智慧能源與車網(wǎng)互動的充電問題

發(fā)布日期：2022-01-24 作者：轉(zhuǎn)載于網(wǎng)絡(luò) 點擊：

一、超快充電問題

當(dāng)下，充電不如加油快。十一長假，很多用戶抱怨電動車變成了“電動爹”。其實高功率型動力電池是可以像加油一樣超快充電的，但其比能量低，無法滿足長續(xù)航要求?，F(xiàn)在長續(xù)航電動汽車越來越多，裝的都是強調(diào)高比能量的能量型動力電池，要想超快充電不太容易。

比如350千瓦超快充電，5分鐘充接近30度電，要解決的問題有不少：充電倍率太大，電池受不了；充電電流太大，車受不了；充電功率太大，電網(wǎng)受不了。為此，電池本身要具備快充能力，即比較高的峰值充電倍率。車載電氣系統(tǒng)的電壓要提高，增加到800伏以便在超大功率充電時減小總充電電流。最好采用儲能電池放電以達(dá)到350千瓦的高功率以減輕電網(wǎng)負(fù)荷，這樣才能便于超快充電。

這中間最難的還是動力電池本身快充潛力的發(fā)揮。充電過程最容易發(fā)生安全事故，主要原因是快充導(dǎo)致鋰枝晶造成內(nèi)短路。為此，除了需要開發(fā)無析鋰的快充技術(shù)外，還要選擇超快充電區(qū)間和幅度，研究表明比較合適的是在電量低到一半以下，5分鐘充1/3的電量，而不是充滿，充滿會遇到安全、壽命、發(fā)熱等很多問題，得不償失。

超快充電應(yīng)當(dāng)主要用在高速公路應(yīng)急補電。比如現(xiàn)在續(xù)航五六百公里的車，5分鐘充1/3電量就是200公里，這是比較科學(xué)合理的。此外，還要考慮全氣候，冬天要加熱，夏天要散熱。所以，必須還要配備快速加熱、快速冷卻?？焖偌訜岈F(xiàn)在可以做到每分鐘最高升溫7接近8攝氏度。夏天還要加大強制冷卻功率。清華團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出滿足上述要求的超快技術(shù)，與殼牌合作在加油站已經(jīng)建設(shè)了幾個超快充電示范站進(jìn)行試驗考核。中國電力聯(lián)合會制定的超級快充標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)開始公開征求意見。

基于儲能電池放電的超級快充，其儲能電池從哪兒來？一是直接帶儲能的充電站，但成本偏高。二是跟換電結(jié)合。因為換電本身有很多電池備用，可以做儲能電池。商用車快速換電趨勢已經(jīng)非常明顯，工信部已經(jīng)在全國進(jìn)行換電試點，總的來看，目前高出勤率、重型載荷、短途運輸?shù)目ㄜ嚫銚Q電是最火的，比如礦區(qū)、建筑工地、鋼鐵廠、港口等等，這是首先要進(jìn)行的，將來逐步擴展到城市和高速公路。

快速充電和快速換電相結(jié)合，卡車快充換轎車快充，換電備用電池給轎車快充，將是一個優(yōu)勢互補資源共享的解決方案。而且這種快充快換站的使用與原先燃油車加油的習(xí)慣和頻率、及位置很接近。大能源企業(yè)非常適合在加油站建設(shè)快充、快換耦合站。同時，快換的電池實施租賃，能源企業(yè)開電池銀行。對大能源企業(yè)來講，這也是轉(zhuǎn)型的一個非常好的方向?，F(xiàn)在的充電企業(yè)會面臨新的競爭壓力。

