鉅大LARGE | 點擊量：696次 | 2019年05月15日
關(guān)于規(guī)模化電動汽車與電網(wǎng)互動的思考
4月24-26日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的“電動汽車與電網(wǎng)互聯(lián)”專場，東南大學電氣工程學院電力工程系副主任、教授陳中在會上分享了主題報告《規(guī)模化電動汽車與電網(wǎng)互動的思考》，以下為演講實錄：
陳中：由我跟大家分享關(guān)于規(guī)?；妱悠嚺c電網(wǎng)互動的思考，來探討一下關(guān)于這個V2G的相關(guān)方，也就是我們對于剛剛講那么多V2G，其實大家都已經(jīng)心中有數(shù)的，真正的涉及到哪些呢？我覺得第一個關(guān)于用戶，這是相關(guān)方，把這個相關(guān)方的積極性調(diào)動起來，還有運營商電網(wǎng)，第三個在車企行業(yè)制造商等等。我們做V2G或者說做互動并不是說只考慮電網(wǎng)，或者只考慮用戶，這些都是有問題的。
對于具體的相關(guān)方，對于用戶的發(fā)展很快，運營商前幾年發(fā)展也是很快的，這幾年的建設(shè)有點放緩，對于電網(wǎng)而言V2G有兩點，第一個對于變壓器因為提供這個容量的，如果電動汽車都在充電都講了，使得電網(wǎng)承受更大的壓力，這個我們都知道。另外一個變化就是關(guān)于新能源的接入，本身隨機性比較強，接入以后對電網(wǎng)又提出了更高的要求，所以電動汽車和新能源這兩者加入了電網(wǎng)以后，對這個電動汽車的電網(wǎng)互動提出了更高的要求。國網(wǎng)公司早就意識到這一點，今年關(guān)于智慧能源服務(wù)平臺的應(yīng)用，電動汽車有序充電，被列為國網(wǎng)2019年的重點任務(wù)。
下面探討一下關(guān)于這個服務(wù)的構(gòu)想，我們覺得一個完美或者完整的電動汽車的一個充電方案與電網(wǎng)互動的方案應(yīng)該滿足以下幾個要求，第一個是基本要求，要滿足規(guī)?；妱悠嚨男枨?。第二點要克服充電不方便等待時間長，里程焦慮，安全隱患明顯，用戶體驗差等問題，這里面我們沒有提什么呢？沒有提充電時間。大家看，就是我們這邊提到的用戶等待時間，其實用戶的充電時間現(xiàn)在經(jīng)常強調(diào)30分鐘充滿，我們覺得規(guī)?；l(fā)展以后，也許等待時間是可能更關(guān)鍵的，為什么呢？我們下面會來講。
第三個就是實現(xiàn)智能化管理，用戶做到無感充電，停車下來，一插你需要不需要充電，什么時候充電，怎么充電，要讓用戶感覺不到。第二個就是這個方案第三個要求，第四個要求盡可能用較低的社會成本來滿足充電需求，各位專家為什么強調(diào)第四點，現(xiàn)在很多時候，不計成本。你十萬塊錢往那里一放買一輛車，可能車還不來，未來社會成本必須要考慮的，不可能無限制的去用這個社會資源，還有一個有利于發(fā)揮電動汽車作用，這邊的作用就是包括V2G的變化，包括其他的作用。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
所以提出了這個規(guī)模化電動汽車方案的思考，要滿足這幾大要求，對于私家車或者說我們認為對于乘用車的充電方案理想的充電方案應(yīng)該什么樣的，首先從小區(qū)里面開出來，一般認為應(yīng)該用有線慢充或者無線慢充，今天晚上停過去，明天早上開的時候這段時間，從小區(qū)里面出來以后，中間有一個要么在市內(nèi)開要么長途開，有線快充，無線快充都可以，最主要還是市內(nèi)有一個等待的充電。比如說開車碰到一個紅綠燈，一分鐘，在那個時間可不可以用更高一級的充電方式，比如說無線充電，碰到一個紅綠燈停下來充，也做的一個行徑當中的無線充電，一邊開一邊充，當然這個屬于未來性質(zhì)的肯定還是以有線為主的。
這是我們結(jié)合現(xiàn)在對未來的展望，還有就是短暫停留時間充電，比如說去一下超市，停一下去一下超市，來回五分鐘，這五分鐘只要在車位上面是不是可以進行無線充電呢？最后到了單位以后，就停車位的充電，有線慢充，這里面可以發(fā)現(xiàn)什么呢？就是說電動汽車其實它的行駛時間大概只有10%，有90%的時間都是在車位上面，為什么我們不能把這90%的時間利用起來呢？要5分鐘充滿呢？這是我們提出來的自己的思考，當然換電模式，這些需要不需要？當然需要但是我們認為在緊急充電的情況下，總有特殊情況，特殊情況去充。
