
以下(xià)文(wén)章(zhāng)來(lái)源于能(néng)源研β✔ ≥究俱樂(yuè)部 ,作(zuò)者劉堅
能(néng)源俱樂(yuè)部
中電(diàn)能(néng)源情報(bào)研♠€究中心出品,緻力于傳播能(néng)源資訊、分(fēn)享能(néng)源觀點,展示《≈<能(néng)源情報(bào)研究》《電(diàn)力決策與輿情參考》精華。
電(diàn)動汽車(chē)已逐漸成為"σ(wèi)我國(guó)規模增速最快(kuài)、發展潛力最大(dà)的(de)電©≠↑(diàn)力系統負荷側靈活性資源。近(jìn)年(nián)☆₩來(lái)锂離(lí)子(zǐ)電(diàn)池能(néng)量密度、≈Ω&循環壽命等關鍵參數(shù)呈現(xiàn)快(kuài)速進步趨勢,成本仍有(§≈yǒu)較大(dà)下(xià)降空(kōng)間(jiā →n),大(dà)量電(diàn)動汽車(chē)作(zuò)為(" wèi)分(fēn)布式儲能(néng)為(wèi)電(diàn)力系統提供規模可(≤₩€πkě)觀的(de)靈活性資源,可(kě)大(dà)幅提升¥®電(diàn)力系統運行(xíng)的(de)安全穩定₹α£性和(hé)對(duì)波動性可(kě)再生(shēng)能(néng)源的(de)消納能φ (néng)力。到(dào)2020年(nián)6月(yuè),我國(g∏£→uó)新能(néng)源汽車(chē)累計(jì)推廣量超過450萬輛(liàng),按照(z∞±★hào)每輛(liàng)車(chē)動力電(diàn)池容量50千瓦時(shí)估算(su∑&àn),全國(guó)電(diàn)動汽車(chē)車(chē)載儲電(d✘"iàn)容量超過2億千瓦時(shí),遠(yuǎn)超電(γ♠<diàn)化(huà)學儲能(néng)累計(jì)裝機ε✘★₩(jī)規模。展望2030年(nián),全國(guó)®δγ電(diàn)動汽車(chē)保有(yǒu)量将接近(jìn)1¶ε億輛(liàng),若能(néng)有(yǒu)效挖掘電(diàn)動汽∑↑車(chē)靈活調節潛力,将對(duì)我國(guó)高(gāo)比例可★'(kě)再生(shēng)能(néng)源的(de)發展提供關鍵支撐¶♠。
電(diàn)動汽車(chē)可(kě)通(tōng)過有(≥•∑yǒu)序充電(diàn)、雙向互動(V2G)、換電(diàn)™∑↓>等方式實現(xiàn)與電(diàn)網的(de)互動,而每種方式的(de)互動潛力和(>πhé)經濟性也(yě)有(yǒu)較大(dà)差異。其中,有(γyǒu)序充電(diàn)投資成本最低(dī),目前7千瓦智能(néng)充電(dià•$σn)樁相(xiàng)比同功率普通(tōng)交流充電(diàn)樁成本增加約1000ε₩元,若電(diàn)動乘用(yòng)車(chē)全生(shēng)命周期充電(di×↕γ∏àn)量80%參與有(yǒu)序充電(diàn),則電(di'∏àn)動汽車(chē)通(tōng)過有(yǒu)序充電(diàn)每轉移1千瓦時(shí)電$δ(diàn)量的(de)成本不(bù)到(dào)5分(fēn)錢(qián),遠(yuǎn)↑ΩΩ低(dī)于目前國(guó)內(nèi)電(diàn)化(huà♥®)學儲能(néng)調峰輔助服務補償水(shuǐ)平(0.5元♣¶/千瓦時(shí)以上(shàng))。
V2G成本主要(yào)取決于車(chē)載電σ'♦(diàn)池額外(wài)充放(fàng)電(diàn)導緻的(de)電(diàn)☆∏©↕池折舊(jiù)成本。由于動力電(diàn)池容量和(hé)循環壽命快(k'¶÷uài)速提升,新售電(diàn)動汽車(chē)動力電(diàn)池充放(fàng)電(d₽→iàn)能(néng)力已高(gāo)于車(chē)輛(liàn ✘¥≈g)實際出行(xíng)用(yòng)電(diàn)需求,其提供V→ ∞ε2G的(de)邊際成本快(kuài)速下(xià)降。