทุนการสูญเสียพลังงาน ดังนั้น ต้นทุนส่วนนี้จึงขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเป็นหลัก ตัวอย่างเช่น ค่าธรรมเนียมการชาร์จไฟฟ้าคือ 1 หน่วยต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง และต้นทุนพลังงานทั้งหมดสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่มีประสิทธิภาพ 75% คือ 1/75% = 1.33/กิโลวัตต์ชั่วโมง ในการคำนวณต้นทุนการชาร์จพลังงานกักเก็บพลังงาน จำเป็นต้องพิจารณาราคาค่าไฟฟ้า ประสิทธิภาพการใช้อุปกรณ์ ความสามารถในการปล่อยพลังงานต่อปีของระบบกักเก็บพลังงาน และพารามิเตอร์ประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน

ในบางกรณี อุปกรณ์กักเก็บพลังงานอาจต้องใช้แรงงานคนในการทำงาน ภายในช่วงที่กำหนด ต้นทุนแรงงานคงที่ไม่เกี่ยวข้องกับปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่กักเก็บ และต้นทุนรวมไม่แปรผัน ต้นทุนแรงงานผันแปรจะแปรผันตามความถี่และระยะเวลาการใช้งานระบบกักเก็บพลังงาน ในหลายกรณี การคำนวณต้นทุนแรงงานสำหรับโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานแบบใช้แบตเตอรี่ส่วนใหญ่มักพิจารณาจากขนาดของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานและความจุของระบบกักเก็บพลังงาน และยังไม่มีมาตรฐานที่ชัดเจนในขณะนี้ จากงานวิจัยของ Yang Haibo และคณะ ต้นทุนแรงงานในการดำเนินงานโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานสามารถคำนวณได้จากต้นทุนแรงงานต่อหน่วยและจำนวนพนักงานเพื่อให้ได้ต้นทุนแรงงานในการดำเนินงานโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน

ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน คือ ค่าใช้จ่ายที่จำเป็นในการรักษาให้โรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานอยู่ในสภาพพร้อมใช้งานที่ดี ค่าใช้จ่ายนี้ประกอบด้วยค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ ค่าบริหารจัดการโรงไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา และอื่นๆ ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาคงที่เท่ากันไม่ว่าจะใช้พื้นที่กักเก็บพลังงานมากน้อยเพียงใด ค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาแปรผันจะแปรผันตามความถี่และระยะเวลาการใช้งาน โดยทั่วไปค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาจะคำนวณได้จากการคูณเงินลงทุนเริ่มต้นด้วยอัตราการขนส่งและการตรวจสอบ เนื่องจากระบบกักเก็บพลังงานมีอายุการใช้งานจำกัด ระบบจึงอาจเกิดการสึกหรอระหว่างการใช้งาน ส่งผลให้เกิดต้นทุนการสูญเสียอายุการใช้งานของระบบ ดังนั้น เมื่อคำนวณค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยต่างๆ อย่างครอบคลุม เช่น อัตราการลดต้นทุนการก่อสร้างทั้งหมด อัตราค่าธรรมเนียมการดำเนินงานและการบำรุงรักษา ต้นทุนการก่อสร้างพลังงานต่อหน่วย และความจุของพื้นที่กักเก็บพลังงาน

ต้นทุนค่าไฟฟ้าของโรงงานเพื่อการกักเก็บพลังงาน คือ ต้นทุนไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานใช้เพื่อกักเก็บพลังงาน ต้นทุนค่าไฟฟ้าที่ซื้อจากโรงไฟฟ้าเพื่อบำรุงรักษาการดำเนินงานของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน ซึ่งรวมถึงค่าไฟฟ้าที่ซื้อ ค่าไฟฟ้าที่ใช้เอง และค่าใช้จ่ายด้านเงินเดือนและค่าบริหารจัดการที่เกี่ยวข้อง ในกระบวนการคำนวณต้นทุนค่าไฟฟ้าของโรงงานเพื่อการกักเก็บพลังงาน ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น อัตราการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยต่อปี สัดส่วนของไฟฟ้าที่โรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานใช้เพื่อกักเก็บพลังงานต่อปริมาณการใช้ไฟฟ้าของโรงงาน ราคาค่าไฟฟ้าที่เรียกเก็บ และความจุของแหล่งกักเก็บพลังงาน

ในโครงการกักเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมี แบตเตอรี่ของอุปกรณ์กักเก็บพลังงานจำเป็นต้องเปลี่ยนหลายครั้งระหว่างการใช้งานเนื่องจากจำนวนรอบการใช้งานที่น้อย ส่งผลให้ต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่และอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน (ต้นทุนการเปลี่ยน) ตามปกติแล้ว อายุการใช้งานของแบตเตอรี่และอุปกรณ์จะสั้นกว่ารอบการใช้งานของโครงการระบบกักเก็บพลังงาน ดังนั้นจึงต้องพิจารณาต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในระหว่างรอบการใช้งานของโครงการ ซึ่งรวมถึงค่าใช้จ่ายในการซื้อวัสดุและอุปกรณ์ใหม่ ค่าติดตั้ง และค่าชดเชยแรงงาน ต้นทุนการเปลี่ยนถือเป็นต้นทุนผันแปร และขนาดของต้นทุนขึ้นอยู่กับอายุของแบตเตอรี่และความถี่ในการใช้งานเป็นหลัก หากคำนวณตามอายุการใช้งาน 6,000 รอบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต) และการชาร์จและคายประจุวันละสองครั้ง จำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ทุก 10 ปี เมื่อแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานเกินอายุการใช้งาน การเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้งหมดจะไม่คุ้มค่าและไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ดังนั้น ในการใช้งานจริง จะมีการเพิ่มความจุขึ้นทุกปีตามอัตราการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ในแต่ละปี เพื่อให้มั่นใจว่าระบบกักเก็บพลังงานจะมีความจุที่พร้อมใช้งาน ค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนแบตเตอรี่และอุปกรณ์กักเก็บพลังงานสามารถคำนวณได้จากต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ต่อปี ความจุของอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน และประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน ปัจจัยที่มีผลต่อต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ต่อปี ได้แก่ ต้นทุนการเปลี่ยนแบตเตอรี่ รอบการเปลี่ยน ระยะเวลาคืนทุน อัตราส่วนลด จำนวนรอบการชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ และจำนวนวันทำงานต่อปีของแบตเตอรี่ เนื่องจากจำนวนรอบการชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่มีจำกัด ความจุของแบตเตอรี่จึงค่อยๆ ลดลง และจำเป็นต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่บ่อยครั้งในระหว่างการทำงานของระบบกักเก็บพลังงาน ดังนั้น จึงต้องพิจารณาต้นทุนการเสื่อมสภาพของความจุแบตเตอรี่และมูลค่าของเงินทุน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานแต่ละประเภทมีอายุการใช้งานที่แตกต่างกัน และอายุการใช้งานจริงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความลึกในการชาร์จและคายประจุ และระยะเวลาในการชาร์จและคายประจุ จึงยังมีความไม่แน่นอน ดังนั้น พารามิเตอร์นี้จึงถูกกำหนดตามปัจจัยที่มีผลต่อการใช้งานจริง

จากมุมมองของต้นทุนตลอดวงจรชีวิต ค่าธรรมเนียมการประเมินที่ไม่ได้พิจารณาในแบบจำลองราคาค่าไฟฟ้าต้นทุนแบบดั้งเดิมนั้นเป็นส่วนหนึ่งที่ไม่อาจมองข้ามได้ ตาม “ข้อบังคับว่าด้วยการจัดการการจ่ายไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ของโครงข่ายไฟฟ้าซานตง (ฉบับทดลอง)” ควรมีการปฏิบัติตามเส้นโค้งแผนการจ่ายไฟฟ้ารายวันและคำแนะนำการจ่ายไฟฟ้าที่ออกโดยการปรับระดับจังหวัดอย่างเคร่งครัด และควรปรับปริมาณการผลิตไฟฟ้าที่ใช้งานจริงให้ทันเวลา ปริมาณการผลิตไฟฟ้าจริงและแผนการจ่ายไฟฟ้าอาจคลาดเคลื่อนไปตามเส้นโค้งการประเมินการละเมิดสัญญา การคำนวณต้นทุนการประเมินควรคำนึงถึงค่าธรรมเนียมการประเมินการจ่ายไฟฟ้า ค่าปรับค่าไฟฟ้า ปริมาณการผลิตไฟฟ้าที่วางแผนไว้ของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ และปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

