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国家发改委能源研究所刘坚:智慧充电蕴藏着巨大的价值潜力

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车云 2019-09-12 20:00 抢发第一评

编者按:9月11日-14日,由国务院国资委、工业和信息化部及广州市人民政府等相关部门做指导,中国机械工业集团有限公司、中国机械国际合作股份有限公司主办的第四届广州国际新能源、节能及智能汽车展览会在广州保利世贸博展览馆举办。

期间,由车云网和中国机械国际合作股份有限公司举办,电动邦联合主办的“新生态新势能——2019新能源汽车大会”于9月12日-13日在广州保利世贸博览馆三层举行。本次大会以”新生态 新势能”为主题,邀请业内重量级专家及企业大咖参会,将围绕”后补贴时代的新能源汽车生存之道”、“智能充电的大赛道”、“新能源的氢趋势”等话题分三场进行讨论,共同探讨新生态下新能源汽车的未来发展之道。

论坛期间,国家发改委能源研究所研究员刘坚以“智能充放电在电力系统的应用前景”为主题发表了演讲,以下为演讲实录。

国家发改委能源研究所研究员刘坚国家发改委能源研究所研究员刘坚

各位来宾,下午好。我是来自国家发改委能源研究所刘坚,我从能源研究角度看智能充电的价值,智能充电价值很多,服务不同的主体,如果从能源来看,可以给智能驾驶带来很大价值,同时对于车主来说,提供这样的智能充电服务,对用户来说可以降低成本,也可以提升服务。

首先我们回顾一下电动汽车与电互动发展。智能充放电应用潜力以及经济性问题。最后提一些政策建议,特别如何把电动汽车在电力系统的价值发挥出来。

首先看一下电动汽车与电网互动历程,电动汽车跟电网互动概念提出很早,上世纪80年代在美国一些高校,一些教授提出过这样的理念,然后通过电动汽车智能充电服务给电网做一些功能上的验证,到了本世纪以后,电动汽车跟电网互动的概念,更多实现了技术上的验证,包括商业模式方面的验证,特别是在电力市场建设相对比较完善的国家,像美国的部分洲,包括北欧的一些国家,电动汽车和电网互动不仅仅停留在技术研究方面,更多是商业模式的探索,特别对于这些研究,分析电动汽车参与电网互动后,对电池产生怎样的影响,对寿命会不会有额外损失,带来一部分成本。另一部分来说,如何将电动汽车和电网实现更好的衔接,获取更多电力市场方面的收益,所以商业模式探索也是最近研究非常重要的热点。

但是虽然全球研究开始很早,也有很多示范项目,但是目前来说,电动汽车与电网的互动,还是比较初始的阶段,更多是我们想到怎么样让电网给电动汽车做服务,没有想到怎么样让两者实现互动,我们分析过两个主要原因,一方面是目前电动汽车电池很贵,续航里程有限,电动汽车车主很难有积极性,利用现有技术跟电网实现互动。

另一方面,更重要的原因,目前电动汽车数量比较少,即使电动汽车能够提供电网服务价值,获取一部分收益,但是单辆车虽然有这样可行性,但是如果要想真正实现这样一种互动,需要改变我们既有的一些规则,包括价格体系和政策的设计。如果电动汽车数量很少,互动的上游政策改变是很困难的。数量问题可能是限制目前电动汽车和电网互动最主要的问题,但是最近一段时间,特别中国这两个问题都在解决,比如说我们都知道中国现在已经出现最大电动汽车市场,去年新能源汽车销量超过120万辆,今年上半年电动汽车保有量达到340万辆以上,据我们预测2030年全国电动汽车保有量会达到8千万到1亿辆规模,2050年数量可能超过4亿辆。

这不仅仅是我们研究机构预测的数据,包括汽车工业协会也有类似预测,未来电动汽车是未来大的存量市场,电动化是很大的趋势。电动汽车数量一旦多了后,与电网互动的基础就形成了。