對于公交車我們認為夜間有線快充充滿電，公交車等待時候的充電也提到了一個就是無線的快充，還有就是停靠站時候的充電，一路過去大概25個站，每個站大概停一分鐘，這25分鐘可以給它一個無線的快充，給它補電。還有司機休息的時候，還有就是工作當中的停車補電，那個也是有線快充，大概在30千瓦到50千瓦，這是對于公交車。對于出租車滴滴等這些高頻出行的車輛，我們覺得肯定還是它的換電模式，肯定就是起作用的，因為它是時間最寶貴的，開車也是的，就是讓出租車過來讓讓它，它的工作時間，時間就是金錢，也一樣的，我們認為換電模式，快充模式，慢充模式，不管怎么樣都是要讓出租車可以讓它快速的補滿電。
未來的電動汽車的充電方式可能包括有線快充、無線慢充、無線快充、有線慢充、快速換電等。現(xiàn)在就是無線的話，對于這個對點還有要求的，如果是無人駕駛的話那就更加智能化的，完全不用管了。下面看一下信息的互動的含義，汽車的保有量越來越大，停泊的時間越來越長，我們統(tǒng)計的就是說每天其實只有，如果平均下來只有4%的時間用于行駛，停靠時間用于96%。如果有10%的時間用于充電，就是24小時里面的10%，2.4個小時其實就可以滿足行駛需求。
我們認為規(guī)?；碾妱悠嚰尤胍院罂梢源┰诫娋W(wǎng)的調(diào)頻，這里面就是到2030年，電動汽車充電需求是電網(wǎng)的7%，最大負荷可能到12%，這個負荷對電網(wǎng)的沖擊還是比較大的，也給電網(wǎng)帶來的機遇，有新的業(yè)務(wù)出現(xiàn)的。這是調(diào)頻的能力，因為時間問題不細說了，就是告訴大家它的調(diào)頻能力大概可以占到總裝機容量的大概四分之一到五分之一，這個也是比較可觀的。備用能量這個剛剛都講過了。
對于電動汽車的儲能做了一個對比，電網(wǎng)用戶側(cè)的海量的分布式的儲能與其他的對比，它的功率比較大，能量也比較大，具有雙向的調(diào)節(jié)能力，因此它的優(yōu)點很明顯的，就是說電動汽車的這個儲能比較有優(yōu)勢，這里還有一點就是要強調(diào)就是說它的缺點也很明顯，V2G它的缺點很明顯，因為電動汽車的儲能為分布式的儲能，發(fā)揮聚合作用，需要更為復雜的系統(tǒng)性的解決方案。一個很大的容量放在那里，電動汽車千家萬戶都在使用，你怎么發(fā)揮它的儲能作用，這也是很多人一直在想的，所以我們一直認為前面講的解決方案，是一個系統(tǒng)性的解決方案，不可能說哪一家提出來怎么樣，這是一個我們針對于這個電動汽車V2G的一個思考。
還有就是儲能是電動汽車的一個自然屬性，就是說你只要有車就有儲能，它并非為儲能而專門發(fā)展電動汽車，儲能的特性是電動汽車規(guī)?；l(fā)展帶來的必然結(jié)果。電動汽車不V2G也是要帶電池的，是高級應(yīng)用，就是說很多人以前經(jīng)常講的，電動汽車我買一個車，我干嗎要有電網(wǎng)互動？是的，你可以不互動，但是有這個能力，為什么不用呢？這個是我們認為電動汽車儲能和常規(guī)的電力儲能它的一個很重要的區(qū)別。海量附加屬性需要系統(tǒng)化的解決方案。
這個我就不多說了，下面來看一下V2G你要發(fā)揮它的效果，究竟怎么發(fā)揮？究竟有哪些因素跟它相關(guān)？我們這邊整理了第一個就是用戶響應(yīng)度，這是第一個因素，第二個是電池的全生命周期，第三個車裝的連接率，第四個充電裝與運營平臺，第五個智能發(fā)展水平，第一個都是響應(yīng)你，怎么讓用戶響應(yīng)，就是電量市場的這個互動的意愿就不明顯，需要政府激勵全生命周期提高，還有車裝連機率，這個車明明可以與電網(wǎng)互動，但是這個接口沒有跟裝連，你怎么互動？如果無線充電不需要這個問題，下面有這個能量交換裝置，如果無線充電的話，它的車裝連機率比較高一點，需要用戶做這個事情，還有要雙向互動，充電可調(diào)，還有簡單充電，發(fā)展的高一點就是裝要可調(diào)，可調(diào)功率的裝并不多，就是連續(xù)可調(diào)更少一點，再往上就是雙向互動，可以充電還可以放電，裝要支持。最后一個就是智能電網(wǎng)的發(fā)展水平，就是加傳統(tǒng)的調(diào)度，未來要主動單向的協(xié)同，只充不放，還有主動配網(wǎng)加雙向的一個協(xié)同互動。
也就是說這五大因素決定了V2G它的未來的這個發(fā)展的究竟可不可以給我們大家?guī)砗锰?，這是我們設(shè)置的不同的因素下面它的這個調(diào)節(jié)能力，你這個因素越好，它的調(diào)節(jié)能力越強，這個不細說了。下面是我們針對不同階段的思考，我們認為電動汽車與電網(wǎng)互動，應(yīng)該分成四個階段，第一個階段就是無序充電，到了就充，第二階段就是被動有序，第三個階段是主動有序，第四個階段就是智能雙向。第一個階段就是無序充電，它就是車的數(shù)量比較少，基本可以滿足充電需求運營商充電這個服務(wù)體系大數(shù)據(jù)挖掘還不夠，就是說即到即充，先到先充，就是這么簡單。并且這個相關(guān)的政策還有標準比較缺乏的。
