如何給1億輛電動車供電?電網與能源結構急需新頂層設計

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如何給1億輛電動車供電?電網與能源結構急需新頂層設計

(圖片來源:全景視覺)

經濟觀察報 記者 餘娜 「到2030年中國可能有將近1億輛電動汽車,如果1億輛電動汽車同時充電,不管是快充還是慢充,都將會給電網帶來超過10億千瓦級的負荷,而中國目前電力裝機容量總共不到20億千瓦,這是一個不可想像的挑戰」。1月12日,在2019中國電動汽車百人會論壇」上,國際能源署署長高級顧問楊雷表達了自己的擔心。

這一擔心不是毫無來由,也並未誇大其詞。「10億千瓦的負荷是中國目前所有的發電站功率之和,相當於50個三峽水電站。最主要的是這‘50個三峽電站’還是移動的,每時每刻都在變化。」國網電動汽車公司董事長江冰做了個形象的比喻。

按照規劃,到2030年,大陸電動汽車產銷將超過1500萬輛,不同級別的自動駕駛基本普及,保有量將達到8000萬輛。但顯然,在電動車發展的同時,一個大多數人沒有注意到的問題是,電動汽車將為整個能源結構帶來的深刻變化。

來自中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟的最新數據顯示,截止2018年底,全國充電基礎設施累計數量為 77.7萬台,同比增速為74.2%。其中專用樁47.7萬台,公共樁30萬台。

「大陸現有配電網負荷與電壓制式非常適合小功率慢充,應盡快使現有電動乘用車交流慢充樁做到每車必裝,成為主體供電模式,並有望在未來成為能源互聯網的終端節點。」對於充電技術難題的掣肘,中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高分析。他建議,10-15分鐘的快速充電適合用作應急手段。預計今後5-7年,新一代與儲能結合併安全可靠的快速補電技術將會出現。

對於數以億計的電動汽車充電需求將湧入電網,江冰坦言這可能將給現有電網承載能力帶來一定挑戰。「每一台電動車如果都可以充放電,那麼每一台電動車就變成了能源的使用和生產者。如果有1000台電動汽車跟電網互動,那麼以現在電網的調度應付沒有問題;但若10000台電動汽車同時跟電網互動,那目前的調度基本上會停止運轉。」

由電動汽車、儲能、智能電網所構成的移動「能源互聯網」正呼之欲出。而在這張全新的網架中,每一台電動汽車都將是一個移動的發電終端。作為能源互聯網框架重要組成之一,隨著保有量的增長,電動汽車與交通系統、能源系統耦合程度愈發加強。「能源互聯網提高的是什麼?一方面是提高電能的發電占比,減少化石能源的發電占比,另一方面是提高電能在終端的能效。對應在電動汽車上,就是看汽車的能源使用效率。」國家電網電動汽車服務公司副總經理賈俊國分析。

而在中國電動汽車百人會理事長陳清泰看來,電動汽車規模化發展需要強大的電力保障,而較大規模可再生能源則有賴於消納和存儲間歇性電能的儲電能力。兩者通過能源互聯網的銜接將產生巨大的協同互補效應。而汽車革命與能源革命協同,也將大幅度改善能源結構。

值得一提的是,作為提高電力系統柔性、可控制的核心元件,儲能對推動能源結構轉型也正發揮關鍵作用。其提供的調峰、調頻、備用以及事故響應、黑啟動等功能,不僅在可再生資源並網上,對於電動汽車作用亦十分明顯。

大量研究和實踐顯示,電動汽車充電具有在夜間用電量大,且可遠方控制的特點,對於電力系統峰谷的調節,包括電力系統控制非常有益。而主管單位國家能源局對於電動汽車參與電力系統,尤其在電網調峰上,正大力推進。「在我看來,新能源汽車特別是電動汽車將是一個可移動的用戶側儲能裝置。電動汽車積極參與電力系統,尤其在電網調峰上,具有廣闊的應用前景。」國家能源局電力司副司長趙一農坦言,「應積極引導、鼓勵電動汽車在夜間或者電網低谷期間充電,發揮其儲能作用,做到電網與新能源汽車充電雙向的友好互動。未來,電動汽車一定能在電力系統擁有一席之地。」

另據了解,為應對即將到來的「1億台電動汽車的接入」,國家電網已在車聯網系統嘗試引入「區塊鏈」技術,以助推能源互聯網的發展。

「未來的電網與電動汽車的互動,調度一定是一個智慧大腦。這就需要引進新的技術,即區塊鏈技術,即將物理世界的這些電網、電動車,通過保真映射到了虛擬世界。物理世界中,我們無法處理1億台同時互動的設備,但通過智能技術在虛擬世界可以做到。」江冰表示。

據其透露,國家電網電動汽車公司為此已經設立了中國第一個能源區塊鏈實驗室,而1.0的產品已經研究成功,但尚未做到模塊化。「現在V2G在技術上已沒有任何障礙,在我們的實驗室、示範站可以做到。唯一需要的是政府電價政策。下一步如何上網,以及與電網調度如何互動。」江冰坦言。

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