考慮到(dào)車♥γδπ(chē)輛(liàng)通(tōng)過V2G模式Ω♦♦所實現(xiàn)的(de)時(shí)移電(diàn)量潛力遠(yuǎn)₹↓高(gāo)于有(yǒu)序充電(diàn),長(c↑£Ω≥háng)遠(yuǎn)來(lái)看(kàn)其單位電(diàn)量轉移成≈§本甚至可(kě)低(dī)于有(yǒu)序充電(diàn)模式。V2G也(yě)存在一(yī)定≠± 的(de)充放(fàng)電(diàn)基礎設施投資成本,其參與電(☆>σdiàn)力市(shì)場(chǎng)的(de)空(kβ>ōng)間(jiān)也(yě)受具體(tǐ)車(chē)輛(liàng)充電(diàn)地γ↓β(dì)點的(de)約束。例如(rú)乘用(yòng)車(chē)更多(duō)選擇住宅小(xi✔♦✔ǎo)區(qū)或公共停車(chē)場(chǎng)充電(diàn),其實現(xià✔↔n)電(diàn)價峰谷差套利和(hé)參與輔助服務的(de)能(néngπ"≤)力受地(dì)方目錄電(diàn)價、轉供電(diàn)↕↓♦ 、計(jì)量計(jì)費(fèi)等因素影(yǐng)響。
與之相(xiàng)比,換電(diàn)模式由于實現(xiàn)了(le)₩☆€←車(chē)電(diàn)分(fēn)離(lí),充電(diàn)時(shí)間(jφε≈ iān)選擇的(de)裕度更高(gāo)(相(xiàng)比快(kuài)充模式)。此外§$$(wài),換電(diàn)站(zhàn)選址可(kě)根據電(diàn)↕¶¶→價水(shuǐ)平、電(diàn)網條件(jiàn)集中布置,有(yǒu)助于實現(xiàn♥δ↕')電(diàn)池儲能(néng)的(de)多(duō)重應用(yòng)價值。↔≠但(dàn)也(yě)需看(kàn)到(dào),換電(diàn)站(zhàn)¥≠成本高(gāo),土(tǔ)地(dì)、基建、設備、電©∞©(diàn)池等投資大(dà)、資産重。此外(wài),當前換電(diàn)站(zhàn)©∏✘選址的(de)首要(yào)因素仍是(shì)換電(₹•™diàn)需求,用(yòng)更短(duǎn)的(de)時(shí)間(jiā↔$n)和(hé)更少(shǎo)的(de)投入滿足更多(duō)用(yòng)戶¥φ的(de)換電(diàn)需求是(shì)目前換電( ↕σδdiàn)站(zhàn)運營的(de)核心邏輯,因此實際提πσ 供儲能(néng)服務的(de)靈活度有(yǒu)限。若未來(lái)換電(diàn)模式成為(§'€★wèi)一(yī)般乘用(yòng)車(chē)用(yòng)戶的(de)主流選擇,電(↕Ωdiàn)動汽車(chē)并網時(shí)間(jiān)勢必下(xià)降,影(yǐ ★∞☆ng)響車(chē)網互動應用(yòng)空(kōng)間(jiān)。<☆"
電(diàn)池技(jì)術(shù)的(d≥₹e)進步也(yě)将不(bù)斷擴大(dà)車(chē)網互動的(de)應用(φyòng)潛力。2020年(nián)以來(lái)主流電 ≥(diàn)池企業(yè)紛紛發布百萬公裡(lǐ)續航長(¥₽cháng)壽命電(diàn)池技(jì)術(shù),₽π部分(fēn)企業(yè)甚至表示即将生(shēng)産全生(shēng)命周期續航♥€♦裡(lǐ)程超過200萬公裡(lǐ)的(de)動力電σα (diàn)池。對(duì)于一(yī)般乘用(yòng)車(chē)而言,假設每天充電 β≥←(diàn)接口接入時(shí)間(jiān)為(wèi)10小(xiǎo)時(sh✔≠≈∑í),其中2小(xiǎo)時(shí)滿足車(chē)輛(liàng)出行(x¶©↓íng)用(yòng)電(diàn)需求,剩餘8小(xiǎo)£>←時(shí)用(yòng)于與電(diàn)網充放(fà≥ ng)互動,充放(fàng)電(diàn)功率7千瓦,則每天電(dià ♦&n)網交換電(diàn)量約28千瓦時(shí)。