電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能，挑戰(zhàn)電網(wǎng)未來(lái)?

實(shí)習(xí)記者 潘秋杏

如果只看規(guī)模，中國(guó)的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)是全球第一了。不過(guò)，一旦審視成本、智能充電技術(shù)等因素，電動(dòng)汽車(chē)的電力系統(tǒng)儲(chǔ)能還處在非常初級(jí)的階段。

2018年2月，一份由美國(guó)自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)(NRDC)與國(guó)家發(fā)改委能源研究所、中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的報(bào)告預(yù)計(jì)，到2030年，全國(guó)各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)保有量有望突破一億輛，同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)本身也可以成為規(guī)模可觀且經(jīng)濟(jì)高效的儲(chǔ)能資源。其中，車(chē)電互聯(lián)( V2G)儲(chǔ)能應(yīng)用潛力最高，但其市場(chǎng)化推廣取決于電池技術(shù)進(jìn)步與成本下降速度。

電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能成本將低于同期固定電池

.通過(guò)有序充電( SC)、車(chē)電互聯(lián)(V2G)、電池更換(BS)、退役電池儲(chǔ)能( RB)四類(lèi)儲(chǔ)能方式，電動(dòng)汽車(chē)可作為分布式儲(chǔ)能，為電力系統(tǒng)提供可觀的靈活性資源，進(jìn)而有效提升電力系統(tǒng)對(duì)波動(dòng)性可再生能源的消納能力。

《電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能技術(shù)潛力及經(jīng)濟(jì)性研究》課題組的研究顯示，在四類(lèi)電動(dòng)儲(chǔ)能模式中，有序充電成本最低，但其儲(chǔ)能應(yīng)用潛力受限于車(chē)輛出行強(qiáng)度;電池更換儲(chǔ)能靈活度最高，但僅適用于特定車(chē)型;V2G儲(chǔ)能應(yīng)用潛力最高，但其市場(chǎng)化推廣取決于電池技術(shù)進(jìn)步與成本下降速度。

在V2G儲(chǔ)能模式T，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)高時(shí)，由電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能源可向電網(wǎng)饋電;而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)客運(yùn)存儲(chǔ)電網(wǎng)過(guò)剩的發(fā)電量，避免造成浪費(fèi)。

除通過(guò)有序充電參與電力需求響應(yīng)，其他各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能方式目前都涉及電池老化成本，但隨著動(dòng)力電池成本的快速下降，電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性將得到提升。

報(bào)告指出，到2030年，四類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能方式都將具有負(fù)荷側(cè)峰谷電價(jià)套利的經(jīng)濟(jì)性，且低于同期固定電池儲(chǔ)能成本。其中，電池更換和V2G模式的儲(chǔ)能均化成本最低。

對(duì)于V2G，除常規(guī)成本因素外，其實(shí)際應(yīng)用還受到電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)參與意愿的影響。不同于固定電池儲(chǔ)能，V2G車(chē)型動(dòng)力電池的綜合經(jīng)濟(jì)性和市場(chǎng)接受度受交通運(yùn)輸和電力系統(tǒng)儲(chǔ)能的共同影響。

“現(xiàn)階段相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好實(shí)現(xiàn)的是有序充電，實(shí)際上V2G能夠發(fā)展起來(lái)，對(duì)整個(gè)儲(chǔ)能模式有顛覆作用，所以我們也希望通過(guò)這些課題，去考慮未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)到底會(huì)對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能的項(xiàng)目模式有多大的顛覆作用。”中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟高級(jí)研究經(jīng)理李岱昕認(rèn)為。

電動(dòng)汽車(chē)的電力系統(tǒng)應(yīng)用價(jià)值包括提供發(fā)電容量、提供發(fā)電能量(包含減少可再生能源棄電)、提供輔助服務(wù)及避免(或延緩)輸配電投資價(jià)值。發(fā)電商、電網(wǎng)公司分別通過(guò)降低燃料/減少棄風(fēng)、減少輸配電設(shè)施投資獲得價(jià)值。在電力市場(chǎng)中，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)、充電運(yùn)營(yíng)商或充電負(fù)荷集成商是電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能服務(wù)的提供方，其產(chǎn)生的成本可通過(guò)降低容量電費(fèi)、電量電費(fèi)等方式獲得補(bǔ)償。

為了充分發(fā)掘電動(dòng)汽車(chē)的儲(chǔ)能價(jià)值，促進(jìn)價(jià)值在不同利益相關(guān)方之間的流動(dòng)，國(guó)外部分地區(qū)已開(kāi)始探索充電價(jià)格政策創(chuàng)新。

此外，國(guó)外一些電力公司推出了專(zhuān)門(mén)針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主的優(yōu)惠電價(jià)，鼓勵(lì)用戶(hù)選擇非高峰時(shí)段進(jìn)行充電，有效地控制并利用電動(dòng)汽車(chē)充電負(fù)荷。根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)( BNEF)的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)已有27家電力公司推出了“居民電動(dòng)汽車(chē)充電優(yōu)惠電價(jià)”，高峰和非高峰時(shí)段的充電電價(jià)差異最大可達(dá)8倍。此外，英國(guó)、西班牙、葡萄牙和澳大利亞的部分電力公司也開(kāi)始推出類(lèi)似服務(wù)。

其實(shí)，服務(wù)成本也包含在充電價(jià)格里。國(guó)家發(fā)改委能源研究所助理研究員劉堅(jiān)博士表示，電動(dòng)汽車(chē)的充電價(jià)格、定價(jià)機(jī)制應(yīng)該更多依賴(lài)于邊際價(jià)格，以便引導(dǎo)制定充電服務(wù)價(jià)格， “最關(guān)鍵的仍然是創(chuàng)新電動(dòng)汽車(chē)允電價(jià)格機(jī)制，特別是制定專(zhuān)門(mén)的電動(dòng)汽車(chē)充電價(jià)格，充分激發(fā)電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能潛力”。

