鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2019年05月13日
電動汽車與儲能:協同還是競爭?
原本同氣連枝的電動汽車與儲能產業相互滲透融合,將給行業帶來怎樣的變局?
雖然電動汽車時代早已呼嘯而來,但那些基于人工智能、無人駕駛的科幻場景仍然超出了大多數人的想象力。正如智能手機的出現一樣,沒有人能想到它會替代電腦、相機、電視、MP3成為人體的一部分。未來某一天,當電動汽車成為人們的工作助手、家庭保姆、兼職出租車,你一點也不要驚訝。
當蝴蝶煽動了翅膀,影響的不僅僅是交通出行。對能源產業而言,電動汽車帶來的“蝴蝶效應”不亞于對汽車行業的影響。
首先是對電網的沖擊,每一輛電動汽車都是一個移動能源終端,如果1萬臺電動汽車同時與電網互動,會讓半個城市的電網調度基本停止運轉。
其次,隨著電動車保有量的逐漸增加,對電能的需求將十分龐大。如果電動車消納的是以光伏、風電為主的可再生能源,將會大大推進能源消費革命的進程。
新型停車場,本身即是一個巨大的車網聯動系統。
V2G(車網互動)這一概念正是在這樣的情況下應運而生。由于電動汽車自帶儲能屬性,相當于移動的“充電寶”,電動汽車車主可以將電池儲存的電力出售給電網。這開啟了一種新的可能性,大量的電動汽車可以作為分布式儲能資源,為電網所用。如果調動得當,電動汽車不僅不會對電網造成沖擊,還可為電力系統提供調頻和削峰平谷等服務,促進清潔能源的消納。
不得不說,這是一個完美的設想。根據中關村儲能產業技術聯盟聯合發改委能源研究所聯合發布的《電動汽車儲能技術潛力及經濟性研究》報告顯示,2030年中國電動汽車保有量將超過8000萬輛,V2G理論上的儲能潛力將超過5000GWh。如此大規模的儲能資源得以利用,是否會改變儲能產業現有的發展邏輯甚至顛覆儲能行業當前的主流模式?
在5月18—5月20日舉行的“儲能國際峰會暨展覽會2019”上,屆時,來自清華大學、發改委能源研究所、國家電網、中車、特銳德、蔚來汽車、電巴新能源等企業和機構將共同探討V2G、泛在電力物聯網、充換電與梯次利用等前沿課題。
Ⅰ車網交互前夜
未來五到十年的時間,電動汽車無疑會迎來一輪高速發展周期。電動汽車的廣泛使用和動力電池技術的進步,V2G正受到越來越多的關注。
根據國網電動汽車服務有限公司的估算,2030年,電動汽車與電網互動的電量總理論潛力將超過2萬億度,互動服務每度電按5分錢計算,這將是一個超千億級的市場。
從全球來看,美國、日本、英國在V2G方面的探索仍處于試點階段,為技術的商業化做準備。中國作為全球最大的電動車市場,對V2G的探索比其它國家要更為迫切。
2018年,首個由國家層面主導的示范項目已經啟動,由工信部聯合全球環境基金(GEF)、聯合國工業發展組織(UNIDO)發起的“中國新能源汽車和可再生能源綜合應用商業化推廣”項目率先在上海、鹽城、如皋三個城市進行技術和商業化示范驗證。
眾多的電動汽車廠家、充電運營商、能源企業正在這一領域匯聚,其中國家電網走得最為靠前。作為承載國網泛在電力物聯網戰略的一部分,國網電動汽車公司已經在實驗室和示范點完成了V2G的技術驗證。
上海國際會展中心。一次巨大的車展或博覽會,未來可能匯集數千輛電動汽車。若同時充電,將對小半個城市的電網造成巨大沖擊。
盡管如此,想讓電動汽車真正參與到儲能之中并非一路坦途。
首先,要想讓大量的電動汽車與電網進行互動,目前的車、樁、網都需要升級改造。
其次,雖然國家層面有“分時電價”大政策的框架。一方面目前峰谷時段的電價價差不夠明顯,讓充電樁和電動汽車車主并沒有足夠的動力去做出改變。另一方面,受制于各種因素,價格并沒有傳遞到終端的電動汽車車主,大多數車主被迫接受的還是固定電價。
另外,動力電池的衰減也是不得不考慮的原因,V2G模式下雖然用戶可以通過差異電價帶來的收入,但能否抵消充放電次數增加導致的動力電池壽命衰減也是現實問題。
最后,車輛服務商、充電運營商、負荷集成商都是潛在的電動汽車儲能中間方,如何讓電源電網、電動汽車用戶、充電運營服務商等產業鏈條上的各個參與方獲益,還需要進一步探索。
從現實來看,目前的車與電網,幾乎沒有互動性可言。有業內人士指出,現在談V2G為時過早,先把G2V解決好。車網互動需要從單項無序(V0G)、單項有序(V1G)逐漸過渡到雙向有序(V2G)。
中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高認為,近期的車與網的協同應以功率調節為主,電池淺充淺放,以需求響應的形式參與電網的調峰,類似于電動汽車中混合動力里電池的作用。從長遠來看,隨著電動車和可再生能源規模的不斷擴大,同時進行功率和能量調節,電池會深充深放,類似于純電動汽車中電池的工作模式,電動車與分布式微網逐步構建起移動能源互聯網。
