5月22-24日,由充電樁網、充換電百人會、光儲充換產業聯盟聯合主辦的2024第三屆中國國際充電樁及換電站展覽會、2024第十屆中國國際電動汽車充換電產業大會在上海汽車會展中心盛大舉辦。本屆大會以“聚焦高質量·引領新發展”為主題,集“展覽展示+主論壇+11場分論壇+新品發布+品牌評選”為一體。
5月23日,「車網互動」專場論壇聚焦“創新、協調、綠色、開放、共享”作為車網互動標準化的理念,深入探討如何通過技術創新、市場管理,推動車網互動標準化,助力打造互利協同的充換電產業高質量發展生態。蔚來汽車能源產品高級專家 譚卓輝博士以《車網互動實踐及展望》為主題進行演講。
機遇
在分論壇的設置上,11大專場論壇緊緊圍繞充換電產業的熱點話題展開,涵蓋車樁可信認證、新品發布、超充技術、區域運營、車網互動、社區充電、市場趨勢等多個方面,從技術創新到市場應用進行全方位探討,引領政府部門、專家學者及充換電上下游企業高層等2000+參會代表,一同探討充換電產業的無限機遇。
5月23日,「車網互動」專場論壇聚焦“創新、協調、綠色、開放、共享”作為車網互動標準化的理念,深入探討如何通過技術創新、市場管理,推動車網互動標準化,助力打造互利協同的充換電產業高質量發展生態。蔚來汽車能源產品高級專家 譚卓輝博士以《車網互動實踐及展望》為主題進行演講。
演講整理
譚卓輝表示,電網互動和車網互動這兩個概念在行業內外的理解有所不同。一般情況下,媒體和學術界對電網互動的看法各異,但從專業角度來看,電網互動更關注的是源荷協同的新型電力系統。
他指出,關于電動汽車存在許多爭議,特別是車網互動。回歸本源來看,中國目前的發電量幾乎是美國的兩倍,比聯合國在2010年預測時間提前了約13-14年。
在此大背景下,中國作為工業大國,如何解決能源安全問題成為一個重要趨勢。另一個趨勢是隨著電動汽車的快速普及,新銷售車型的滲透率已經超過50%,電力是否足夠供應這些電動汽車。
根據國內趨勢,周孝信院士指出,本世紀中葉中國新能源發電占比要超過50%,目前和這個目標還有相當一段距離。
過去二十年里,風能和太陽能在中國高速發展,滲透率已達到百分之十幾,使中國成為世界領先的新能源發電國家。在這種情況下,2050年實現這一宏偉目標還有從理論和工程角度看,仍存在很多的挑戰。
(1)挑戰一:新能源發電時間尺度和空間尺度的不平衡
他強調,大量的太陽能和風能接入會帶來嚴重的電網穩定性問題。根據圖示,展示了國內東北地區在冬季晚間風力強勁,而白天風力較弱,這導致風電接納能力出現缺口。
該圖展示了光伏發展迅速的地區,如德國、歐洲以及中國山東,開始出現負電價的現象。從過去的“鴨子曲線”變成了“峽谷曲線”,趨勢十分明顯。
過去的高速發展導致新能源發電中心集中在三北地區,水電發電中心集中在西南和湖北,而用電負荷中心則位于東南沿海、京津冀,用電負荷中心遠離發電中心,需要通過因而建設特高壓電網是電網發展的重要一環。
電力系統中的能量通常是即發即用的,而前述兩種供需不平衡會給電力系統穩定帶來極大的困難。因為新能源發電的不確定性需要電力系統提供更多的調控資源(調峰調頻),使得新能源接入成本迅速提升。要解決這個問題,電網需要從依賴發電(源)側調控的傳統電力系統,進化到源荷協同的新型電力系統。電網互動的重點不應只停留在“地球一小時”關燈的環保浪漫主義上,而是切實地提供技術手段來應對這種時間和空間的不平衡。
(2)挑戰二:電動汽車
