陈佳明， 陈晓宇， 范江鹏， 张 津， 胡庭栋
（国网浙江省电力公司绍兴供电公司， 浙江 嘉兴 314000）
0 引言移动储能车是指用车辆作为载具的移动式储能系统，其中储能系统一般集成在一个集装箱中，包括储能电池系统、监控系统、电池管理单元、专用消防系统、专用空调、储能变流器及隔离变压器等[1]。根据安装方式不同，可分为一体式移动储能车和半挂式移动储能车，一体式移动储能车将储能系统的集装箱和车身融为一体，一般适用于容量在500 kWh 及以下的移动储能系统，半挂式移动储能车如重型货车一般，将整个集装箱挂装在车上，使用于容量在500 kWh 以上的移动储能系统。自2014 年5 月份中国电科院新能源研究团队研发出第一代移动储能电源车，至今已发展至第三代，第一代移动储能车采用车载集装箱形式，集成度较低且性能较差。第二代移动储能车增强了并离网切换技术，大幅缩短了并离网切换时间。第三代移动储能车已升级为高集成化且应用功能多样的移动储能系统。
移动式储能系统契合新型电力系统发展需求，具有灵活性高、灵敏性好、可靠性强、适用范围广等特点，相关政策制定工作受到国家发改委、能源局、工信部等部门的支持[2]。2021 年7 月，国家发改委、能源局联合发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，明确了我国储能技术发展的目标：至2025 年，完成新型储能技术从商业化初期向规模化发展的转变；至2030 年，实现新型储能技术全面市场化发展。2022 年7 月，工业和信息化部将移动储能多功能电源车纳入《全国工业领域电力需求侧管理第四批参考产品（技术）目录》。移动储能车在全国各地试点应用，被广泛用于配网设备、营销、市政、环保、基建、通信以及军事等领域[3]。2021 年12 月冬奥会期间，5 辆东风天龙移动式储能电源车被用于东奥保供电，具备低噪音、零污染、电能优质、可实现离并网毫秒级切换的特点，在有效支撑冬奥会可靠供电的同时，也为“零碳东奥”打下基础。2022 年4 月11 日湖北首台500 kW/500 kWh多功能液冷移动储能电源车正式交付验收，投入国网武汉市蔡甸供电公司的日常保电工作，其适用于应急保供电、电力检修、抢险救灾等多场景。
1 移动储能车应用概况1.1 移动储能车应用场景移动储能车应用范围广泛，适用众多场景[4]，按是否并网，可以分为并网场景和非并网场景，并网场景主要为支撑不停电作业、重要场合保供电、平缓短时负荷等，非并网场景主要为电动汽车应急救援、户外应急保障电源等。
支撑不停电作业，随着用户对供电可靠性要求的不断提高，电网企业在正常检修和故障抢修中使用不停电作业的频次越来越高，当前网架情况、设备水平等还不允许所有检修和抢修都能通过负荷转供的方法保证不停电，目前常常使用应急发电车进行临时供电[5-6]。以某市为例，2021 年，正常检修和故障抢修涉及停电2 272 次，使用应急发电车发电机保供电1 151 次，超过一半。对停电情况深入分析，发现绝大多数停电情况停电时间较短，停电时间1 h 以下的停电情况占总数的73.63%。缺供电量在100 kWh 以下的1 224 次，占比53.87%，500 kWh 以下的1 794 次，占比78.96%，可见，以现有移动储能车容量能满足大部分停电情况。
重要场合保供电，在一些重要的场合，需要保证电力供应不中断，如重大会议、重要考试、重大赛事、演出等。重要活动期间，供电企业会制定保供电方案，对设备进行巡检，同时派员工值守待命，重要用户均为双电源供电，理论上出现断电的概率极低，但供电企业仍会派出发电车作为备用电源，发电车容量根据负荷大小而定[7]。以某市为例，据不完全统计，2021 年举办重大会议592 次，重要考试31 次，由于疫情原因，赛事、演出基本全部取消，由此可见，保供电需求市场较大。
