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智慧能源與車網互動的充電問題

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智慧能源與車網互動的充電問題

發(fā)布日期：2022-01-24 作者：轉載于網絡 點擊：

一、 超快充電問題

當下，充電不如加油快。十一長假，很多用戶抱怨電動車變成了“電動爹”。其實高功率型動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?，F在長續(xù)航電動汽車越來越多，裝的都是強調高比能量的能量型動力電池，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減小總充電電流。最好采用儲能電池放電以達到350千瓦的高功率以減輕電網負荷，這樣才能便于超快充電。

這中間最難的還是動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，主要原因是快充導致鋰枝晶造成內短路。為此，除了需要開發(fā)無析鋰的快充技術外，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，充滿會遇到安全、壽命、發(fā)熱等很多問題，得不償失。

超快充電應當主要用在高速公路應急補電。比如現在續(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。快速加熱現在可以做到每分鐘最高升溫7接近8攝氏度。夏天還要加大強制冷卻功率。清華團隊已經開發(fā)出滿足上述要求的超快技術，與殼牌合作在加油站已經建設了幾個超快充電示范站進行試驗考核。中國電力聯合會制定的超級快充標準已經開始公開征求意見。

基于儲能電池放電的超級快充，其儲能電池從哪兒來？一是直接帶儲能的充電站，但成本偏高。二是跟換電結合。因為換電本身有很多電池備用，可以做儲能電池。商用車快速換電趨勢已經非常明顯，工信部已經在全國進行換電試點，總的來看，目前高出勤率、重型載荷、短途運輸的卡車搞換電是最火的，比如礦區(qū)、建筑工地、鋼鐵廠、港口等等，這是首先要進行的，將來逐步擴展到城市和高速公路。

快速充電和快速換電相結合，卡車快充換轎車快充，換電備用電池給轎車快充，將是一個優(yōu)勢互補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快充、快換耦合站。同時，快換的電池實施租賃，能源企業(yè)開電池銀行。對大能源企業(yè)來講，這也是轉型的一個非常好的方向?，F在的充電企業(yè)會面臨新的競爭壓力。

二、慢充與車網互動

據統(tǒng)計，目前家用電動汽車充電量75%是通過慢充獲得。隨著電動車數量快速增加，慢充會給電力負荷帶來很大壓力。北京現在已經有40萬輛電動汽車，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%是電動汽車，很快就會到30%、40%。下班回家都充電，電力系統(tǒng)受不了，深圳等地已經出現這個問題。所以，無序充電時代即將結束，之后會進入有序充電階段，有后臺來管理充電，通過電價機制把充電調整到電力負荷低谷區(qū)間?，F在深圳已經開始做示范。

管理充電的信息網會智能調度電網的充電能量，能源互聯網的雛形就出現了，這是一件大事。有序充電還是單向的能量流動，控制什么時候充。再進一步發(fā)展就是雙向，電動汽車電池會既充電又放電。比如，電動汽車與建筑或者房屋連接構成一個能源系統(tǒng)，電動車作為儲能裝置可以給建筑供電。隨著向可再生能源轉型，風電光伏發(fā)電波動大，電多的時候先儲儲存一部分，沒電的時候再放出，儲能的作用會很大，電價差也會越來越大，電動汽車作為儲能裝置的價值就會發(fā)揮出來。

若2025年電動汽車的電池容量超過20億千瓦時，2040年有3億輛電動車，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一天消費的總電量。這一巨大儲能系統(tǒng)將產生巨大的碳減排潛力，初步計算可以高達10~20億噸，數量十分驚人，還需要碳排放計算專家的確認。

總之，電動汽車儲能的潛力極大，會是一個巨大的藍海市場。現在，各級政府都在面向雙碳目標進行碳減排。其中最重要的途徑之一就是基于電動汽車的智慧能源，包括光伏、動力電池、充放電裝置、家用電器連成網，一個小區(qū)、一個單位、 一個社區(qū)可以形成一個個微電網，一個行政區(qū)有許多微電網聯起來變成區(qū)域電網。最后形成整個城市的 智慧能源，成為綠色智慧城市的重要組成部分。

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

以電動汽車為核心的電池儲能和光、儲、充一體化的智慧能源系統(tǒng)很快就會在全國逐步展開。估計在2025年之前主要是有序充電，2025年到2030年會發(fā)展出跟建筑和微網互動。2030年之后會與配電網互動。從系統(tǒng)分級看，底層是充放電硬件設施，中層是大量的電動汽車儲能和微網聚合商，上層是政府介入的調度管理平臺，有區(qū)級、城市級，省級和國家級的國家電網總調度。

以可再生能源為主體的電力系統(tǒng)特征將會是分布式、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，把用戶端和發(fā)電端放開，建設全國統(tǒng)一的電力市場。電動汽車充放電也會是一個市場，充電、放電就跟股票的買入和賣出一樣，電價低就充，電價高就賣。通過經濟激勵手段實現對波動性風電與光伏等可再生能源的自動調節(jié)與平衡，這是未來綠色智能城市的美好愿景。



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