鉅大LARGE | 點擊量：677次 | 2022年11月08日
電動汽車參和電力系統(tǒng)儲能的模式和影響分析
4月24-26日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的“電動汽車與電網(wǎng)互聯(lián)”專場，國家發(fā)改委能源研究所研究員劉堅博士在會上分享了主題報告《電動汽車參與電力系統(tǒng)儲能的模式與影響分析》，以下為演講實錄：
劉堅：各位來賓，下午好，非常感謝大家今天下午參加電動汽車與電網(wǎng)互聯(lián)專場，我是來自國家發(fā)改委能源研究所的劉堅。我的這個介紹內(nèi)容分為，以下幾個內(nèi)容包括電動汽車跟電網(wǎng)互動的主要幾種模式，未來與電動汽車參與儲能的這樣技術(shù)潛力多大，具體在做電動汽車儲能的具體的案例，做一些介紹。第三個問題也是介紹里面核心的問題就是目前電動汽車儲能面臨的一些具體的問題，詳細(xì)來講的話，分為三個角度來說包括目前這樣的價格問題，還有市場問題，也會提一些建議。
這個圖就是目前現(xiàn)在電動汽車的一個大的背景，因為數(shù)量仍然是議題最根本的背景，我們知道中國的這個電動汽車的產(chǎn)業(yè)，實際上是由大力驅(qū)動產(chǎn)生的，這樣的一個示范項目，然后2013年開始全國性這種購置補(bǔ)貼的這樣一個政策，然后像一些重點城市北上廣這些城市，有對電動汽車特殊的扶持政策，也是推動了產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。補(bǔ)貼大家也都知道正在逐步的推廣，引入了新的市場化模式，促進(jìn)電動汽車成本的補(bǔ)償，除了車輛本身之外，涉及到的一些其他的政策，像充電服務(wù)費，希望能夠給予這樣的一個電動用戶更加完善的這樣綜合服務(wù)的這樣一個效果。
可以看到右邊這個圖就是數(shù)量的統(tǒng)計，2018年的話已經(jīng)是年度銷量超過125萬輛，但是與國外的情況不太一樣由于國內(nèi)的政策更多的是比如說補(bǔ)貼的話，跟電動汽車?yán)m(xù)航有緊密的掛鉤的，所以基本上來講的話，就是中國的這個電動汽車總保有量里面，純電動汽車占比比較高這樣的一個結(jié)果。
再來看一下就是電池產(chǎn)量的結(jié)構(gòu)，這個圖其實想說明一個問題就是實際上目前這個電動化儲能更大一部分來自電動汽車，總的累計的電池的產(chǎn)量的一個統(tǒng)計，到2018年，總的這個電動汽車的動力電池它的累計的產(chǎn)量已經(jīng)大約達(dá)到2億千瓦時這個規(guī)模，這個就是固定式儲能的統(tǒng)計，除了鋰離子電池之外也涵蓋了一些其他的典型的電池，包括鉛酸這些的，總的裝機(jī)規(guī)模大約是1G瓦，也就是四百萬千瓦時這樣的規(guī)模。所以相比于這個動力電池的市場規(guī)模來講的話是非常小的，大約也就是2%的這樣的規(guī)模。總體來講的話，電動汽車這樣的數(shù)量規(guī)模推動了整體電池成本下降，如果電動汽車本身作為一個儲能的單元，來參與到整體的這個電力系統(tǒng)儲能來講的話，它會產(chǎn)生非常重要的戰(zhàn)略的價值，比如說我們這個圖里面把這個電動汽車和可再生能源之間進(jìn)行了一個聯(lián)系，可以幫助我們上游吸納更多的可再生能源，反過來新能源越來越多之后，里面有更多的新能源占比，可以解決目前電動汽車的爭議，中國大量還是媒電，排放水平是逐步的降低?？傮w來講他們之間的協(xié)作，通過儲能這種方式產(chǎn)生這樣的互動協(xié)作可以解決各自在發(fā)展過程當(dāng)中面臨的關(guān)鍵的問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電動汽車儲能有一些技術(shù)的條件，比如說最關(guān)鍵的就是它的電池這樣一個技術(shù)水平的提升，比如說這個圖里面我們是對最近幾年這個國內(nèi)電動汽車的它的這個電池參數(shù)進(jìn)行一個統(tǒng)計，包括像車輛的續(xù)航，平均的續(xù)航，這個成長的能效，單車的電池的容量，電池的容量密度等等，總得來講可以看到進(jìn)步的速度還是非常明顯的，像電池容量都有翻倍的提升，能量密度也有50%這樣的提升，百公里電耗有所下降，都是一個進(jìn)步的趨勢，這樣背景下可以聯(lián)系到電動車儲能的，這是一個示意圖，它的意思就是說如果這個動力電池扣除掉出行所需要的電量來講，所剩余的充放電的能力會有什么變化，這兩個技術(shù)參數(shù)就是電池的容量以及它的這個循環(huán)壽命，這兩者不停進(jìn)步使得我們新車新售出的電動汽車，就會大幅提升。根據(jù)我們測算來講的話就是去年新售的電動汽車普遍開始具有這樣的富有充放電能力的情況，這種電量會達(dá)到接近四百千瓦時這樣的概念，利用每輛車這樣的充放電能力的，去做價差的套利來講的話它的收益還是非常明顯的。