平缓短时负荷，不同用户负荷特性不一，部分用户负荷存在高峰期，会出现配变重载（负荷超过配变容量的80%）的情况，影响供电可靠性，部分用户高峰期时间较短，如炒茶季部分炒茶用户[8]。此时，对配变进行扩容成本较高，且会降低设备利用率[9]。利用移动储能车，在负荷高峰时段供电，平缓短时负荷，是解决该问题的有效手段。以某市为例，2021 年共有894台配变出现重载情况，其中199 台重载配变负荷顶峰是由于炒茶引起的。
电动汽车应急救援，随着交通领域“双碳”进程的加快，电动汽车技术的不断成熟，电动汽车的渗透率不断提高。根据公安部数据显示，截至2022 年6 月底，全国机动车保有量达4.06 亿辆，其中新能源汽车保有量达1 001 万辆，占汽车总量的3.23%，上半年新注册登记新能源汽车220.9 万辆，同比增长100.26%，创历史新高。与电动汽车快速发展相比，电动汽车维修、应急救援等配套服务发展滞后，目前，只有少数公司能够提供紧急救援服务，且多为自有品牌汽车提供服务，存在应急救援不成体系、服务水平参差不齐、应急设备标准不统一、远距离救援不及时等问题，利用移动储能车为电动汽车提供应急救援，空闲时可作为临时充电桩使用，是解决上述问题的有效思路。
户外应急保障电源，移动储能车可为山野露营基地、越野探险、摄影垂钓、高空作业等户外活动和作业供电，目前国外应用较多，随着国内户外活动爱好者地增多，相关市场也在不断扩大。另外，移动储能车还可以用于洪灾抢险、移动医疗防疫等应急备灾场景[10]。
1.2 移动储能车和柴油发电车对比现阶段，供电公司在不停电作业、重要场合保供电往往使用柴油发电车，柴油发电车的优势是供电时间较长，但与之相比，移动储能车具有安全性高、污染小、无噪声、响应快、环保、供电电压和频率波动低等优点。按浙江省电价、柴油价格计算，移动储能车度电成本约为0.5 元/kWh，低于柴油发电车的3 元/kWh。
2 移动储能车成本收益模型2.1 移动储能车成本分析移动储能系统车的成本是指在移动储能的寿命周期内，购置、运行、维护、回收等过程中发生的或可能发生的一切直接的、间接的费用总和[11-12]。
表1 移动储能车与柴油发电车对比表
2.1.1 购置成本
式中：Ccar为车身购置成本；Cbat为储能系统成本。现阶段不同厂家制造能力不同，价格差异较大，而客户需求多样，需要不同配置的储能车，一般通过定制的方式购买。其中500 kWh 以下一般为整车，500 kWh 以上配置由于电池重量较大，需要采用半挂的方式，价格较高且需根据实际情况确定。
2.1.2 更新置换成本
式中：Ce为单位容量电池成本；α 为储能电池成本年均下降比例；k为更换次数；l为电池平均寿命；Wbat为储能系统容量。
2.1.3 运营成本
式中：Coil为年油耗成本；Cins为年车船使用税和保险费；Cop为运维费；Cman为人工费，包括司机和操作人员；Cw为年电费成本；CM为由第三方主体运营时的管理成本。
2.2 移动储能车收益分析本文以第三方主体运营的模式分析移动储能车收益，即由第三方公司购买，租给供电公司、用户、电动汽车主等使用，该模式下移动储能车的主要收益来源为租赁费和供电收益，并网场景中主要为租赁费，非并网场景中为租赁费和供电收益[13-14]。
每年租赁费为：
式中：N为每年租赁次数；pr为租赁价格（元/工日）。
每年供电收益为：
式中：pe为供电单价；μ 为单次放电比例，理论上单次放电量不超过储能系统容量。
根据技术经济理论，按项目经济效益评价方法对移动储能车的经济效益进行评估，主要指标有净现值、投资回收期、内部收益率，计算方式如下所示：
2.2.1 净现值
式中：NPV 为净现值；CI为第t年的现金流入额；CO为第t年的现金流出额；n表示项目计算周期；表示折现率；λ 为残值率。NPV 是评价项目可行性的最基础指标，NPV 大于0，方案可行，且NPV 越大，说明方案收益越高。
