有效解決新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中供需協(xié)同不足——
靈活電網(wǎng)怎么建?新能源車來出力(能源轉(zhuǎn)型看中國②)
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今年8月,中國國內(nèi)新能源汽車零售量首次邁過百萬大關(guān),達(dá)到102.7萬輛。一些車主發(fā)現(xiàn),自家的新能源汽車不僅是綠色智能的代步工具,還可以賺錢。中國正在探索推廣的一項新技術(shù),可以將新能源汽車的動力電池變?yōu)閮Υ骐娔艿摹俺潆妼殹?,根?jù)電網(wǎng)需求反向給電網(wǎng)送電,車主獲得補貼收益。這就是雙向充放電(V2G)。

近年來,中國積極探索新能源汽車與電網(wǎng)雙向互動,通過充換電設(shè)施與供電網(wǎng)絡(luò)相連,發(fā)揮動力電池的靈活調(diào)節(jié)能力,建設(shè)靈活電網(wǎng)。

一邊充電一邊賺錢

在北京市西城區(qū)中國再保險中心B4停車場,有一個車網(wǎng)互動V2G示范站,配備了9臺15kW直流V2G雙向充放電樁。

每天早上,在附近上班的劉先生將自己的新能源汽車停在這里并連上V2G充電樁,進行放電操作。他的新能源汽車電池容量為52千瓦時,扣除通勤所需電量,每次放電量約30千瓦時,每千瓦時可獲得0.7元補貼?!拔蚁掳嗪罄靡归g用電低谷時段充電,白天在單位放電,一年能有4000元收入,基本覆蓋了日常出行的成本?!眲⑾壬f。

這是國內(nèi)第一個實現(xiàn)V2G商業(yè)化運營的項目,于2020年7月建成投運,依托國家電網(wǎng)智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺,引導(dǎo)新能源汽車低谷時段有序充電、高峰時段向大樓放電,降低大樓高峰用電負(fù)荷。

什么是V2G?簡單來說,就是在用電低谷、電價較低時給汽車充電,用電高峰時將多余的電反向供電給電網(wǎng),起到“削峰填谷”的作用。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會副秘書長劉永東對記者表示,V2G是將新能源汽車作為一種可移動的儲能單元,通過雙向充電技術(shù),實現(xiàn)新能源汽車與電網(wǎng)之間的能量交換。

這一技術(shù)有效緩解了電網(wǎng)的供需矛盾,提高了能源利用效率,也通過“峰谷套利”的模式為車主帶來了實實在在的收益。目前,常態(tài)化參與V2G充放電的車主,3年放電收益超萬元,除去充電成本,V2G放電年凈收益可達(dá)到1300元。

去年浙江省舟山市首個V2G充電示范站正式投入使用。據(jù)國網(wǎng)舟山供電公司相關(guān)項目負(fù)責(zé)人計算,車主在家使用谷電充電成本約0.3元/千瓦時,在V2G充電樁送電可賺0.6元/千瓦時,園區(qū)客戶電費標(biāo)準(zhǔn)為0.8元/千瓦時。以電池容量為60千瓦時的普通家用車為例,一次送電40千瓦時,車主可賺12元,園區(qū)節(jié)約電費成本8元。

有人或許擔(dān)心,頻繁充放電是否會影響汽車電池使用壽命?

據(jù)國家電網(wǎng)統(tǒng)計,絕大多數(shù)私家車輛平均充電頻率約為每年50次。按照汽車10年壽命測算,全周期內(nèi)車主使用的充電次數(shù)約為500次。而目前,動力電池的實際使用壽命至少為2000次,每輛新能源汽車在全周期內(nèi)仍有超過1000次的電池充電次數(shù)可參與車網(wǎng)互動。經(jīng)過相關(guān)驗證,車輛以小倍率進行充放電,在淺充淺放的工況下,經(jīng)過數(shù)千天的使用,在完成200余個V2G充放電循環(huán)后,電池容量仍保持在93%以上。此外,雖然V2G技術(shù)會增加新能源汽車電池的充放電次數(shù),但合理的充放電管理策略可優(yōu)化電池的使用效率,減少電池的老化和降解。

保障電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行

中國新能源汽車保有量逐年上升,2023年底已達(dá)2041萬輛,占汽車總量的6.07%;其中純電動汽車保有量1552萬輛,占新能源汽車保有量的76.04%。

新能源汽車保有量不斷增加的同時,電網(wǎng)運行也迎來了新挑戰(zhàn)。例如,負(fù)荷峰谷差加大,發(fā)電側(cè)調(diào)節(jié)困難;輸電網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷不均衡,導(dǎo)致系統(tǒng)網(wǎng)損增加和網(wǎng)絡(luò)阻塞等。

在此背景下,推廣V2G,既有可能性,也有必要性。劉永東表示:“一方面,當(dāng)前電池的技術(shù)、安全性都得到很大提升,電池循環(huán)次數(shù)可達(dá)3000到5000次,新能源汽車電池可作為移動的儲能單元發(fā)揮更大作用。另一方面,在能源轉(zhuǎn)型和‘雙碳’目標(biāo)的背景下,我國大力發(fā)展可再生能源,風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電將逐步成為發(fā)電主力,電源側(cè)的隨機性和波動性會越來越強,亟需做好發(fā)用電平衡。推廣V2G對建設(shè)新型能源體系和新型電力系統(tǒng)意義重大?!?/p>