电动汽车数量不代表真正能够实现与电网的互动衔接,很大程度上这样一个衔接效果取决于我们电动汽车车主用车行为,关键一点就是出行里程或者出行强度,这是我们2016年上海做的不同车型车主用车行为分析,对于私家车、公用车来说,出行强度比较低,50-60公里每天日均行驶里程,用车时间可能比较少。出租车方面,出行强度非常高,一天200-300公里以上,对于这部分车型,与电网互动的潜力会受到一定影响。

同样是上海不同车主、不同用户充电行为和停车行为的分析,电动私家车来说,全家在早高峰、晚高峰出行时段,停车时间概率,早晚高峰停车时间低一些,总体来说一天大部分时间是行驶状态,出租车来说,这样的情况完全相反,白天大量时间是运营状态,没有太多可能性与电网进行衔接,特别是对于出租车,用电量高了,充电时间也多。所以可调节充电空间比较小。

电动公共车和公交车,也有这种情况,电动公共车可调整程度比较大,电动公交车刚性充电需求比较大,停车时间比较短,与电网互动能力相对弱一些。

还有一些新的因素也可能影响我们未来电动汽车与电网的衔接效应,比如说自动驾驶或者共享汽车,新的商业模式或者技术的引入,比如说这是国际可再生能源署做的电辆电动车,电池容量不断提升,有一些充电或者智能充电技术不断成熟,所提供灵活性不断提升,但是后期由于更多的自动驾驶技术的普及,意味着我们每一辆车利用率,道路行驶利用率更高,用车强度更高,可调节或者与电网互动的潜力受到一定影响,特别是在一些自动驾驶技术进步比较快的情况下,到2030年后,单辆电动汽车可调整能力有所下降。早期可能电动汽车可以提供很高的灵活性价值,后期可能受到一些技术影响,不确定性很大,但是总体来说,未来电动汽车数量不断提升后,电动汽车总体对于整个电力系统带来的灵活性调节能力在不断提升。这部分调节能力用来做什么?

我这边做一个分析,这是对2030年8655万辆汽车带来灵活性调节潜力做的统计,抽水蓄能灵活性调节电量225KW/时,实际上对于我们整个能源系统,特别对于新能源的消纳有非常大的促进作用,我们研究了针对2030年15亿风能、太阳能发电中心,光伏发电和风力发电连续一周的曲线情况,冬季和夏季,连续周的情况,风能太阳能,波动性特别大,特别是日内,这部分波动性电源对于能源系统来说,消纳是很大的挑战。

电动汽车灵活性资源完全可以用到氢能消纳调节,超过1/3新能源波动性电量,都可以通过电动汽车有序充电解决,所以这部分的电动汽车的灵活性价值,不仅仅对于车主来说,可能降低一部分的用电成本,新能源消纳来说,这部分电成本是非常高的,对于电力系统来说可以引入更多清洁能源,帮助电力系统做清洁化转型。

国外经济价值分析,如果我们给电网做互动来说,可以产生怎样的收益,怎样的量测算?

在德国、美国的一些城市,如果使电动汽车通过微科技做调频,每年收益可以达到2千美元的规模,这个规模实际上是非??晒鄣那痹诩壑?,可以大幅度降低电动汽车用车成本,这是电力系统建设相对比较完善的国家。

我们政策布局,2014年的时候国家发改委最开始出现对汽车用电价格的时候,鼓励低谷充电,降低成本,去年发改委出台《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》。电动汽车现在与电网互动还是有一些障碍的,最直接的一点,用户接受度是一个问题,我们之前也给苏州做了一个调研,看当地的电动汽车车主,是否能够接受这种智能充电或者V2G的模式,虽然我们给一定经济激励,但是即使有序充电,不影响电池状态的情况下,可能也只有一半左右的私家车主可以接受这种互动的方式。

对于V2G来说,结社度更低,像出租车、物流车、公交车,接受度基本上10%甚至以下,用户接受度目前是最直接的障碍。

价值可实现性,电动汽车灵活性价值,理论上可以实现各方面的收益,包括用户定价调节、降低用电费用,参与电力现货市场,集中式新能源消纳、电力辅助服务,V2X,目前更多灵活性资源集中电力系统内,比如说发电企业或者一些储能资源,电动汽车想参与这样的游戏里,其实还是有很多政策方面的障碍。