二、慢充與車網(wǎng)互動

據(jù)統(tǒng)計，目前家用電動汽車充電量75%是通過慢充獲得。隨著電動車數(shù)量快速增加，慢充會給電力負(fù)荷帶來很大壓力。北京現(xiàn)在已經(jīng)有40萬輛電動汽車，而且使用頻率大大高于燃油車，每天上下班車流里至少有20%是電動汽車，很快就會到30%、40%。下班回家都充電，電力系統(tǒng)受不了，深圳等地已經(jīng)出現(xiàn)這個問題。所以，無序充電時代即將結(jié)束，之后會進(jìn)入有序充電階段，有后臺來管理充電，通過電價機制把充電調(diào)整到電力負(fù)荷低谷區(qū)間?，F(xiàn)在深圳已經(jīng)開始做示范。

管理充電的信息網(wǎng)會智能調(diào)度電網(wǎng)的充電能量，能源互聯(lián)網(wǎng)的雛形就出現(xiàn)了，這是一件大事。有序充電還是單向的能量流動，控制什么時候充。再進(jìn)一步發(fā)展就是雙向，電動汽車電池會既充電又放電。比如，電動汽車與建筑或者房屋連接構(gòu)成一個能源系統(tǒng)，電動車作為儲能裝置可以給建筑供電。隨著向可再生能源轉(zhuǎn)型，風(fēng)電光伏發(fā)電波動大，電多的時候先儲儲存一部分，沒電的時候再放出，儲能的作用會很大，電價差也會越來越大，電動汽車作為儲能裝置的價值就會發(fā)揮出來。

若2025年電動汽車的電池容量超過20億千瓦時，2040年有3億輛電動車，一輛車平均65度電，就是差不多200億度電，這是我國今天全社會一天消費的總電量。這一巨大儲能系統(tǒng)將產(chǎn)生巨大的碳減排潛力，初步計算可以高達(dá)10~20億噸，數(shù)量十分驚人，還需要碳排放計算專家的確認(rèn)。

總之，電動汽車儲能的潛力極大，會是一個巨大的藍(lán)海市場。現(xiàn)在，各級政府都在面向雙碳目標(biāo)進(jìn)行碳減排。其中最重要的途徑之一就是基于電動汽車的智慧能源，包括光伏、動力電池、充放電裝置、家用電器連成網(wǎng)，一個小區(qū)、一個單位、一個社區(qū)可以形成一個個微電網(wǎng)，一個行政區(qū)有許多微電網(wǎng)聯(lián)起來變成區(qū)域電網(wǎng)。最后形成整個城市的智慧能源，成為綠色智慧城市的重要組成部分。

電動汽車是分散、移動、隨機使用的、充電裝置也不是到處都有，這種理想的結(jié)果如何實現(xiàn)？首先，慢充設(shè)施要大普及。慢充今后的規(guī)劃是每輛車至少有一個充電樁，最好有兩個，工作單位和家里各一個。最終理想的狀態(tài)是車停下來就接入電網(wǎng)，才能形成儲能和電網(wǎng)互動功能的實現(xiàn)。

以電動汽車為核心的電池儲能和光、儲、充一體化的智慧能源系統(tǒng)很快就會在全國逐步展開。估計在2025年之前主要是有序充電，2025年到2030年會發(fā)展出跟建筑和微網(wǎng)互動。2030年之后會與配電網(wǎng)互動。從系統(tǒng)分級看，底層是充放電硬件設(shè)施，中層是大量的電動汽車儲能和微網(wǎng)聚合商，上層是政府介入的調(diào)度管理平臺，有區(qū)級、城市級，省級和國家級的國家電網(wǎng)總調(diào)度。

以可再生能源為主體的電力系統(tǒng)特征將會是分布式、市場化為主。國家電力改革基本政策是兩頭放開，管住中間，即只管電網(wǎng)，把用戶端和發(fā)電端放開，建設(shè)全國統(tǒng)一的電力市場。電動汽車充放電也會是一個市場，充電、放電就跟股票的買入和賣出一樣，電價低就充，電價高就賣。通過經(jīng)濟(jì)激勵手段實現(xiàn)對波動性風(fēng)電與光伏等可再生能源的自動調(diào)節(jié)與平衡，這是未來綠色智能城市的美好愿景。

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