中科院院士欧阳明高:将来一辆电动车就是电网的一个微型储能站

当前光伏、风电等新能源发电技术比较成熟,发电成本也明显降低,已具备大规模推广条件,但新能源发电具有波动性、间歇性、随机性,必须与储能结合才能担当能源供应主力。以纯电动车为代表的新能源汽车可以成为我国规模大、成本低、安全性高的短周期分布式储能系统,为破解新能源发展瓶颈提供了契机。

中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高认为,以锂离子电池为代表的纯电动车,将在新能源电力存储中发挥重要作用。将来一辆电动车,就是电网的一个微型储能站。

有数据预计,2040年中国电动车保有量将达到3亿辆,如果以每辆车电池容量平均65千瓦时计算,全国车载储能容量约为200亿千瓦时,这与当前我国每天消费总电量基本相当。可以说,电动车正在改变人类能源利用方式,推动新能源革命的到来。

未来,电池还将呈现需求大幅上升与成本显著下降趋势。我国目前电池产能只有1亿千瓦时,预计到2025年,中国前五家锂离子电池企业总产能将超过10亿千瓦时。同时,锂离子电池系统成本将快速下降。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线年,磷酸铁锂电池系统成本将降至0.5元/瓦时,循环寿命将达到5000~10000次。

欧阳明高分析,将可再生能源发电与电动车动力电池系统结合,进行车网互动,能够构建起新型智慧电力系统。

车网互动是指车辆既能从电网充电,又能给电网放电,实现双向互联。开展车网互动的重要原因是其可以对电网需求曲线进行削峰填谷,减小负荷需求功率。当电动车处于停放状态,其电池将成为待开发的配电网“充电宝”,把海量的“充电宝”通过物联网技术连接到智能聚合平台,形成一个虚拟大负荷。这个虚拟大负荷又可以通过能源互联网以及人工智能技术进行优化调控,在用电低谷时给电动车充电,在用电高峰时电动车给电网放电,并且进一步与未来新能源发电特性匹配,减小电网增容压力。

这是一种规模大、成本低、安全性高的分布式储能技术,被认为是新型智慧电力系统的重要组成部分。随着电动车数量增加和市场机制的完善,其商业化可实施性正在不断优化。欧盟、美国、日本等国家和地区已开展了多个车网互动项目。在我国,车网互动技术和市场发展还处于起步阶段。

要实现车网互动,需要充电基础设施。电动车充电基础设施是关键的车网能量互动端口。充电基础设施根据充电速度、停放属性进行划分,可分为慢充—停充复合型和快充—即充即走型。其中慢充—停充复合型兼备充电和停车功能,主要应用于居民区、公司单位和公交物流车等停车充电一体化设施。在这一方式下,车辆停放时间长、入网数量大,电动车具有参与大电网负荷调节的巨大潜力。

目前我国也开展了车网互动试点,国家电网公司在北京中再大厦和人济大厦开展了电动车与商业建筑互动以及电动车与电网互动服务的示范运行。目前,全国已有15个省市建设了42个车网互动项目、609个车网互动终端,共有近4000台电动车参与过车网互动。

虽然国内车网互动项目尚处于示范阶段,但欧阳明高认为,随着电动车数量的增加和车网互动成本的下降,车网互动有望在未来的新型智慧电力系统中发挥更大作用。根据《节能与新能源汽车技术路线》,未来充电基础设施建设将得到快速发展,预计2030年和2035年慢充桩数量将分别达到7000万台和1.5亿台。在这一基础上,建设能与电网实现能量双向流动的双向互动充电桩能够为实现车网互动打下基础。

第一,加快建设新能源基础设施,尤其要挖掘公共建筑的巨大潜力,加快工作单位停车场具有车网互动功能的慢充直流双向桩建设。光伏与车用电池是一对最佳电源组合,建议加快屋顶光伏建设,并推动建筑直流电气化改造,加快分布式微网系统发展。

第二,建议有条件的城市开展电力体制改革试点,加快城市内配电网和用户侧微网的市场化改革。学习上海和深圳经验,建设市级能源互联网和基于家用电动车分布式能源系统的虚拟电厂资源整合平台,在用电高峰时段削平电网负荷、用电低谷时段帮助电网提升负荷。

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