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智慧能源與車網(wǎng)互動(dòng)的充電問題

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智慧能源與車網(wǎng)互動(dòng)的充電問題

發(fā)布日期:2022-01-24 作者:轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)擊:

一、 超快充電問題

當(dāng)下,充電不如加油快。十一長假,很多用戶抱怨電動(dòng)車變成了“電動(dòng)爹”。其實(shí)高功率型動(dòng)力電池是可以像加油一樣超快充電的,但其比能量低,無法滿足長續(xù)航要求。現(xiàn)在長續(xù)航電動(dòng)汽車越來越多,裝的都是強(qiáng)調(diào)高比能量的能量型動(dòng)力電池,要想超快充電不太容易。


比如350千瓦超快充電,5分鐘充接近30度電,要解決的問題有不少:充電倍率太大,電池受不了;充電電流太大,車受不了;充電功率太大,電網(wǎng)受不了。為此,電池本身要具備快充能力,即比較高的峰值充電倍率。車載電氣系統(tǒng)的電壓要提高,增加到800伏以便在超大功率充電時(shí)減小總充電電流。最好采用儲(chǔ)能電池放電以達(dá)到350千瓦的高功率以減輕電網(wǎng)負(fù)荷,這樣才能便于超快充電。

這中間最難的還是動(dòng)力電池本身快充潛力的發(fā)揮。充電過程最容易發(fā)生安全事故,主要原因是快充導(dǎo)致鋰枝晶造成內(nèi)短路。為此,除了需要開發(fā)無析鋰的快充技術(shù)外,還要選擇超快充電區(qū)間和幅度,研究表明比較合適的是在電量低到一半以下,5分鐘充1/3的電量,而不是充滿,充滿會(huì)遇到安全、壽命、發(fā)熱等很多問題,得不償失。

超快充電應(yīng)當(dāng)主要用在高速公路應(yīng)急補(bǔ)電。比如現(xiàn)在續(xù)航五六百公里的車,5分鐘充1/3電量就是200公里,這是比較科學(xué)合理的。此外,還要考慮全氣候,冬天要加熱,夏天要散熱。所以,必須還要配備快速加熱、快速冷卻??焖偌訜岈F(xiàn)在可以做到每分鐘最高升溫7接近8攝氏度。夏天還要加大強(qiáng)制冷卻功率。清華團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出滿足上述要求的超快技術(shù),與殼牌合作在加油站已經(jīng)建設(shè)了幾個(gè)超快充電示范站進(jìn)行試驗(yàn)考核。中國電力聯(lián)合會(huì)制定的超級(jí)快充標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始公開征求意見。

基于儲(chǔ)能電池放電的超級(jí)快充,其儲(chǔ)能電池從哪兒來?一是直接帶儲(chǔ)能的充電站,但成本偏高。二是跟換電結(jié)合。因?yàn)閾Q電本身有很多電池備用,可以做儲(chǔ)能電池。商用車快速換電趨勢已經(jīng)非常明顯,工信部已經(jīng)在全國進(jìn)行換電試點(diǎn),總的來看,目前高出勤率、重型載荷、短途運(yùn)輸?shù)目ㄜ嚫銚Q電是最火的,比如礦區(qū)、建筑工地、鋼鐵廠、港口等等,這是首先要進(jìn)行的,將來逐步擴(kuò)展到城市和高速公路。

快速充電和快速換電相結(jié)合,卡車快充換轎車快充,換電備用電池給轎車快充,將是一個(gè)優(yōu)勢互補(bǔ)資源共享的解決方案。而且這種快充快換站的使用與原先燃油車加油的習(xí)慣和頻率、及位置很接近。大能源企業(yè)非常適合在加油站建設(shè)快充、快換耦合站。同時(shí),快換的電池實(shí)施租賃,能源企業(yè)開電池銀行。對(duì)大能源企業(yè)來講,這也是轉(zhuǎn)型的一個(gè)非常好的方向?,F(xiàn)在的充電企業(yè)會(huì)面臨新的競爭壓力。

二、慢充與車網(wǎng)互動(dòng)

據(jù)統(tǒng)計(jì),目前家用電動(dòng)汽車充電量75%是通過慢充獲得。隨著電動(dòng)車數(shù)量快速增加,慢充會(huì)給電力負(fù)荷帶來很大壓力。北京現(xiàn)在已經(jīng)有40萬輛電動(dòng)汽車,而且使用頻率大大高于燃油車,每天上下班車流里至少有20%是電動(dòng)汽車,很快就會(huì)到30%、40%。下班回家都充電,電力系統(tǒng)受不了,深圳等地已經(jīng)出現(xiàn)這個(gè)問題。所以,無序充電時(shí)代即將結(jié)束,之后會(huì)進(jìn)入有序充電階段,有后臺(tái)來管理充電,通過電價(jià)機(jī)制把充電調(diào)整到電力負(fù)荷低谷區(qū)間?,F(xiàn)在深圳已經(jīng)開始做示范。

