车网协同还需迈过“几道坎”?

  • 2020-06-28
  • John Dowson

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“电动汽车目前难以满足调频所需的性能要求,无论是参与调频的经济性或是技术可行性,还有提升空间。”在日前中国电动汽车百人会线上举办的“中国电动汽车和电网协同路线图研究”发布会上,世界资源研究所高级研究员薛露露表示,今年是车网协同发展的分水岭,电网企业对推动车网协同从无到有、从0到1,发挥了重要的推动作用,未来随着车网协同商业模式的成熟,会有更多主体参与到车网协同的试点中。

(文丨本报记者 卢奇秀)

电动汽车的快速增长给电网负荷带来挑战

截至今年5月,我国新能源汽车保有量超过410万辆。随着电动汽车规模化的快速增长,目前电动汽车无序的充电方式——即随时、随地与随机的充电,容易导致大量电动汽车在电网负荷高峰时段集中充电, 进而给发电、输电、配电系统带来挑战

会上中国电动汽车百人会与世界资源研究所联合发布的《新能源汽车如何更好地接入电网:中国电动汽车与电网协同的路线图与政策建议》系列报告(以下简称报告),对电动汽车的增长与电网负荷进行了测算。报告显示,当城市新能源汽车保有量增长加速(2035年城市新能源汽车保有量超过300万辆,2050年超过450万辆),且快充占比相对较高时,电网峰值负荷的增幅在极端情况下可能使部分地区的电源装机容量、输电线路容量出现缺口。

但值得注意的是,与常规负荷不同, 电动汽车负荷具有高度的灵活和可调节性。除了作为灵活负荷,电动汽车还可以作为储能设施进行放电。一方面,够节省全社会与电网企业在发电侧、输配电侧扩容的投资成本;另一方面,电动汽车车主与负荷集成商也能通过提供与电网协同的服务获得收益,降低电动汽车的全生命周期成本,促进电动汽车的应用推广。

目前,电动汽车可以通过有序充电和双向充放电(V2X)两种方式,实现与电网协同。简单来讲,有序充电是在满足电动汽车充电和出行需求的前提下,运用经济措施或智能控制方式,调节电动汽车充电的时序与功率。双向充放电,是将电动汽车视作储能设施,当电网负荷过高时,由电动汽车向电网馈电,当电网负荷过低时,用电动汽车存储过剩的发电量。

今年国网电动试点10万个有序充电桩

据不完全统计, 目前我国有超过10个车网协同试点,包括国家电网在郑州龙源世纪家园小区、北京西八里社区、南京北苑之星小区等地开展的有序充电延缓配网扩容试点,特来电在青岛特锐德工业园进行的光储充项目试点。

“‘十四五’期间,国网电动规划的有序充电和V2G项目量级比较大。”国网电动储能云平台事业部总经理王明才透露, 今年国网电动计划在居民小区建设10万个支持有序充电的充电桩,以解决电动汽车用户报装难、充电难问题。与此同时,国网电动年内还将建设2000个V2G充电桩,在实现调峰的基础上,进一步在调频方面进行技术验证。

车网协同成功推广离不开可靠的商业模式。《报告》测算,住宅小区有序充电投资额在200万元左右,平摊至每个充电终端,成本增幅约为2000元/桩。车网双向协同的成本相对更高,不仅涉及车、桩、网的成本投入,还包括动力电池衰减的隐性成本,考虑各项附加成本,平摊到每个充电终端,成本增加2500元/桩。

据了解,国家电网人济大厦V2B项目是国内探索电动汽车双向充放电的试点,该试点由5个交直流双向充放电桩组成,功率范围从7kW到150kW不等,参与车型为比亚迪e6-400纯电动汽车,项目总投资约270万元。

“目前支持有序充电的设备需要在充电桩侧安装能源路由器,而能源路由器还处于研发阶段,没有进入规模化量产,当下的成本比较高。”薛露露进一步表示, 未来随着有序充电不断推广,成本会呈现逐年快速下降的趋势

《报告》认为,近期来看,电动汽车以有序充电方式参与局部削峰填谷,利用峰谷电价差“套利”,具有更可观的经济性。长远来看,随着电力市场改革释放更多红利以及动力电池成本下降、寿命提升,电动汽车可以发挥分布式电源的作用,结合微电网、虚拟电厂等试点平台,以双向充放电方式提供调频、现货电力平衡等服务,并争取在2030年前形成具有示范意义的模式。

还不具备条件,难以一蹴而就

在中国电动汽车充电基础设施促进联盟主任张帆看来,有序充电是一个系统工程、长期工程,涉及到整车、电池、互联网、大数据、金融支付等多个领域,其技术标准、产品研发制造,施工建设、安全运维等方面还不具备条件, 有序充电要一步步发展,难以一蹴而就。“当电动汽车保有量达到千万级、上亿级别的时候,有序充电和V2G技术产生的社会价值和经济价值将十分巨大,到那时候电动汽车不仅仅是出行的消费品,而是我国能源保障体系里不可或缺的重要一环。”

薛露露进一步表示, 目前电动汽车与电网协同在各个技术环节均存在阻碍,包括配电网侧对智能配电网的软硬件升级改造,V2X对动力电池侧电池衰减的影响,以及“车-桩-网”信息交互的通信协议有待完善。

《报告》指出,要实现车网协同的经济潜力,电价政策、电力市场制度以及车-桩-网充电标准仍需细化,包括形成针对电动汽车的峰谷电价机制、提供设备改造及运营相关的补贴;明确电动汽车在定位上是否属于分布式发电系统、是否可以虚拟电厂身份参与各类电力市场;鼓励整车厂或充电设备制造商在生产中提供软件更新接口支持有序充电;修订车-桩间通讯协议与系统要求,制定桩-网间通讯协议与系统要求,以支持车网协同的各类应用。

对于车-桩充电标准问题,王明才透露,国家电网已联合中电联,制定了V2G标准,预计明年年底会推出。“目前,国内几个主机厂已经就该标准的讨论稿达成一致意见。V2G车型都已经陆续研制,并且推动上市。”

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