我們這里大致看一下就是電動汽車與電網(wǎng)互動的幾種典型的模式，電池更換還有這個第一類稍微有點不同，是一個單向的通過調(diào)節(jié)充電時間，去實現(xiàn)虛擬儲能的作用，后面幾種是電動汽車跟電網(wǎng)雙向驅(qū)動的模式，這個大家比較了解，不具體說了，這也是我們可能兩年前做的一個研究的，就是假設(shè)2030年有一億輛電動汽車的規(guī)模，來評估幾種儲能方式，總的儲能的這樣能力。通過V2G這樣來講的話，可以提供5T瓦時的儲能能力這樣的規(guī)模的話差不多就是4倍這樣的規(guī)模，按照8小時的放電時間，1.5億千瓦的這種資源去評估的。
我們也對比的新能源消納這樣的作用，如果風(fēng)能和太陽能裝機(jī)達(dá)到15億千瓦的話，這樣的規(guī)模可以實現(xiàn)就是3.3小時的新能源發(fā)電的連續(xù)的充電，如果平均分到每一天新能源的出力小時來講的話可以保證兩天的新能源消納的這樣的需求，也就是說未來如果我們可以充分利用電動汽車這樣的儲能資源的話，未來新能源可以通過電動汽車解決，這個圖是一個大體上面電動汽車的儲能的分布，跟電動車數(shù)量的分布非常接近的，像廣東、上海、北京，這些電動汽車比較多的地區(qū)，比較集中的地區(qū)。從這張分布來講的話，其實就會看出未來可以跟這種發(fā)電做一些結(jié)合，很大程度上面可以幫助我們實現(xiàn)這樣的一個去中心化的能源供應(yīng)體系的實現(xiàn)。這個圖是我們做的一個案例研究，針對蘇州的一個電動汽車參與電網(wǎng)運行的分析，我們預(yù)測同樣也是2030年，預(yù)測到總的大概64萬輛，參與V2G對電網(wǎng)運行產(chǎn)生的影響，左邊這個圖就是隨機(jī)充電的結(jié)果可以看到紅色的這個曲線基本上就是電動汽車它雖然在有一定的充電負(fù)荷但是更多的集中在傍晚，電動汽車隨著充電之后，使得系統(tǒng)的這樣的差進(jìn)一步會被拉大。通過電動汽車儲能這種方式實現(xiàn)一個調(diào)節(jié)的話，右邊這個圖的話可以看到還是可以起到比較明顯的這樣的作用的。特別是在凌晨和午間跟風(fēng)電太陽能發(fā)電的這樣的聯(lián)系，或者就是互動，還是有一定的這樣的技術(shù)潛力。
剛剛說的是一個技術(shù)潛力這個問題，再看一下電動汽車儲能的經(jīng)濟(jì)的這個問題，這個國外研究比較多，收集了相關(guān)的一些研究成果，上面幾類在德國美國歐洲的一些國家，他們所做的案例的研究，有部分試點項目，有一部分就是研究的一個結(jié)果，總的來講的話，我們看到如果電動汽車可以去參與一些比如說像調(diào)頻這種服務(wù)的話，它其實產(chǎn)生的這樣的價值還是非常高的，差不多每年可以超過兩千，就是比較高的情況下可以超過兩千美元。國內(nèi)也有一些案例研究，總的來講的話就是如果我們最后的歸類來講的話，電動汽車可以實現(xiàn)跟電網(wǎng)更多的分離，比如說可以把電池跟車運行可以結(jié)合的話，它的價值會更高一些，如果使用車載電池的話，V2G相對來說更低一些，采用這種單向的調(diào)節(jié)的話，它的價值可能又會更低一些，總體來講的話這樣的規(guī)律，高中低這樣的價值的排列，跟國外的情況也有比較相似的地方。