報(bào)告建議，在將電動(dòng)汽車(chē)V2G及退役電池儲(chǔ)能納入分布式發(fā)電資源管理的同時(shí)，對(duì)參與電力需求響應(yīng)及儲(chǔ)能服務(wù)的充放電行為給予綠色證書(shū)或碳積分。

“電動(dòng)汽車(chē)?yán)鄯e的資源總量大，對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，是輕資產(chǎn)”

隨著電動(dòng)汽車(chē)的普及和電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，電動(dòng)汽車(chē)本身可成為規(guī)模可觀且經(jīng)濟(jì)高效的儲(chǔ)能資源，具有巨大儲(chǔ)能應(yīng)用港力。

2017年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量為79.4萬(wàn)輛，全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)保有量超過(guò)170萬(wàn)輛，2017年中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達(dá)到77.7萬(wàn)輛，為全球電動(dòng)汽車(chē)總銷(xiāo)量55%，是美國(guó)市場(chǎng)規(guī)模近四倍。考慮不同車(chē)型結(jié)構(gòu)及各類(lèi)車(chē)型電池容量等因素，車(chē)載動(dòng)力電池儲(chǔ)能能力接近90GWh。而截至2017年底，全國(guó)固定電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量約為389.8MW，若按半均4小時(shí)放電計(jì)算，合計(jì)儲(chǔ)能能力約1.6GWh。由此看來(lái)，車(chē)載動(dòng)力電池儲(chǔ)能能力遠(yuǎn)超過(guò)固定電化學(xué)儲(chǔ)能容量。

“我們認(rèn)為，快速成長(zhǎng)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)是儲(chǔ)能成本下降的一個(gè)非常重要的驅(qū)動(dòng)力，中國(guó)有非常大的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，且居于全球最領(lǐng)先地位，對(duì)儲(chǔ)能行業(yè)的影響沖擊力也是非常大的。”劉堅(jiān)博士在發(fā)布會(huì)上介紹說(shuō)。當(dāng)前全球新能源汽車(chē)向電動(dòng)化發(fā)展迅速。根據(jù)國(guó)際能源署統(tǒng)計(jì)，2016年全球電動(dòng)乘用車(chē)保有量超過(guò)200萬(wàn)輛。德國(guó)、英國(guó)、荷蘭、法國(guó)、挪威、印度等國(guó)及部分汽車(chē)企業(yè)更是提出燃油汽車(chē)退出目標(biāo)，為電動(dòng)汽車(chē)的持續(xù)發(fā)展?fàn)I造了有利的政策環(huán)境。

報(bào)告指出，動(dòng)力電池容量和智能充電水平是影響電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能潛力避為關(guān)鍵的兩個(gè)因素。當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池容量較有限，電池續(xù)航能力以滿(mǎn)足道路出行為主，車(chē)輛參與V2G將加速電池老化，給用戶(hù)帶來(lái)極高成本。

目前，智能充電技術(shù)不斷發(fā)展完善，為用戶(hù)提供更多便利。在國(guó)外已經(jīng)有車(chē)廠通過(guò)添加簡(jiǎn)單程序，方便用戶(hù)靈活控制充電時(shí)間。例如，特斯拉的車(chē)載屏幕可以進(jìn)行延時(shí)充電設(shè)置，在客戶(hù)輸入的時(shí)間開(kāi)始充屯，而手機(jī)可以遠(yuǎn)程終止充電，并設(shè)置允電電量。在充電設(shè)施一側(cè)，添加簡(jiǎn)單的軟件程序即可以實(shí)現(xiàn)智能充電，例如在充電APP上實(shí)時(shí)提示充電費(fèi)率的變動(dòng)并鼓勵(lì)客戶(hù)在谷時(shí)進(jìn)行充電，對(duì)于谷時(shí)充電客戶(hù)給予一定獎(jiǎng)勵(lì)等措施。

報(bào)告建議降低電動(dòng)汽車(chē)充電服務(wù)市場(chǎng)門(mén)檻，放開(kāi)住宅及辦公地點(diǎn)充電市場(chǎng)，允許公共充電服務(wù)公司通過(guò)集中建設(shè)、集中運(yùn)行的方式為私家電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)提供充電服務(wù)，為未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電行為集中引導(dǎo)奠定基礎(chǔ)。

劉堅(jiān)表示，隨著電動(dòng)汽車(chē)規(guī)模不斷提升以及電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)日益成熟，電動(dòng)汽車(chē)可依托分布式儲(chǔ)能、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)與模式創(chuàng)新，與可再生能源一起構(gòu)建新一代經(jīng)濟(jì)高效的智慧能源系統(tǒng)，帶動(dòng)中國(guó)能源工業(yè)整體變革。

“電動(dòng)汽車(chē)會(huì)形成一個(gè)洼地，因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)所累計(jì)出來(lái)的資源總量非常大，對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，是輕資產(chǎn)。”中國(guó)電科院首席技術(shù)專(zhuān)家惠東說(shuō)， “未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)可能形成50億-80億千瓦時(shí)的總體儲(chǔ)能，現(xiàn)在電網(wǎng)一天的交易為160億，也就是說(shuō)可以翹動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)交易，對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，將來(lái)投資固定儲(chǔ)能還是利用這種東西，是—個(gè)很大的問(wèn)題。”

自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)的中國(guó)區(qū)副主任游夢(mèng)娜表示，到了2030年，若電動(dòng)汽車(chē)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化，其對(duì)電網(wǎng)影響仍需進(jìn)一步分析。