城市商业体绿色综合能源项目的LCOE分析_李兴方.pdf

51城市商业体绿色综合能源项目的LCOE分析http:/ 技术经济 第4期 DOI：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.04.010*收稿日期：2023-01-11 第一作者简介：李兴方(1993)，男，硕士，工程师，从事市政建筑新能源技经方向工作。城市商业体绿色综合能源项目的LCOE 分析李兴方，王 浩，林瑞刚，吴阿峰(中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州 510799)摘要：城市商业体夏季空调等耗电量巨大，容易造成区域用电负荷高峰。华南地区用能特性与北方差异较大，夏季供冷季较长，冬季基本不存在供暖需求。通过合理结合城市商业体用能特点和资源条件，采用屋面光伏、电化学储能站、冷水机组+冰蓄冷集中制冷的绿色综合能源系统，能够有效缓解区域能源高峰问题，降低碳排放强度，节约能源。采用 LCOE 模型分析对城市商业体绿色综合能源系统，分析其经济合理性，并进一步论证可实施性，符合区域能源绿色低碳可持续发展要求。关键词：绿色综合能源；屋面光伏；电化学储能；冰蓄冷；LCOE 模型中图分类号：TM-9 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2023)04-51-06LCOE Analysis of Urban Commercial Green Comprehensive Energy ProjectsLI Xingfang,WANG Hao,LIN Ruigang,WU Afeng(China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design and Research Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510799,China)Abstract:The power consumption of urban commercial buildings such as air conditioners in summer is huge,which is easy to cause the peak of regional power load.The characteristics of energy consumption in South China are quite different from those in the north.The cooling season in summer is longer,and there is basically no heating demand in winter.By reasonably combining the energy consumption characteristics and resource conditions of urban commercial buildings,adopting the green comprehensive energy system of roof photovoltaic,electrochemical energy storage station,water chiller+ice storage and centralized refrigeration can effectively alleviate the regional energy peak problem,reduce carbon emission intensity and save energy.The LCOE model is used to analyze the green comprehensive energy system of urban commercial entities,analyze its economic rationality,and further demonstrate its feasibility,meeting the requirements of green and low-carbon sustainable development of regional energy.Keywords:green comprehensive energy;roof photovoltaic;electrochemical energy storage;ice storage;LCOE model0 引言随着光伏产业的发展，带动了光伏系统和储能系统成本下降。屋面光伏利用建筑物闲置屋面空间，可以提供清洁能源，降低企业成本。随着国家“双碳”目标的实施，企业自建储能系统不仅在用户侧减轻电力线路负荷，错峰用电，缓52http:/电 力 勘 测 设 计第4期解局部用电紧张，还可辅助清洁能源发电，增加电力可控性。目前城市的热岛效应以及城市高温现象愈发明显，城市商业写字楼等耗电量巨大，主要耗电为空调用电。采用区域性集中供冷站夜间利用波谷电价蓄冰，白天融冰释冷，能有效降低碳排放强度，移峰填谷，节约能源。对城市商业体因地制宜统筹规划能源消费需求，采用屋面光伏、电化学储能站、冷水机组+冰蓄冷集中制冷的城市商业体绿色综合能源方案，并进行LCOE 的分析，得出经济合理可持续性。1 工程概述本项目位于华南区域某商业综合体区域，包含商业体和办公楼。总建筑面积 134 198 m2。地 上 建 筑 面 积 114 198 m2，其 中 商 业 体15 800 m2，办公楼 98 398 m2，地下两层地下建筑面积为 20 000 m2。园区配套建设屋面光伏发电系统、电化学储能站、冷水机组+冰蓄冷集中制冷站的绿色综合能源方案。