剛剛我們說到的這個就是電動汽車儲能價值的問題，剛剛說一下成本的問題，核心的成本問題就是在于它的電池充放電導(dǎo)致，你服務(wù)電網(wǎng)肯定是有額外的充放電的這樣的損失使得電池快速老化，可能會更快速的老化，會帶來這部分的成本，除了這部分成本之外，還有一些其他的成本，這里面我大致梳理了三個環(huán)節(jié)，包括電網(wǎng)側(cè)的成本，還有電網(wǎng)的成本，電網(wǎng)的成本來講的話，主要就是由于這個配電網(wǎng)升級的成本，電動汽車對這種雙向的充放電會導(dǎo)致我們這個負(fù)荷側(cè)的變化，會產(chǎn)生這樣的額外的檢修的成本，中端來講的話就是因為會有一部分成本提升，相比目前單向的話可能會有50%到100%額外的成本可以通過規(guī)?；a(chǎn)可以實現(xiàn)成本的降低，特別是現(xiàn)在很多充電裝具備了這樣雙向充電的能力，車端來講的話分兩種情況，一個就是交流車載充電機(jī)來講的話，可能會增加一部分的少量的這樣的逆變模塊還有保護(hù)回路的成本，如果反向充電的話可以簡單一些，利用現(xiàn)有的接口改變少量的這樣的保護(hù)設(shè)置就可以的。
所以總得來講，我們?nèi)绻闯杀具@樣的結(jié)構(gòu)，實際上相對比較少，使得他們成本降低，但是我們認(rèn)為實際上少量的這樣的配電網(wǎng)升級，提高能力之后，這部分的成本雖然有一部分這樣的升級的成本，但是它可以很大程度上釋放我們電動汽車這樣的一個靈活充放電的資源，還有包括像固定式的儲能，以及分布式的光伏的資源都需要這樣的過程，總的來講這部分的升級會帶來非常大的收益。其實隨著分布式的能源越來越擴(kuò)大，會有輸電成本的需要，也會大幅度的降低，實際上這部分網(wǎng)端的成本，升級所帶來的這樣的成本實際上是相當(dāng)高的。
剛剛說到了很多的理論問題，看一下實際的情況，國內(nèi)目前其實已經(jīng)有一系列的相當(dāng)多的電動汽車參與電網(wǎng)運行做充電或者儲能的這些相關(guān)的案例，我這個圖里面是后面還有一些專家包括電網(wǎng)公司包括像科研院所所做的一些實驗的項目，這個圖里面列的是一個工信部還有全球環(huán)境基金還有聯(lián)合文化組織在去年啟動的電動汽車綜合運用商業(yè)化推廣項目，也是聚焦在智能汽車的充放電的運行。它的這種示范從兩個角度展開了，當(dāng)?shù)卣容^支持這一塊的技術(shù)，另一方面來講的話，當(dāng)?shù)氐碾妱悠嚨漠a(chǎn)業(yè)也是有比較好的基礎(chǔ)。
再看一下剛剛說到很多成本還有效益的問題，現(xiàn)在一個關(guān)鍵的問題就是實際要推廣電動汽車儲能，還是面臨一些具體的障礙，障礙來講的話，其實我們首先還要看一下國外已經(jīng)有的一些研究，因為可能在IEA他們較早之前就成立了一個電動汽車V2G的工作組來分析這相關(guān)的一些包括技術(shù)包括市場包括政策方面的一些問題，它就將這個問題方面，就是將這個電動汽車儲能的問題分為兩類，一個就是V2X，V1G就是通過調(diào)節(jié)充電時間來實現(xiàn)的問題，V2X就是V2G就是一類的，車輛與建筑互聯(lián)，車輛與本地的負(fù)荷的這樣一個協(xié)同，也是可以作為這樣的V2X的這種應(yīng)用方式?？偟膩碇v其實跟V2G也是比較相似的，也有一系列的問題，從三個角度梳理的，包括實際的軟硬件的缺失還有商業(yè)模式利益相關(guān)方如何達(dá)成相關(guān)的協(xié)作的問題，還有政策方面的問題，總的來講的話，他們的這個研究的結(jié)論來講的話，就是實際上如果電動汽車就是具備的解決當(dāng)?shù)乇镜氐倪@樣一個負(fù)荷的調(diào)節(jié)來講的話，它的障礙其實比較少的，直接可以通過現(xiàn)有的信號，如果這個價格機(jī)制可以傳遞到用戶側(cè)的話，它這樣的一個商業(yè)模式實際上是比較成熟的但是問題比較大的就是如果電動汽車想去參與一些上游的這種應(yīng)用，比如說像調(diào)峰之類的可能就會存在兩大方面的問題，第一方面就是政策會存在一些門檻，作為電動汽車這樣的單元，直接參與市場會存在很多的這樣一個具體技術(shù)的量的這樣的限制。
