越南家庭使用锂离子SSB蓄电池自用屋顶太阳能的技术、经济和环境效率研究
2026-08-11 23:09:30
屋顶太阳能（RSP）系统对于确保电力系统安全并减轻国家电网的投资压力至关重要。越南政府停止了太阳能的FIT价格机制，并认定RSP近期的发展方案是自用能源。此外，全球目前正在开发许多利用锂电池满足自用需求、并充分利用白天多余太阳能的RSP项目。然而，越南对使用锂电池的家庭并网太阳能项目缺乏深入的技术和经济分析，因此这些项目在太阳能辐射较低的地区鲜有投资关注。本文针对不同敏感度范围对利用锂电池的自用RSP系统的技术和经济效率进行了具体分析，以明确越南三个气候特征不同地点的投资可能性。研究结果显示，头顿市（南部地区）的项目太阳能发电量最高，净现值（NPV）为2669美元，而海防市（北部地区）和平定（中部地区）的项目分别仅达到129美元和1661美元。该项目在海防、平定、头顿的回收期分别为12.4年、10.7年和9.9年。最后，典型锂电池RSP系统的实际运行结果表明，储能系统可以提高自用电量，减少家庭用电网的用电。
简介
目前，太阳能在为全球各国经济发展提供电力方面发挥着重要作用[1,2]。持续降低生产技术成本是全球太阳能增长的主要动力[3]。尽管受到后疫情限制，2022年全球太阳能光伏装机量创纪录地达到239 GW，较去年增长了45%，这得益于积极实施的环保政策[4]。此外，RSP因其能够为家庭实现自给自足，从而最大限度地减少输电带来的损失成本，因此越来越受到重视[5,6]。2022年，RSP占整个系统整体增长的49.5%，装机容量为118 GW[4]。尽管发展前景极为乐观，太阳能市场整体，尤其是RSP，仍面临许多挑战[7]，如运营条件[8]、电网容量有限[9]和储能容量[10]，这些都导致全球太阳能转型面临风险。
评估电池储能系统（BESS）的技术和经济效率对于提升RSP系统的独立性和自主性至关重要[11]。Rahmat Khezri等[12]确定了RSP和BESSS系统在电力和燃气电房的经济效率。Rojien V. Morcilla等人[13]通过考虑住宅单元的能耗和峰值需求特征，研究了具有RSP社区中BESS的适当规模。结果显示，BESS和RSP必须达到最大规模，即最大容量的125%，才能为虚拟电厂供电。C. Cristea等人[14]分析了罗马尼亚住宅区采用BESS的并网RSP系统，只有在获得补贴的情况下才能盈利。Yumna Kurdi等人[15]确定了增加BESSS在盈利性和自用RSP方面的好处。
目前，锂电池储能系统[16,17]因其经济可持续性和低环境影响而受到认可，相较于以往的传统储能技术。锂电池储能系统的投资成本正在下降[18]，为RSP和电动车[19,20]在许多国家的储能领域开辟了许多机遇。Hassan等人[21]研究了一种基于蒙特卡洛模拟，针对澳大利亚悉尼市中心家庭评估锂离子电池性能的方法。Kotub Uddin 等人[22]的研究结果显示，锂电池性能下降对英国中型家庭住宅的RSP系统经济效率有重大影响。Pereira等人[23]评估了使用锂电池为马德拉岛家庭使用RSP系统的经济效率，该岛仅允许自用模式。储能设备直到平均价格为256欧元/千瓦时（含逆变器价格）才开始盈利。Sepúlveda-Mora 等人[24]在美国商业建筑中，利用 HOMER Grid 软件支持，对基于固定比率和使用时间比（TOU）的锂离子电池储能 RSP 进行了技术经济分析。因此，延迟更换电池为RSP系统用户带来了显著的经济效益。在Nadkarni A等人[25]的研究中，分析了带有RSP的锂电池系统的性能。锂电池夏季每月可提供1.21千瓦时的电力。Carroquino等人[26]比较了锂电池与太阳能系统中铅电池的经济效率，锂电池因价格下跌成为最可行的选择。