Ⅱ新的交匯點:充電站+儲能
與V2G相對應的是,儲能行業專家在幾年前提出了VEG(vehicle-energystation-grid)的概念,即在公共充電站安裝低成本、長壽命的兆瓦級儲能電池,可從電網充電存儲后,給電動汽車快速充電,同時儲能系統也可參與電網互動,用于調峰或調頻。
這是一個特殊的用戶側場景,相比V2G,VEG倡導者認為VEG有以下幾點優勢:
1.VEG要求電動汽車必須具有快充功能,但充電方式由用戶自行選擇,可以在充電站快充,也可以在停車場或家里慢充。
2.VEG這種集中儲能與供能的方式更有利于管理。
3.VEG避免了動力電池損耗,減少了車網互聯的基建成本。
2019年,新能源汽車地方補貼由汽車開始轉向充電基礎設施,補貼力度不斷加大,公共充電樁行業有望迎來新一輪的高速發展期。根據業內的判斷,在電動汽車快充市場日益升溫的情況下,尤其對公交車、出租運營車輛以及應急車輛來說,大功率直流快充已成為剛需。
來自恒大研究院的一份研究報告顯示,采用250KW及以上的大功率快充是未來的突破方向。“充電10-15分鐘、續航300公里”,許多車企、充電運營商正在發力大功率充電技術,其中特斯拉的第三代超級快充已達到250KW。
目前,中國電力企業聯合會標準化管理中心已經在北京、南京、常州等地投建大功率充電樁示范項目,為國標制定提供數據,預計2019年6月底將啟動大功率充電國標制定工作。
事實上,就車輛與充電樁技術本身之外,普及大功率快充的另外一個難點在于電網的負載問題。瞬時大功率充電會引起電網波動過大,位于高負荷區域的充電站將面臨本地配電網容量的限制,而充電站+儲能此時可以作為一種針對性的解決方案。
充電站配置儲能設施,與車載電池的潛在儲能相呼應,或可解決許多痛點。
2018年至今,位于北京的充電運營商華商三優共計進行過兩次充電站功率型儲能系統招標,共采購了53套儲能系統,這也從側面反映出國內該細分市場需求的全貌。
VEG也有自身的局限,VEG的大規模落地取決于長壽命儲能電池技術和動力電池快充技術能否有真正的突破。在電池端,電池巨頭寧德時代已給出了回應,在2018年下半年相繼推出了15分鐘的快充動力電池和磷酸鐵鋰長壽命儲能電池,但實際效果還有待驗證。
如果快充技術能在技術和標準統一方面取得新的進展,充電樁+儲能有望成為又一個蓄勢待發的行業。可以預料的是,由此衍生的充電站功率型儲能系統需求將為儲能產業鏈上的企業打開一個新世界。
Ⅲ協同還是競爭?
未來,電動汽車作為主體參與儲能還是固定式儲能作為主體配合電動汽車的發展,將讓儲能行業走向截然不同的方向。
眾所周知,電化學儲能的快速發展受益于電動汽車的帶動。根據中國能源研究會儲能專委會/中關村儲能產業技術聯盟(CNESA)的統計,與2013年相比,2018年磷酸鐵鋰電池的成本下降了70%,動力電池的超速建設為電力儲能規模化生產做好了準備。
如果V2G能夠發展起來,將對現有的儲能模式產生顛覆式影響。《電動汽車儲能技術潛力及經濟性研究》課題組的研究顯示,到2030年,電動汽車通過有序充電(SC)、車電互聯(V2G)、電池更換(BS)、退役電池儲能(RB)等方式都將實現與固定儲能相同或相似的功能,且低于同期固定電池的儲能成本。
“我們認為,快速成長的電動汽車產業是儲能成本下降的一個非常重要的驅動力,中國有非常大的電動汽車產業,且居于全球最領先地位,對儲能行業的影響沖擊力也是非常大的。”發改委能源研究所劉堅博士曾在公開場合表示。
就目前的發展階段而言,電化學儲能和V2G都需要政策的支持、技術的升級、成本的降低以及電力市場的開放。打個不恰當的比喻,就像曾經新能源領域的風電和光伏一樣,二者作為替補能源時,共同的“敵人”是火電,在成為主力電源后,彼此之間的沖突與競爭才會逐漸顯現。
正如中國電科院一位專家所說,電動汽車參與電力儲能對電網來說,完全是輕資產。如此一來,包括電網在內的大規模投資固定式電化學儲能電站真的還有必要嗎?
在5月18—20日于北京舉行的“儲能國際峰會暨展覽會2019”上,還將同期舉行“電動汽車與儲充協同”專場。屆時,各界領軍人士將對電動汽車儲能的進展態勢與發展方向,展開深度探討。會議的主要議題包括:
1.電動汽車與泛在電力物聯網
2.電動汽車V2G發展現狀與應用前景分析
3.電動汽車參與市場交易
4.電動汽車的儲能應用:換電與梯次利用
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