到第二階段是被動有序，為什么是被動呢？因為車多了電網(wǎng)滿足不了了，要么新建也要等的，被動有序，電動汽車數(shù)量迅速增加，這個電網(wǎng)的薄弱環(huán)節(jié)暴露了，運營商這個時候是在這個下面進行有序充電，所以我們把目前做的有序充電歸到第二階段，就是被動有序。第三階段主動有序，就是電動汽車規(guī)?；l(fā)展總量可觀，這是電網(wǎng)也在發(fā)展。通過擴容可以滿足需求的，需要通過電網(wǎng)互動，它的調(diào)度系統(tǒng)可以雙向，可以協(xié)同。還有運營商它的充電服務(wù)體系基本建立，可以響應(yīng)上級電網(wǎng)的調(diào)度能力，通過聚合電動汽車資源，參與電力批發(fā)市場。這個時候不是被動的，主動參與調(diào)節(jié)，可以從電網(wǎng)那邊拿到錢，就是運營商，通過參與互動可以從電網(wǎng)那邊拿到錢，電網(wǎng)愿意給這部分錢，因為電量多了，電網(wǎng)的投資也減小了。
真正到了第四階段是智能雙向，就是剛剛講的前面三個階段都是單向，只充不放，現(xiàn)在先不要提放，第四階段就是智能雙向充放電的時候，規(guī)模極大，運營商很成熟，可觀性強，可以參與調(diào)頻，有雙向的能力，這是智能雙向的充放電的階段。電動汽車充放電應(yīng)該分成四個階段，第一階段向第二階段的前進過程當中，第二階段還沒有做好。至于講到的在放電我們覺得在第三階段，第四階段到后面再去考慮。
這個時候就來分析各個階段可以拿到什么好處呢？第一階段無需充電，一插就充，不能拿到其他的收益，運營商就賣電，賣個服務(wù)費，電網(wǎng)就賣電給你，車企車就這么多，第一階段大家的好處都是有限的，V2G的推進工作不是那么順利，因為大家覺得做了以后對我有什么好處呢？當然各位專家從學校的角度考慮的，有什么得罪的你們不要介意，好處有限為什么要做這個事情。第二階段到被動有序階段，用戶有一定的想法要趕快充電，因為那個時候已經(jīng)限電了，要充電，有一定的好處，運營商可以保證充電業(yè)務(wù)避免受到配網(wǎng)容量的限制，可以降低購電成本，有一定的積極性，對電網(wǎng)可以降低配網(wǎng)的局部風險，可以減少或者延緩投資，有利于分布式能源的消納，有一定的積極性。車企有利于電動汽車充電，充電問題解決了，電動汽車的發(fā)展就可以更快的發(fā)展，所以在第二階段被動有序可以發(fā)現(xiàn)其實運營商和電網(wǎng)的積極性比較高的。這也是為什么我們在第二階段做的時候，經(jīng)常電網(wǎng)推動的，你不推動這個充不了的。所以看第二階段，第三階段主動有序階段，用戶參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，它的費用可以降低，運營商也可以得到好處，不僅電網(wǎng)在第二階段只是賣電，到了第三階段就是增加了它的調(diào)頻能力的就是更安全的我為什么不做呢？車企也更好的，在第三階段大家的好處都增加了，如果到了第三階段大家都有積極性，不再是電網(wǎng)主推的，當然這一切就是電動汽車規(guī)?；l(fā)展，只要你電動汽車數(shù)量不增加，一切都是空的。
到了第四階段就是比較完美的階段，用戶完全無感，還可以增加收入，也許我今天充電不要錢，賺的兩分錢，因為參與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)的，整個運營成本降低了，可靠性安全性更高的，運營商也高興，我也賺到錢的，車主愿意買車越高興，這是第四階段。所以這是我們的一個思考。最后因為時間問題簡單介紹一下相關(guān)的技術(shù)，一個就是高兼容性的設(shè)計，適應(yīng)不同發(fā)展階段還有場景，與目前的電網(wǎng)的調(diào)度系統(tǒng)，充電站的系統(tǒng)可以無縫銜接，可以滿足不同電力市場發(fā)展階段的多樣化需求，滿足用戶對充電服務(wù)的需求具備擴展性強等特點，這個架構(gòu)必須滿足這六個要求。你不滿足未來就是很難的。
下面就是充電服務(wù)特性，潛力評估還有有序充電引導，還有車網(wǎng)互動，還有一個就是無線充放電技術(shù)，這個放在最后講，因為目前無線充電技術(shù)已經(jīng)大家都很重視的，技術(shù)方面有一定的不成熟度，目前來說處于實驗室的這樣一個階段，時間有限就簡單的匯報一下我們的思考，謝謝大家！
