Стоимость хранения киловатт-часа (LCOS) для промышленного накопителя: как посчитать по шагам и с чем сравнивать

Цена накопителя в расчёте на киловатт-час ёмкости ничего не говорит о выгоде: покупатель платит за ёмкость, а экономит на энергии, которую система отдала за все годы работы. Поэтому сравнивают стоимость каждого отданного киловатт-часа — LCOS — с разницей цен энергии или с платой за мощность, которую накопитель снимает. Ниже полный расчёт для условного шкафа на 215 кВт·ч с ходом по шагам.

Что такое LCOS и зачем он предприятию

LCOS (levelized cost of storage) — приведённая стоимость хранения: сколько стоит один киловатт-час, который накопитель отдал потребителю за весь срок службы. Это не цена в прайсе. Две системы с одинаковой ценой за кВт·ч ёмкости могут давать разную стоимость отданной энергии: одна делает 250 циклов в год и служит 12 лет, другая простаивает по полгода или теряет ёмкость быстрее. Краткое определение LCOS есть в разделе про LFP-технологию; здесь — полный расчёт для предприятия, а не для дома.

Формула в общем виде:

LCOS = (вложения + эксплуатация за срок) ÷ (энергия, отданная за срок)

Знаменатель считают от номинала с поправками: отданная энергия = номинал × глубина разряда × циклов в год × число лет × средняя доля ёмкости с учётом деградации × КПД цикла. Все множители ниже разобраны по очереди.

Шаг 1. Знаменатель: сколько энергии накопитель реально отдаст

Возьмём условную систему. Все цифры — условные, подставьте свои из паспорта и из расчёта нагрузки:

• номинал 215 кВт·ч;
• рабочая глубина разряда 90 %;
• 250 циклов в год — по одному на рабочий день;
• срок оценки 12 лет;
• средняя ёмкость за срок 87 % от начальной: падает от 100 % до примерно 75 %, среднее около 87 %;
• КПД цикла 92 % (точное значение — в паспорте изделия).

Считаем по шагам: 215 × 0,9 = 193,5 кВт·ч за цикл при полной ёмкости; × 250 = 48 375 кВт·ч в год; × 12 = 580 500 кВт·ч за срок; × 0,87 = 505 035 кВт·ч с учётом деградации; × 0,92 ≈ 464 600 кВт·ч с учётом КПД. Итого около 465 МВт·ч отданной энергии. Это знаменатель.

Шаг 2. Числитель: что входит в затраты

В числитель попадает всё, что вы платите за систему, а не только оборудование:

• оборудование — батарейные модули, преобразователь, шкаф или контейнер;
• монтаж, подключение, пусконаладка, проект и согласования;
• сервис и плановое обслуживание за весь срок;
• собственное потребление системы: охлаждение, BMS, преобразователь на холостом ходу — это энергия, которую вы оплачиваете, но не получаете, подробнее в материале «Собственное потребление промышленного накопителя»;
• страхование и возможная замена узлов, если срок службы системы длиннее срока службы отдельных компонентов.

Эксплуатационные статьи за десять лет разобраны отдельно в материале «Расходы на накопитель за 10 лет». Здесь используем условные суммы: вложения под ключ 86 000 у. е. (условно 400 у. е. на кВт·ч ёмкости вместе с монтажом) и эксплуатация за 12 лет 10 000 у. е. Итого 96 000 у. е. Цены условные, реальные цифры дадут предложения поставщиков по вашему техническому заданию, о том, как его составить, — в разборе «Техническое задание на промышленный накопитель».

Шаг 3. Результат и его чувствительность

LCOS = 96 000 ÷ 464 600 ≈ 0,21 у. е. за отданный кВт·ч. Это без дисконтирования денег во времени: для аккуратного инвестиционного расчёта финансисты предприятия применяют свою ставку, но для сравнения вариантов между собой простая форма достаточна.

Теперь посмотрим, как результат зависит от допущений при тех же затратах:

Для варианта в 10 лет затраты на эксплуатацию тоже короче, но порядок величин остаётся тем же. Вывод из таблицы простой: главный рычаг — число полезных циклов в год. Накопитель, который работает каждый день, стоит киловатт-час заметно дешевле, чем тот, что используется вполовину.