管理充電的信息網(wǎng)會(huì)智能調(diào)度電網(wǎng)的充電能量,能源互聯(lián)網(wǎng)的雛形就出現(xiàn)了,這是一件大事。有序充電還是單向的能量流動(dòng),控制什么時(shí)候充。再進(jìn)一步發(fā)展就是雙向,電動(dòng)汽車電池會(huì)既充電又放電。比如,電動(dòng)汽車與建筑或者房屋連接構(gòu)成一個(gè)能源系統(tǒng),電動(dòng)車作為儲(chǔ)能裝置可以給建筑供電。隨著向可再生能源轉(zhuǎn)型,風(fēng)電光伏發(fā)電波動(dòng)大,電多的時(shí)候先儲(chǔ)儲(chǔ)存一部分,沒電的時(shí)候再放出,儲(chǔ)能的作用會(huì)很大,電價(jià)差也會(huì)越來越大,電動(dòng)汽車作為儲(chǔ)能裝置的價(jià)值就會(huì)發(fā)揮出來。

若2025年電動(dòng)汽車的電池容量超過20億千瓦時(shí),2040年有3億輛電動(dòng)車,一輛車平均65度電,就是差不多200億度電,這是我國今天全社會(huì)一天消費(fèi)的總電量。這一巨大儲(chǔ)能系統(tǒng)將產(chǎn)生巨大的碳減排潛力,初步計(jì)算可以高達(dá)10~20億噸,數(shù)量十分驚人,還需要碳排放計(jì)算專家的確認(rèn)。

總之,電動(dòng)汽車儲(chǔ)能的潛力極大,會(huì)是一個(gè)巨大的藍(lán)海市場?,F(xiàn)在,各級(jí)政府都在面向雙碳目標(biāo)進(jìn)行碳減排。其中最重要的途徑之一就是基于電動(dòng)汽車的智慧能源,包括光伏、動(dòng)力電池、充放電裝置、家用電器連成網(wǎng),一個(gè)小區(qū)、一個(gè)單位、 一個(gè)社區(qū)可以形成一個(gè)個(gè)微電網(wǎng),一個(gè)行政區(qū)有許多微電網(wǎng)聯(lián)起來變成區(qū)域電網(wǎng)。最后形成整個(gè)城市的 智慧能源,成為綠色智慧城市的重要組成部分。

電動(dòng)汽車是分散、移動(dòng)、隨機(jī)使用的、充電裝置也不是到處都有,這種理想的結(jié)果如何實(shí)現(xiàn)?首先,慢充設(shè)施要大普及。慢充今后的規(guī)劃是每輛車至少有一個(gè)充電樁,最好有兩個(gè),工作單位和家里各一個(gè)。最終理想的狀態(tài)是車停下來就接入電網(wǎng),才能形成儲(chǔ)能和電網(wǎng)互動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)。

以電動(dòng)汽車為核心的電池儲(chǔ)能和光、儲(chǔ)、充一體化的智慧能源系統(tǒng)很快就會(huì)在全國逐步展開。估計(jì)在2025年之前主要是有序充電,2025年到2030年會(huì)發(fā)展出跟建筑和微網(wǎng)互動(dòng)。2030年之后會(huì)與配電網(wǎng)互動(dòng)。從系統(tǒng)分級(jí)看,底層是充放電硬件設(shè)施,中層是大量的電動(dòng)汽車儲(chǔ)能和微網(wǎng)聚合商,上層是政府介入的調(diào)度管理平臺(tái),有區(qū)級(jí)、城市級(jí),省級(jí)和國家級(jí)的國家電網(wǎng)總調(diào)度。

以可再生能源為主體的電力系統(tǒng)特征將會(huì)是分布式、市場化為主。國家電力改革基本政策是兩頭放開,管住中間,即只管電網(wǎng),把用戶端和發(fā)電端放開,建設(shè)全國統(tǒng)一的電力市場。電動(dòng)汽車充放電也會(huì)是一個(gè)市場,充電、放電就跟股票的買入和賣出一樣,電價(jià)低就充,電價(jià)高就賣。通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)波動(dòng)性風(fēng)電與光伏等可再生能源的自動(dòng)調(diào)節(jié)與平衡,這是未來綠色智能城市的美好愿景。



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