我们更多看重潜力问题,未来电动汽车电池,有很大的能力做电网服务,获取额外收益,今年很多新的电动汽车续航里程超过500公里,对于一般车主来说,出行也就需要10万、20万公里,50万公里超过需求,所以是可以做电网充放电服务获取额外收益,比如说分析来说,2018年电动汽车开始具备这样电网互动能力,而且不会影响车主出行服务,到2025年新设的电动汽车具有超过3万千瓦时额外能力,全生命周期可以得到1.5万元收益,所以这部分的价值还是非常明显的。

电池成本不断下降,2015到2018年全球锂电池包成本下降超过50%,去年差不多接近1100块钱每千瓦时电池包成本,到2030年还有超过一半成本下降空间,430块钱每千瓦时成本,电池成本也在下降,也能帮助我们实现电动汽车车主对于电网互动更高的接受度。

我们也需要看到一些成本的问题,我们想实现电动汽车与电网的互动,需要投入一些其他的基础设施升级,包括车端升级、网端投资,我们觉得上游整体的投资或者成本来说,更多集中在网端,配电网层面,如何实现配电网对于复杂的反向逆向潮流变化,可能会对于电网的?;?、维修安排,会有一些新的挑战。

总体来说,这部分配电网升级不仅仅解决电动汽车与电网互动问题,同时解决了分布式用户侧储能价值的发挥,包括未来很多需求侧灵活性资源都需要这样配电网升级,虽然有这部分投资的问题,但是这部分投资所带来的收益更高。所以性价比是非??晒鄣?。

上面我们更多说的都是电动汽车在电网里发挥的价值水平,电动汽车智能充电还有其他衍生增加值的地方,我右边的图里面,列的电池健康度提升,客户引流,4S服务增值,包括数据挖掘可以有更多商业模式的出现,这一张图分析参与V2G车辆和不参与V2G车辆电池衰减程度对比,参与后,对电池影响有正面也有负面,不同用户结果不同,上面的图是120万电动汽车用户电池容量衰减程度,这是电池功率衰减程度,相当一部分车辆不参与V2G,电池衰减更多,参与了之后,反而有所下降。

所以对于部分车主,如果充电强度非常大,特别是放电深度特别深,放电速率特别高,可能对电池有一些负面影响,对于这部分用户,做V2G后,可能进一步延长电池寿命。现在有部分车辆出现了起火、燃烧事故,实际上电池事故,还是有一些技巧的,功率、电压,可能有一些波动,如果我们更好利用智能充电,像V2G充放电数据,可以把这些数据用作电池故障预警,潜在价值非常高。

政策方面的问题,随着看到了电动汽车与电网或者智能充电潜在价值非常高,实际上现在政策方面的障碍非常明显,像有序充电,更多问题是目前政策机制的衔接,一方面是分程电价,想更好传递电动汽车车主层面比较困难,还有如何与电动汽车响应方面,难度更大是V2G,涉及向电网反向送电,这种行为与目前电力市场里监管规则和定价体系相矛盾,所以这部分的政策置顶来说,包括如何设置电动汽车的最小接入功率和最小放电时间等等,都是有挑战的问题。

政策建议,包括战略规划、价格政策、市场机制、关键技术、质保标准等等,首先是价格政策,是不是做一个电动汽车特殊充电价格,用户群特性、软硬件基础。是不是我们可以基于这样的电动汽车特殊群体做一个针对电动汽车的充电价格,一方面更多发挥电动汽车灵活性调节的能力,让他可以更多响应电网调节需求,另一方面对于电动汽车车主而言,可以通过响应电价,使综合用电成本降低,实现双方共赢。 ? ?

这是我今天给大家介绍的内容,谢谢大家!

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2019新能源汽车产业大会议程
所属栏目: 汽车交通
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