此外，不同的天气因素和安装地点也会影响RSP系统中BESS的使用。Alessandro Rosati等人[27]分析了BESS和RSP系统在1年内对5个不同气候区及小时时间分布的运行情况。结果显示，根据自用太阳能的变异性，锂电池尺寸适合所有气候，都是值得投资的。Giulio Cerino Abdin等人[28]在RSP中比较了三个不同地点的电力储能与净计量，地理位置在RSP的发电过程中起着重要作用。Pietro Elia Campana 等人[29]研究了不同气候区对RSP中锂离子电池经济效率的影响。更高的太阳辐照值可以提高电池的运行效率及相关收入。
世界许多国家的政府也发布了支持利用BES太阳能项目开发的政策。印度电力部[30]制定了基于电价的竞争性招标政策，用于从包括ESS太阳能在内的并网可再生能源项目中采购稳定且可调度的电力。投标方可以报价与ESS合作的可再生能源项目电价。在美国[31]，政府提出了投资税收抵免（ITC）以支持使用BESS的可再生电厂。安装在太阳能或风电厂的储能设备可被视为该设施的电力资产的一部分，并可享受至少75%用于充电电池的可再生能源的税收抵免。在澳大利亚[32]，提出了可再生能源产业发展战略（REIDS），旨在通过ESS发展太阳能和风能等可再生能源产业。它支持可再生能源测试设施和商业研究领域，与政府和产业合作。
截至2022年底，越南电力系统的总装机容量约为77.8吉瓦[33]。在发电容量组合中，燃煤火电和水电持续电占最大比例，分别占比约32.5%和29%。此外，可再生能源占比约26.4%。使用家庭燃气的联合循环燃气轮机（CCGT）电厂占约9.2%。其他类型的能源如生物质能源、进口和柴油约占剩余2.9%。根据总理批准的国家电力发展计划第八号，2030年国家电力系统的总装机容量约为150.5吉瓦。最高CO2预计电力系统的排放量将高达2.54亿吨22030年。越南电力结构中可再生能源比例的增加，是电力系统运行面临的巨大挑战。因此，近年来BESS的发展一直是个难题，也关注在必要时间储能以供发电，尤其是在天气事件发生或电力系统容量突然下降时。政府还鼓励在多余太阳能电力无法供应国家电网时，开发自用太阳能系统以供负荷。
在越南，太阳能整体，尤其是RSP，在2017年至2020年间因政府的支持政策而迅速发展[34,35]。越南的太阳能装机总容量约为16.4吉瓦，位列全球太阳能装机容量前十[36]。然而，这种并网RSP的快速发展带来了许多困难[37,38]，如发电不稳定、电网过载和管理困难。RSP的FIT价格于2021年到期后，越南电力集团（EVN）[39]停止了RSP与公用电网的连接，因此RSP仅适用于自用负载容量。
过去，越南的RSP项目通过并网逆变器直接连接到公用事业电网[40,41]。由于太阳能在地区和时间不同下存在不稳定性[42]，储能太阳能系统正逐步投资于利用太阳能来满足本地负荷需求。Thanh 等人[43]分析了基于越南市场电池高昂价格，利用 RETScreen 软件，使用铅酸电池的储能系统与办公楼中无储能电池的 RSP 系统相比无储能电池的 RSP 系统，初期投资成本远高于办公楼内的 RSP 系统。此外，一些研究[44,45]也评估了在越南工业工厂使用RSP站配合BESS的有效性。
尽管全球各地的研究已证明锂电池系统与RSP的实用性和盈利能力，但越南尚未对锂电池RSP进行深入的技术和经济分析，因此这些项目投资关注度较低。此外，还需确定BESS和RSP对越南不同气候区运行的依赖，以提供技术和经济效率的具体评估依据，尤其是在太阳辐射潜力较低的地区。
本研究重点评估在越南三个典型气候区使用锂电池，且无政府政策支持的RSP在经济和财务效率。此外，RETScreen项目分析敏感性范围，显示投资成本、电价、运营维护（O&M）成本、电力产量等变化时经济指标的波动程度。此外，还评估了典型锂电池RSP系统在低太阳辐射势区域的实际运行数据，以明确储能系统在家庭负载中的自用作用。