另一方面來講的話，還是商業(yè)模式不太成熟因為就是分散的用戶來講的話，它參與這些就是比較成熟的電力市場交易來講的話，可能還是會有一些障礙。回到國內(nèi)來講的話，我們這邊其實也是可以大致梳理一下電動汽車它去做儲能可能實現(xiàn)的幾種商業(yè)模式，首先還是電價，就是說簡單來說就是峰谷電價，最開始2014年的時候，發(fā)改委出臺了這個政策，就已經(jīng)明確鼓勵電動汽車在低谷用電實現(xiàn)這樣峰谷充電，來調(diào)節(jié)峰谷，去年這個又出臺了一個創(chuàng)新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價格機(jī)制的意見，鼓勵電動汽車提供儲能服務(wù)，來通過這個峰谷價差獲得收益，有這樣的頂層的政策設(shè)計，實際上最后政策的落地還是存在一些問題，其實現(xiàn)在很多地方很多領(lǐng)域并不是能夠很好的執(zhí)行這樣的峰谷電價，很多情況下用戶其實體會不到峰谷差，沒有太多的積極性做儲能的這種服務(wù)。
第二類，就是所謂的批發(fā)市場里面的應(yīng)用，包括像現(xiàn)貨市場這些，可能就是輔助服務(wù)來講的話，其實每個地區(qū)不太一樣的，都有一些門檻，比如說對于資源它的調(diào)峰率，持續(xù)的時間都有要求的，放電時間4小時以上，調(diào)頻來講的話，可能要求更高一些，充放電時間會略低一些，總的來講的話，同時也可以看見其實類似的相關(guān)市場也一樣的，它的要求更多的在你對電動汽車來講的話，充電量的要求上面，對于這種門檻來講的話就是比較難的，無論是車輛也好還是充電場所也好，很難實現(xiàn)一個穩(wěn)定功率還有穩(wěn)定的持續(xù)放電時間的，就是與具體的地理點做接入的話，就是對標(biāo)現(xiàn)在政策要求來講的話，還是有很大的差距的。
最后一類就是需求響應(yīng)，國內(nèi)五個地方在做試點江蘇那邊的補(bǔ)償力度還是很高的，它的門檻相對來說也會低一些，但是問題就是說雖然它單位千瓦這樣的補(bǔ)償?shù)牧亢芨?，就電動汽車來講的話，單純依靠這個響應(yīng)來講的話，很難彌補(bǔ)它的這個成本的。針對很多的這方面的問題，就是我們同樣可以看一下REA它的一些具體的建議，提出了三方面的解決方式，包括技術(shù)，接受度方面的一些建議，技術(shù)方面來講的話，就是核心來講要將現(xiàn)在的電力行業(yè)還有交通車輛行業(yè)很多標(biāo)準(zhǔn)可以協(xié)同起來，電池老化一個核心的問題，就是電池的衰減要各個的利益相關(guān)方電網(wǎng)企業(yè)還有車企達(dá)成一個共識，除此之外就是剛剛說的比較多的市場機(jī)制還有監(jiān)管的問題，市場機(jī)制的問題不再多說了。社會接受度的問題，很大程度上面需要去依賴商業(yè)模式的創(chuàng)新，讓用戶可以真正體會到這樣的價值，提供這個儲能服務(wù)所能得到的這樣的收益問題。
最后來做一個總結(jié)，首先我們認(rèn)為電動汽車還是有非常大的這樣的推廣前景的，無論在市場經(jīng)濟(jì)性還是市場前景來說的話，還是認(rèn)為這個目前現(xiàn)有的充電價格需要進(jìn)一步的完善，特別要落實這個電價，確保價格可以充分的讓消費者可以認(rèn)識到，第二個環(huán)節(jié)就是電力市場本身它的輔助服務(wù)這些環(huán)節(jié)要不斷的完善，這是它一個大體的環(huán)境的問題，對于電動汽車來講的話，核心的首先還是要有一個負(fù)荷集中商，還是目前可見的比較合理的商業(yè)模式，通過這樣的第三方包括它可以更好的讓電動汽車這種用戶跟上游的電網(wǎng)可以實現(xiàn)一個銜接，里面可能有一些包括現(xiàn)在的充電運營商都可以作為一個比較好的負(fù)荷集成商這樣的主體。我們知道電動汽車剛剛知道一個非常分散，如果單點的話它的可靠性比較低，規(guī)律也比較差的，如果可以通過平臺化的管理，將分散電動汽車作為一個整體來接入的話，它的可靠性還有它的這種可預(yù)測性就會明顯的提升，類似于目前這種虛擬電場的管理方式，我認(rèn)為這種管理方式需要進(jìn)一步完善的問題，第三點就是整體的計量問題，很難直接觀測到這個電動汽車本身的充放電的行為，所以我們認(rèn)為就是中間公司也可以做一些具體的工作，讓電動汽車的充放電的負(fù)荷跟這個電秒的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個核減，可以很好的有技術(shù)儲能方式。
這個就是涉及到一些車端網(wǎng)端還有充電設(shè)施以及電池老化這方面的一些問題，這些問題可能都是要去解決實現(xiàn)電動汽車都要解決的一些問題，這是我今天給大家分享的內(nèi)容，謝謝大家！