隨著電動汽車的普及,電力供應是否充足成為一個大眾心里一個疑惑。但實際上雖然中國能源相對短缺,即便2030年電動汽車保有量將達到1億輛這個級別,電動汽車總用電量在全國總用電量中占比并不高。根據估算,6000多萬輛車的年用電量相當于2019年風電發電量。而最近目前風電和光伏發電量已經占全國總發電量的15%,滿足2030年的電力需求沒有疑問。
盡管總電力供應沒有太大問題,但充電焦慮依然存在,這主要來源于配電網建設和電動汽車發展速度的不匹配。同樣可以概括為區域不平衡和時間不平衡。
區域不平衡,例如老舊小區電力容量不足,供電半徑過長,,特別是中心城區增容非常困難。而在新城區新建小區由于有預先規劃,無論家充或是公共補能點建設,都順暢很多。
另一個問題是時間不平衡,電動汽車會加劇晚高峰負荷。以上海電網這個受端電網為例,晚高峰用電問題是電網的重要關注點,如果車主回家后立即充電,沒有很好的預約充電機制,晚高峰會明顯加強,需要更多電網設備投入。
通過典型換電站和充電站的數據對比發現,換電站一天的負荷是相對平穩。而充電站負荷因個人行為不同更加隨機化,這會加劇了電網的峰谷差,導致設備投資浪費。此外,大量的充電設備的接入,還存在著更加細節電能質量的問題,如電網的諧波、電壓等問題。
他闡述道,在新能源發電和新能源用電的雙重壓力下,新能源接入越多,電網的架構就會越發薄弱,包括備用電力成本、電力峰值需求成本、聚合成本、并網成本在內的接入成本不斷增加,。而且這種成本增長并非以線性增長,而是會加速增長。
機遇
盡管新能源在車網互動領域面臨著諸多困境,但其機遇也不可忽視。他表示,電動汽車動力電池的總量是不可忽視的。預計到2030年電動汽車保有量將達到1億,每輛車的電池容量可達到50-80度電,甚至更高。若每輛車有20%的電量可與電網互動,這將為電網提供巨大的調控資源。此外,由于新能源汽車普遍使用IOT技術,聚合成本比傳統儲能相對要低。
他分析認為,在車網互動中,成本和確定性是關鍵因素。電網需要的是可以變現的確定性,用來進行調峰和調頻等輔助服務。,未來認為若能將分散的電動汽車資源聚合起來,會極大發展空間,從而促進新型電力系統的發展。
具體到蔚來汽車在電網互動的實踐,蔚來從零部件到模塊、充電樁、換電站、電網,乃至整個系統設計均有涉獵。其主要目標有兩個:一是將這些分散的資源整合成一個協調一致的系統,以便更好地服務于電網;二是降低整合的成本。因此,蔚來能源致力于提供低成本且可以高效調度的電網互動資源及相應的技術產品,積極參與到新型電力系統的建設中。
舉幾個例子說明:
1、在華北京津冀地區,蔚來將50個換電站和充電樁整合,向華北電力提供了20MW的可調負荷,并獲得收益。
2、自前年起,蔚來和華能合作,在浙江省啟動了國內首個市場化的虛擬電廠接入項目,使用全省的換電站進行調度。即使是單向的換電站也能參與虛擬電廠的運行,通過控制換電站負荷,實現了5-10秒級的功率控制。
3、今年,蔚來在武漢地區的服務區部署了雙向換電站,使用了自研的液冷雙向高效率模塊,并結合光儲充換一體化技術,實現臺區下的能量管理。而北京通州宋莊的雙向換電站也已上線,并計劃參與到調頻和調峰服務中。
4、在德邁科科技園工商業場景,蔚來安裝了10根雙向充電樁,幫助園區實現系統需量控制及峰谷套利,每天提供約300度電的放電,投資回報期少于兩年。此外,蔚來能源還為合肥個人用戶打造了家用雙向解決方案,通過峰谷套利實現了大幅的電費節省。
蔚來能源將通過電網互動創新產品技術的持續投入,提升用戶體驗,探索新的商業模式,為電網互動和新型電力系統的建設貢獻一分力量。