智慧能源與車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的充電問(wèn)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(wèn)題

當(dāng)下，充電不如加油快。十一長(zhǎng)假，很多用戶(hù)抱怨電動(dòng)車(chē)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(wú)法滿(mǎn)足長(zhǎng)續(xù)航要求?，F(xiàn)在長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)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(wèn)題有不少：充電倍率太大，電池受不了；充電電流太大，車(chē)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(chē)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(guò)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(kāi)發(fā)無(wú)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(mǎn)，充滿(mǎn)會(huì)遇到安全、壽命、發(fā)熱等很多問(wèn)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(chē)，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(kāi)發(fā)出滿(mǎn)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(guó)電力聯(lián)合會(huì)制定的超級(jí)快充標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開(kāi)始公開(kāi)征求意見(jiàn)。

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(lái)？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(chē)快速換電趨勢(shì)已經(jīng)非常明顯，工信部已經(jīng)在全國(guó)進(jìn)行換電試點(diǎn)，總的來(lái)看，目前高出勤率、重型載荷、短途運(yùn)輸?shù)目ㄜ?chē)搞換電是最火的，比如礦區(qū)、建筑工地、鋼鐵廠(chǎng)、港口等等，這是首先要進(jìn)行的，將來(lái)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(chē)快充換轎車(chē)快充，換電備用電池給轎車(chē)快充，將是一個(gè)優(yōu)勢(shì)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(chē)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(kāi)電池銀行。對(duì)大能源企業(yè)來(lái)講，這也是轉(zhuǎn)型的一個(gè)非常好的方向。現(xiàn)在的充電企業(yè)會(huì)面臨新的競(jìng)爭(zhēng)壓力。

二、慢充與車(chē)網(wǎng)互動(dòng)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前家用電動(dòng)汽車(chē)充電量75%是通過(guò)慢充獲得。隨著電動(dòng)車(chē)數(shù)量快速增加，慢充會(huì)給電力負(fù)荷帶來(lái)很大壓力。北京現(xiàn)在已經(jīng)有40萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)，而且使用頻率大大高于燃油車(chē)，每天上下班車(chē)流里至少有20%是電動(dòng)汽車(chē)，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(wèn)題。所以，無(wú)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(lái)管理充電，通過(guò)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(kāi)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(chē)電池會(huì)既充電又放電。比如，電動(dòng)汽車(chē)與建筑或者房屋連接構(gòu)成一個(gè)能源系統(tǒng)，電動(dòng)車(chē)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(méi)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(lái)越大，電動(dòng)汽車(chē)作為儲(chǔ)能裝置的價(jià)值就會(huì)發(fā)揮出來(lái)。

若2025年電動(dòng)汽車(chē)的電池容量超過(guò)20億千瓦時(shí)，2040年有3億輛電動(dòng)車(chē)，一輛車(chē)平均65度電，就是差不多200億度電，這是我國(guó)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(zhuān)家的確認(rèn)。

總之，電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能的潛力極大，會(huì)是一個(gè)巨大的藍(lán)海市場(chǎng)?，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(chē)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(lái)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(chē)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(chē)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(chē)停下來(lái)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(chē)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(guó)逐步展開(kāi)。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(chē)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(guó)家級(jí)的國(guó)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(chǎng)化為主。國(guó)家電力改革基本政策是兩頭放開(kāi)，管住中間，即只管電網(wǎng)，把用戶(hù)端和發(fā)電端放開(kāi)，建設(shè)全國(guó)統(tǒng)一的電力市場(chǎng)。電動(dòng)汽車(chē)充放電也會(huì)是一個(gè)市場(chǎng)，充電、放電就跟股票的買(mǎi)入和賣(mài)出一樣，電價(jià)低就充，電價(jià)高就賣(mài)。通過(guò)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(lái)綠色智能城市的美好愿景。