Почему один цикл в день — главное ограничение

У предприятия с одним циклом в сутки и 250 рабочими днями использованная доля ресурса невелика. Ресурс LFP в циклах (порядка 6000 до 70–80 % ёмкости, точное значение — в паспорте) за 12 лет не вырабатывается: при 250 циклах в год это 3000 циклов. Значит, срок службы ограничивает не число циклов, а календарное старение: батарея стареет и при простое. Его разбор — в материале «Календарное старение LFP-накопителя». Практический смысл: «вырабатывать» запас циклов дополнительной работой выгодно, если у этой работы есть цена: например, второй цикл в сутки при двух смежных разницах тарифов или резервирование нагрузки.

Если эксплуатировать накопитель реже, LCOS растёт обратно пропорционально числу циклов. Чтобы не обманываться, стоимость цикла полезно сопоставить и с другими химиями: сравнение со свинцом в цифрах — в материале «Свинец или LFP: стоимость цикла».

С чем сравнивать LCOS

LCOS сам по себе — только себестоимость. Выгоду показывает его сравнение с тем, что вы получаете взамен. Для предприятия сценариев три.

Арбитраж тарифных зон

Накопитель заряжается в зоне с дешёвой энергией и отдаёт в дорогой. Прибыль с одного отданного кВт·ч = цена дорогой зоны − цена дешёвой зоны ÷ КПД − LCOS. Деление на КПД учитывает, что на один отданный киловатт-час нужно купить больше. Пример с условными ценами: дорогая зона 0,20 у. е., дешёвая 0,08 у. е., КПД 0,92. Закупка на отданный кВт·ч: 0,08 ÷ 0,92 ≈ 0,087. Разница 0,20 − 0,087 = 0,113 у. е. меньше LCOS 0,21. Арбитраж в такой постановке не окупается: каждый отданный киловатт-час приносит убыток около 0,10 у. е. Окупить арбитраж может только очень большая разница зон, а действующие тарифы для юридических лиц сверяйте по договору с энергоснабжающей организацией.

Снижение платы за мощность

При двухставочном тарифе предприятие платит за заявленную или максимальную мощность. Накопитель, который срезает пик на несколько часов в месяц, экономит именно на ставке за мощность, а не на энергии. Здесь LCOS — не главный показатель: оплачивается киловатт мощности, а не киловатт-час, поэтому вторым важным числом становится мощность преобразователя и надёжность срабатывания в нужные часы.

Резерв и защита от отключений

Если накопитель нужен как резерв, его ценность — в избежанных потерях от простоя, а не в киловатт-часах. Тогда LCOS служит только справкой, а сравнивать надо с альтернативами: генератором, ИБП и потерями от остановки.

Частые вопросы

Можно ли считать LCOS без дисконтирования?

Для сравнения вариантов между собой — да. Для решения об инвестиции финансовый отдел применяет принятую на предприятии ставку, и результат получится выше.

Что делать, если срок службы в паспорте больше 12 лет?

Закладывайте срок, под который вы готовы дать финансирование и который покрыт гарантией на остаточную ёмкость. Заявленный срок без гарантии — не основание для расчёта.

Нужно ли учитывать остаточную стоимость?

Можно, если есть реальный рынок для бывших в употреблении модулей. Для консервативной оценки её принимают равной нулю.

Одинаков ли LCOS для дома и предприятия?

Метод один, но у дома другие тарифы и меньше циклов с выгодой, а у предприятия добавляется плата за мощность. Поэтому сравнивать их цифры напрямую нельзя.

Короткий вывод

LCOS — это затраты за срок, делённые на энергию, которую накопитель реально отдал. Для условной системы на 215 кВт·ч при 250 циклах в год и 12 годах получается около 0,21 у. е. за кВт·ч, и это значение сильно зависит от числа циклов. Сравнивайте его с разницей тарифных зон, с экономией на плате за мощность или с потерями от простоя. Если выгода на один киловатт-час меньше LCOS, арбитраж не окупится, и нужен другой сценарий: пик или резерв.