本项目参考发达国家在未明确上网电价时，采用平准化电力成本进行评估分析的方法，引用LCOE 计算公式1，从全寿命周期度电成本的角度分析商业综合体的绿色综合能源方案的成本。?NnnNnnEPAVILCOE1n1nnn0i1i1i1(1)式中：I0为初始投资；V 为计算期末残值；An为年运行成本；Pn为银行贷款还款利息；En为年发电量或耗电量等，其中冷水机组+冰蓄冷集中制冷站采用耗电量综合计算 LCOE 成本，系统折现率 i=7%。2 绿色综合能源LCOE要素理论分析2.1 系统介绍本项目为商业综合体配套建设屋面光伏发电系统、电化学储能站、冷水机组+冰蓄冷集中制冷站绿色综合能源方案。运行年限为 25 a。商业综合体屋面建设光伏发电系统，光伏板面积为 5 500 m2，装机规模为 550 kW，年利用小时数为 950 h，首年发电量 52.25 万 kWh，年发电量衰减率首年 2.5%，之后每年 0.7%。本项目配置建设 1 处电化学储能站，占地面积 120 m2，总装机容量 7 MW/14 MWh。利用波谷市电储能，削峰填谷，同时可平抑光伏发电量。根据项目实际将配电线路接入储能系统供电母线段即可实现。可作为商铺、汽车充电桩、办公公区、地下停车场照明的主电源。商业体地下二层新建冷水机组+冰蓄冷集中制冷站，面积为 1 200 m2，总供冷面积为114 198 m2，设计冷负荷为 2 843 RT，利用当地峰谷电价差，夜间蓄冷，白天释冷，节省运行费用，集中制冷站已逐步推广应用于大型办公、商业综合体、文化中心等建筑2。2.2 初始投资1)屋面光伏系统屋面光伏发电系统静态投资为 192.5 万元，综合单价为 3 500 元/kW。光伏各组份投资见 表 1 所列。表1 屋面光伏系统投资表项目投资/万元工程量/kW单价/(元/kW)占比/%组件112.755502 05059支架16.55503009逆变器16.55503009线缆24.7555045013变配电2255040011合计192.55503 5001002)电化学储能站电化学储能站静态投资为 2 900 万元，综合单价为 2 071 元/kWh。电化学储能占地为120 m2，参考当地商业用地地价 5 000 元/m2，项目用地投资为 60 万元。电化学储能各子项投资见表 2 所列。表2 电化学储能投资表项目投资/万元工程量/(kWh)单价/(元/kWh)投资占比/%建筑工程25014 000179 9设备及安装工程2 59014 0001 850 89项目用地6014 00043 2合计2 90014 0002 071 1003)冷水机组+冰蓄冷集中制冷站冷水机组+冰蓄冷集中制冷站项目投资为4 742.26 万元。按照商业体地上建筑面积为实际53城市商业体绿色综合能源项目的LCOE分析http:/ 技术经济 第4期 供冷面积 113 648 m2，综合单价为为 417 元/m2。其中因制冷站位于商业体地下二层，占用地库面积 1 200 m2，约 40 个车位，原商业体车位可出租，参考当地车位出租费用 300 元/(个月)，地库 25 a 占用费合计 360 万元。若本项目采用传统空调制冷空调系统设备及安装按照 350 元/m2计算，空调设备及安装工程投资为 3 978 万元。冷水机组+冰蓄冷集中制冷站增量静态投资为 764.58 万元。系统各子项投资见表 3 所列。表3 冷水机组+冰蓄冷集中制冷站增量投资表项目投资/万元工程量/m2单位造价/元占总投资比例/%土建费用及地面景观工程1 197113 648105 25内装修及机电工程140 113 64812 3工艺设备及安装工程2 002113 648176 42电气自控工程400 113 64835 8室外供冷管网工程804 113 64871 14地库使用费3608冰蓄冷系统投资合计(1+2+3+4+5+6)4 742.26113 648417100空调设备及安装工程投资合计3 977.68113 648350冰蓄冷系统投资增加(7-8)764.58113 648674)建设期贷款利息和动态投资绿 色 综 合 能 源 站 合 计 静 态 投 资 为 3 857.08 万 元，资 本 金 按 30%为 1 157.12 万元，其余 2 699.95 万元由银行贷款，贷款利率按照 4.6%，建设期为 1 a。建设期贷款利息为62.10 万元。项目固定资产投资(动态投资)为3 919.18 万元。2.3 年发电量或耗电量1)屋面光伏系统屋面光伏系统规模为 550 kW，年发电小时按 950 h，首年发电量为 52.25 万 kWh。屋面光伏发电量首年缩减 2.5%，之后按照每年 0.7%缩减。2)电化学储能站电化学储能波谷充电波峰放电，年发电365 d，首年发电量为 511 万 kWh。电化学储能电池发电量衰减按照平均 1.5%计算。3)冷水机组+冰蓄冷集中制冷站通过对商业楼和办公楼的冷负荷需求预测及负荷分配，供冷系统峰平谷时间段年累计供冷负荷量为 303 万 RTh。冷水机组+冰蓄冷集中制冷站和传统空调供冷负荷量见表 4 所列。通过机组制冷效率及用电量计算，集中制冷站年耗电量为 325.14 万 kWh，传统中央空调方案年耗电量为 287.17 万 kWh。项目采用冷水机组+冰蓄冷集中制冷站和传统空调峰平谷时间段年耗电量见表 5 所列。表4 冷水机组+冰蓄冷集中制冷站和 传统空调供冷负荷量时段日工作小时/(h/天)传统中央空调方案年供冷负荷/(万RTh)集中制冷站年供冷负荷/(万RTh)峰段14:00-17:00,19:00-22:006102 19 平段08:00-14:00,17:00-19:00,22:00-24:0010196 183 谷段0:00-次日8:0084 4 冰蓄冷97 合计24303 303 表5 供冷系统峰平谷时间段累计年耗电量名称集中制冷站 年耗电量/(万kWh)传统中央空调 方案年耗电量/(万kWh)谷时段夜间冷水机组3.38 3.34 谷时段夜间蓄冰冷水机组85.74 峰时段冷水机组耗电量14.93 80.54 平段冷水机组146.05 139.03 水泵及其他设备75.03 64.26 合计325.14 287.17 54http:/电 力 勘