電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性將進一步增強。在電力需求高峰期間,V2G技術(shù)可以將新能源汽車中的電能釋放到電網(wǎng)中,減輕電網(wǎng)壓力,提高供電穩(wěn)定性;通過快速充放電,對電網(wǎng)頻率波動進行調(diào)節(jié),增強電網(wǎng)的動態(tài)響應(yīng)能力。國網(wǎng)江蘇無錫供電公司營銷部主任許涵慎對記者表示,這一模式不僅增強了電網(wǎng)應(yīng)對突發(fā)情況和波動的能力,提高了電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性,還有助于提升對可再生能源的消納能力,減少碳排放,同時降低燃料費用和電力系統(tǒng)升級改造費用。

新能源汽車的有序補能將得到保障。中國汽車工程研究院政研咨詢中心有關(guān)負(fù)責(zé)人表示,新能源汽車與電網(wǎng)系統(tǒng)具有強耦合性。車網(wǎng)互動試點引導(dǎo)新能源汽車在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時段充電,可有效規(guī)避在負(fù)荷高峰時段新能源汽車充電給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的沖擊,保障新能源汽車的有序補能。

雙向充放電還可提高電動汽車用戶經(jīng)濟性。中國汽車戰(zhàn)略與政策研究中心主任助理姚占輝對記者表示,通過V2G技術(shù),電動汽車用戶可以通過向電網(wǎng)售電獲得收益,降低電動汽車的使用成本。同時,具備V2G功能的車輛,通過對外放電功能可以滿足一些特定場景的需求,如露營、戶外野炊等活動用電,充分發(fā)揮電動汽車的使用屬性,提升消費者的用車體驗。

據(jù)了解,目前電網(wǎng)超過全年峰值負(fù)荷95%的時間不足50個小時,為保障這部分高峰負(fù)荷需求,電力系統(tǒng)往往需要配置頂峰電源或輸電通道,付出的邊際成本較高。通過高效、智能的車網(wǎng)互動應(yīng)用,可節(jié)省出超萬億元的電力保供和靈活調(diào)節(jié)的社會成本。

迎來規(guī)?;⑸虡I(yè)化應(yīng)用前景

對車主而言,車網(wǎng)互動可以增加個人收益;對能源系統(tǒng)來說,車網(wǎng)互動是提高電力系統(tǒng)運行效率、提升電網(wǎng)靈活性與穩(wěn)定性的“阻尼器”,可有效解決新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中供需協(xié)同不足的問題。

為啥尚未實現(xiàn)規(guī)?;纳虡I(yè)應(yīng)用?業(yè)內(nèi)人士分析,車網(wǎng)互動模式的門檻較高,涉及技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、市場機制等多個方面。當(dāng)前,車網(wǎng)互動所涉及的車、樁、網(wǎng)、負(fù)荷聚合等技術(shù)逐漸成熟,在政策、技術(shù)和市場的推動下,車網(wǎng)互動在中國將迎來規(guī)?;?、商業(yè)化的應(yīng)用前景。

政策支持——今年9月,國家發(fā)展改革委、國家能源局、工業(yè)和信息化部、國家市場監(jiān)督管理總局4部門聯(lián)合印發(fā)《國家發(fā)展改革委辦公廳等關(guān)于推動車網(wǎng)互動規(guī)?;瘧?yīng)用試點工作的通知》,明確將在全國開展車網(wǎng)互動規(guī)?;瘧?yīng)用試點,擴大雙向充放電(V2G)項目規(guī)模,豐富車網(wǎng)互動應(yīng)用場景。

從試點指標(biāo)要求看,參與試點的地區(qū)通過峰谷分時電價和政策制度等,推動本地新能源汽車充電電量60%以上集中在低谷時段,其中通過私人充電樁充電的電量80%以上集中在低谷時段。同時,參與試點的V2G項目放電總功率不低于500千瓦,年度放電量不低于10萬千瓦時,西部地區(qū)可適當(dāng)降低。

市場開放——據(jù)了解,隨著中國電力市場化改革的穩(wěn)步推進,已有多種電力市場開放配網(wǎng)側(cè)靈活性資源參與,包括電能量市場和電力輔助服務(wù)市場內(nèi)的多個電力交易品種,盈利模式清晰。

目前,中國多個車網(wǎng)互動項目正在全國試點,并已在部分地區(qū)實現(xiàn)了商業(yè)化運營。國家電網(wǎng)已經(jīng)在20個省市試點建設(shè)V2G充放電樁1500余臺,今年1—8月累計放電量2.8萬千瓦時,并依托試點項目探索V2G參與一般工商業(yè)削峰填谷、配網(wǎng)互動等多場景應(yīng)用。

當(dāng)然,國內(nèi)V2G市場尚處發(fā)展初期,車網(wǎng)互動模式仍有諸多痛點亟待突破。包括,用戶接受度低,商業(yè)模式不成熟;V2G充電樁數(shù)量少,大規(guī)模改造成本較高等。

對此,多位專家建議,要加快建立車網(wǎng)互動相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,推動車網(wǎng)互動能量流、信息流互聯(lián)互通,支撐車網(wǎng)互動規(guī)?;瘧?yīng)用。健全配套價格機制和市場交易機制,進一步優(yōu)化充電峰谷分時時段和電價,研究建立向電網(wǎng)反向放電的價格機制,探索虛擬電廠聚合各類充電資源參與電力市場的模式和路徑。同時,政府可通過提供經(jīng)濟激勵,如電價補貼或稅收優(yōu)惠,鼓勵車主參與V2G模式。如上海市通過對參與電力需求響應(yīng)的電動汽車用戶提供相對較高的補償價格,一定程度上提高了車主參與的積極性。

“隨著政策與技術(shù)的雙輪驅(qū)動,V2G聚合儲能潛力巨大。2050年新能源汽車保有量預(yù)計達(dá)到3.5億輛,保守估計車載電池總?cè)萘窟_(dá)到240億千瓦時,未來V2G將在短周期儲能方面發(fā)揮主導(dǎo)作用?!眲⒂罇|說。

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