2.2.2 动态投资回收期
式中：At为年净收益。
2.2.3 内部收益率
IRR 是投资项目本身的投资回报率，是计算期末项目累计净现值等于零时的折现率，反映了工程项目对投资支出的恢复能力，其值越高，方案的经济性越好。
3 案例分析3.1 移动储能车经济技术参数以浙江省某市为例，通过市场调研，搜集到四种常见规格移动储能车购车价格，如表2 所示，车辆购置费根据功率和容量不同，价格不同。移动储能车使用柴油作为动力能源，百公里油耗从12～40 L 不等，每年的保险费按购车价的1%，运维费按购车价的5%计算。移动储能车在使用时需要司机1 名，操作人员2 名，按浙江省工资水平计算，人力成本约20 万/年，每辆车共需60 万/年，经济技术参数如表3 所示。
表2 各规格移动储能车车价和油耗
表3 移动储能车经济技术参数
3.2 并网场景下经济效益由于在并网和非并网场景中，移动储能车的服务对象不同，收益模式也不同，本文分别分析并网和非并网场景下的经济效益。并网场景下服务对象为供电企业，单次作业时间长，单次供电量不确定，保供电场景中可能未实际供电[15]，因此，移动储能车的收益主要为租赁收益，租金参考柴油发电车收费标准，额定功率为100 kW、250 kW、500 kW、1 000 kW 的柴油发电车租金分别约为6 500 元/工日、7 500 元/工日、8 500 元/工日、12 500 元/工日，在合理调度下，移动储能车能得到充分利用，一年按200 个工日计算，平均每次来回行驶路程按60 km 计算。四种常见规格移动储能车经济效益如表4 所示。
表4 并网场景下常见规格移动储能车经济效益
由此可见，四种常见规格移动储能车净现值均大于0，均可实现收益。其中，随着储能容量变小，内部收益率越高，动态回收期越短，收益越高，容量为100 kWh的移动储能车收益最高，原因为在租金差异不是很大的基础上，容量小的移动储能车各项成本较低，且体积较小，行动灵活，能适应大部分并网场景的需求。
3.3 非并网场景下经济效益国内移动储能车在户外活动中的需求还不多，因此，非并网场景下本文主要考虑为电动汽车提供应急救援，闲暇时作为移动充电桩为电动汽车充电[16]。目前市场上电动汽车的救援价格为480 元/次，其中280 元为服务费，200 元为充电电费，一般为电动汽车充10 度电；公共充电桩的充电价格在1.0～2.0 元/kWh。假设在合理调度下，移动储能车能得到充分利用，年救援次数按2 400 次计算，作为临时充电桩时电池电量能被全部用完一次。四种常见规格移动储能车经济效益如表5 所示。
表5 非并网场景下常见规格移动储能车经济效益
四种常见规格移动储能车净现值大于0 的有100 kWh、250 kWh，即能实现盈利，且随着容量的增大，收益越差，500 kWh、1 000 kWh 两种容量的移动储能车将出现亏损。原因主要为容量大的移动储能车成本较大，而电动汽车应急救援所需电量较少，能满足车辆到维修点即可，小容量的移动储能车优势较大。
4 结语移动储能车具有可移动、环保、便捷等优势，在智能电网、电动汽车、户外活动等领域已逐渐崭露头角，在支撑不停电作业、重要场合保供电、平缓短时负荷、电动汽车应急救援等场景下，移动储能车具有明确的收益模式，当前成本下，小容量的移动储能车灵活便捷，车体购置运行成本较低，经济效益较高，500 kWh容量以下的移动储能车具有较为理想的收益率，但小容量储能系统会制约移动储能车的应用范围，如难以支撑部分停电负荷较大的检修作业。
随着储能技术的发展，储能能量密度进一步提高、成本进一步下降，移动储能车的应用范围和经济效益将进一步扩大，无论是“双碳”目标的实现，还是新型电力系统的构建，移动储能车作为储能的一种新型应用模式，都将发挥不可替代的作用。