เมื่ออายุการใช้งานของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นของระบบกักเก็บพลังงานหมดลง จำเป็นต้องได้รับการจัดการอย่างไม่เป็นอันตราย และต้นทุนที่ลงทุนไปคือค่าใช้จ่ายในการกำจัด ต้นทุนนี้แบ่งออกเป็นสองส่วนหลักๆ คือ ค่าใช้จ่ายในการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อมและมูลค่าคงเหลือของอุปกรณ์ ค่าใช้จ่ายในการรีไซเคิลแบตเตอรี่คือค่าใช้จ่ายในการอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม โดยต้นทุนการลงทุนเริ่มต้นและค่าสัมประสิทธิ์การคืนสภาพจะเป็นตัวกำหนดมูลค่าคงเหลือของอุปกรณ์ ปัจจุบัน อุตสาหกรรมรีไซเคิลแบตเตอรี่ในประเทศของฉันยังไม่เกิดขึ้นและกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา ด้วยเหตุนี้ ส่วนประกอบของเสียส่วนใหญ่จึงยังไม่ได้รับการกำจัดอย่างมีประสิทธิภาพ และของเสียเหล่านี้จึงเป็นภัยคุกคามอย่างใหญ่หลวงต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ วิธีการบำบัดแบตเตอรี่เสียที่มีอยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ประกอบด้วยการแข็งตัวและการฝังลึก การจัดเก็บในเหมืองร้าง และการกู้คืนทรัพยากร จากประสบการณ์ในต่างประเทศ ค่าใช้จ่ายในการรื้อถอนที่เกี่ยวข้องกับระบบกักเก็บพลังงานใดๆ เป็นสิ่งที่ไม่ควรมองข้าม แบตเตอรี่ที่หมดอายุการใช้งานแล้วจะต้องถูกถอดประกอบเพื่อกำจัดสารเคมี ในทางอุดมคติ แบตเตอรี่ที่ถอดประกอบแล้วและสารเคมีในแบตเตอรี่สามารถนำไปรีไซเคิลได้ ซึ่งจะช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายในการถอดประกอบและกำจัดวัสดุอันตรายบางส่วน แต่ท้ายที่สุดแล้ว ต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดควรจะรวมอยู่ในต้นทุนโดยรวมของโรงงานจัดเก็บด้วย

ในอนาคตอันใกล้ ผลกระทบของมูลค่าการรีไซเคิลต่อเศรษฐศาสตร์ของระบบกักเก็บพลังงานในแบตเตอรี่จะยิ่งเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากการจัดตั้งและปรับปรุงกลไกการรีไซเคิลแบตเตอรี่กักเก็บพลังงาน ยกตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอน ด้วยการพัฒนาและความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการรีไซเคิลตะกั่ว แบตเตอรี่ตะกั่ว-คาร์บอนสามารถรีไซเคิลได้ 100% และมูลค่าคงเหลือของอุปกรณ์อาจสูงถึง 20% ของเงินลงทุนเริ่มต้น อย่างไรก็ตาม การรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมที่เสียแล้วยังคงประสบปัญหาหลายประการ เทคโนโลยีการรีไซเคิลมีความซับซ้อนและต้นทุนสูง ปัจจุบันยังไม่มีแผนการรีไซเคิลที่ดี ไม่มีมูลค่าการรีไซเคิลที่ชัดเจน และมูลค่าคงเหลือของอุปกรณ์อาจถือเป็นศูนย์ ดังนั้น ควรพิจารณาราคาซื้อต่อหน่วยความจุ กำลังการผลิตที่กำหนดของระบบกักเก็บพลังงาน ราคาอินเวอร์เตอร์กักเก็บพลังงานต่อหน่วยพลังงาน ราคาอุปกรณ์เสริมต่อหน่วยพลังงาน และอัตรามูลค่าคงเหลือในการคำนวณต้นทุนการกำจัดพลังงานกักเก็บพลังงาน

ต้นทุนของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานยังรวมถึงต้นทุนอื่นๆ เช่น ต้นทุนทางการเงินและภาษี ต้นทุนทางการเงินส่วนใหญ่คือดอกเบี้ยที่เกิดจากเงินกู้ระยะยาวของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงาน การคำนวณดอกเบี้ยควรพิจารณาอัตราส่วนเงินกู้ ระยะเวลาการชำระหนี้ ระยะเวลาการชำระคืน อัตราดอกเบี้ยเงินกู้ และพารามิเตอร์การลงทุนเริ่มต้น ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของโรงไฟฟ้ากักเก็บพลังงานควรพิจารณาถึงภาษี ภาษีส่วนใหญ่ประกอบด้วยภาษีมูลค่าเพิ่ม ภาษีเงินได้ และภาษีขาย ซึ่งรวมถึงภาษีบำรุงรักษาเมืองและก่อสร้าง และภาษีการศึกษา