建議:把電動車作為儲能系統的末梢,調蓄電力供應,節能環保增收_風聞
guan_15723040491364-2021-10-10 21:53
【本文由“暗影”推薦,來自《新能源車步子太大,需要充電樁速度跟上,不易解決》評論區,標題為暗影添加】
新能源車的能源供應問題,和燃油車的能源供應應該是不同的範式。依靠加油站轉功能的方式可行性不大。
燃油車能源供應可以形象地概括為集中式供能範式,就是煉油廠—加油站—汽車。新能源車中,適用這一範式的,恐怕只有氫燃料電池車,制氫站—加氫站—車輛。究其原因,燃油和氫氣的製備運輸保管都需要專業化的設施設備,集中度越高越好,只有面向終端用户的加油站需要適當鋪開,也不是越多越好,有個成本問題。而且作為化學燃料,補能方便,平均每輛車三五分鐘時間。
其他新能源車,尤其是當前主流的鋰離子電池車,最合理的是依託現有電網和停車體系,走分佈式能源供應的路子,把停車和補能相融合。快速充電站只能作為補充,難以成為主流。另外,未來還可以考慮進一步發揮電動車強大的儲能功能,為供電系統提供削峯填谷調蓄。
根據個人經驗,一個五口之家,每年生活用電約4000度(集中供暖區域,不含冬季取暖耗電)。家用電動車平均能耗約百公里16-20度,按20度算,按平均每輛車每年行駛里程20000公里算,每年耗電4000度,約等於生活用電消耗量。
展望未來,按全國户均一輛電動車計算,相當於在現有全國生活用電的基礎上翻一倍,即可滿足電動車總能耗。我國年發電總量中,工業用電是大頭,約佔四分之三,城鄉用電中,還有市政,辦公場所等用電,最後居民生活用電是小頭,佔比一兩成,加上電動車全面普及,也就是增加了一兩成而已,遠遠不及工農業進一步發展造成的新增用電。所以電能的供應不是大問題,跨區域集中送電也不是問題,有特高壓。區域內送電問題也不太大,城鄉供電網絡擴容一直在持續升級改造。
問題在末端,主要矛盾在於汽車充電的時間與空間這兩個維度。因為單車充電時間動輒以小時記,而且快充和超級快充對電池和電網都帶來較大沖擊,因此依靠少數充電站,主要運用快充方式,是不合適的。應該推動儘可能普及末端充電設施,如果社區、單位和商場等主要停車場所的充電樁滲透率能夠適度領先於電動車的普及率,問題就能基本解決。
問題是,這麼多末端充電設施,以及配套的電網建設的成本由誰來負擔?這就要計算收益。成本要和收益掛鈎,才符合經濟社會運行規律,才有可持續性。收益有兩點,一是經濟效益,二是社會和生態效益。狹義的經濟效益就是電力分銷收益。社會和生態效益包括城市污染下降,石油依存度下降,燃油供應各環節事故率降低,等等。這些效益主要是國家和社會層面的,不足以對電力系統帶來直接的足夠的激勵。
還有一種潛在的收益,就是新能源車普及後,其與生俱來的龐大的儲能能力,具有強大的削峯填谷的潛能。電力供應充裕乃至過剩時,用電動車充電儲能;電力供應不足時,用電動車放電供能。以平均每輛車充放電功率5千瓦記,如果一座大型城市電動車保有量為200萬輛,則最大調蓄能力為1000萬千瓦,相當於一個超大型水電站的發電功率,或者10台最先進的百萬千瓦火力發電機組的發電功率。這個調蓄潛力是非常可觀的。假設全國電動車保有量為2億台,則總調蓄能力為10億千瓦,相當於100座白鶴灘水電站的發電功率,或者1000台火力發電機組。即使只發揮一部分潛力,也很難得了。
考慮到家用汽車日均行駛時間也就是2小時左右,如果能普及終端充電設施,保障電動車非行駛時間都能接入電網,則完全可以採用智能算法,配合智能柔性電網建設,用電高峯時,電動車以較高價格向電網售電賺錢,用電低谷時,電動車以較低價格從電網花錢買電。這樣,車主用電成本大大降低,電網無償增加了龐大的分佈式蓄電池,大大提高電網的穩定性。龐大的分佈式電動車充放電系統,降低了少部分線路短時間超級快充的電力負荷,充分盤活了城區有限的現有停車空間資源。
我們知道,電力系統在供給側,風力發電,太陽能發電,潮汐發電等新能源的固有短板在於穩定性差,存在晝夜週期性波動。在需求側,一方面需要保證足夠的穩定性,另一方面也存在晝夜週期性波動。而且,供給側和需求側的週期不同步。例如,晚上6點到10點,是生活用電和市政用電高峯,但是這個時段太陽能發電基本為零。上午10點到下午4點,是太陽能發電高峯,而這個時段生活用電和市政用電很少。現有的電網,供給側和需求側實時鏈接,供電過剩和不足都會造成衝擊。如果把數量龐大的電動車接入電網作為緩衝,就像長江上的眾多水庫和洞庭湖、鄱陽湖一樣,具備了強大的調蓄能力。再加上分時錯峯上下班的安排,使任何時刻都有較大比例的電動車接入電網,這個調蓄能力就有了更大的保障。
如果能夠全面建設柔性電網,分時段設定電動車充電電價和放電電價,期間的差價甚至能夠對沖掉很大一部分電車用電成本。比如,假設一天之內道路行駛50公里,用電10度;用電高峯售電10度,售價0.6元/度,收入6元;低谷時段充電20度,電價0.3元/度,支出6元。收支相抵,沒有花錢,但是多出來的10度電,剛好用於通勤,相當於路上跑的50公里沒有花錢。