即使不(bù)考慮電(₩↑diàn)網是(shì)否存在調度需求等實際因素,車(chē)輛(liàng)也(yě)需連續充σσ₩放(fàng)電(diàn)8000天(超過20年(nián))才能(néng$•©)充分(fēn)發揮電(diàn)池儲能(néng)能(néng)力。因σ♠™"此,制(zhì)約電(diàn)動汽車(chē)儲能(néng)的• λ(de)因素将由原先電(diàn)池壽命問(wèn)題轉變為(wèi)車(chē)輛(li₩àng)并網時(shí)間(jiān)及充放(fàng)電(dià↑≈n)功率問(wèn)題,實現(xiàn)更大(dà)規模的(de)車(ch≠'ē)網互動需要(yào)确保車(chē)輛(liàng)有(yǒu)足夠的(®₩de)并網時(shí)間(jiān)。在一(yī)定的(de)車(chē)用(yòn≠"π g)充電(diàn)電(diàn)量需求和(hé)充放(fàng)電(d£∞∏®iàn)功率下(xià),盡可(kě)能(néng)延長(cháng)電(diàn)池與電(di©★ Ωàn)網連接的(de)時(shí)間(jiān)窗(ch∞₽©uāng)口将拓展車(chē)網互動的(de)可(kě)能(néngσ↕♣♠)性。
盡管電(diàn)動汽車(chē)儲電(diàn)對(duì)于電(di↔↓àn)力系統具有(yǒu)巨大(dà)應用(yòng)價值,車(ch™♥↑βē)網互動成本也(yě)随著(zhe)電(diàn)池技(jì)術(sδ↑hù)快(kuài)速進步而直線下(xià)降,但(dàn)當前車(chē)σ"∏網互動還(hái)存在一(yī)系列技(jì)術(shù)、成本、行(xíng)為(wèi)"βφ方面的(de)挑戰。
首先,電(diàn)動汽車(chē)儲電(♦≈diàn)有(yǒu)賴于充放(fàng)電(diàn)通(tōng)訊及∏π©控制(zhì)技(jì)術(shù)的(de)升級。電(diànβ )動汽車(chē)與電(diàn)網互動需要(yào)額÷↓§₹外(wài)通(tōng)訊及控制(zhì)技(jì)術(shù)支₹Ω★持。雖然許多(duō)研究顯示上(shàng)述問(wèn)題在技(→γσjì)術(shù)上(shàng)并非不(bù)可(kě)克服,但(d∑♣♦àn)技(jì)術(shù)标準的(de)缺失對(duì)≈×推廣電(diàn)動汽車(chē)儲電(diàn)造成了(le)現(xià±π€n)實障礙。此外(wài),車(chē)網互動對(duì)低(dī)壓π∏'α配電(diàn)網(變電(diàn)箱容量、線路(lù)容量)的(de)影(yǐng)響仍具₽εβ不(bù)确定性,配電(diàn)網技(jì)術(shù)升級對(duì)有(yǒ∞↕↑u)效釋放(fàng)電(diàn)動汽車(chē)儲×↑ ↑電(diàn)潛力也(yě)至關重要(yào)。
其次,一(yī)般認為(wèi)電(diàn)動汽車(chē)儲電(diàn)₩↑♠将不(bù)可(kě)不(bù)免地(dì)加速動力電(diàn)池容量衰減。理(lǐ)論上♣♦"∑(shàng),特定電(diàn)池技(jì)術(shù)路(lù)線、充放(fàng)電(diàπ¶n)工(gōng)況、工(gōng)作(zuò)溫度/濕度都(≤♣dōu)會(huì)影(yǐng)響參與電(diàn)網儲≠電(diàn)的(de)能(néng)力1,也(yě)導緻相(xiàng)關的(deδΩε↑)經濟性研究結論呈現(xiàn)較大(dà)差異2,3。根據本田公司的(de)測試結果,電®γ(diàn)動車(chē)輛(liàng)質保期內(nèi)持續參與電(diàn ↔'☆)網服務所導緻的(de)電(diàn)池老(lǎo)化(huà)大(dà)約是(shσγ∏ì)車(chē)輛(liàng)行(xíng)駛的(de)四分(fēn)之一(yī)。盡管絕大(d≥φ★à)多(duō)數(shù)研究顯示電(diàn)網儲電(diàn)會(huì®≈)加速電(diàn)池老(lǎo)化(huà),但(dàn)考慮到(dào)電(diàn)池老(Ωβ↕lǎo)化(huà)的(de)複雜(zá)成因(日(rì)曆®$¶✘壽命、容量、溫度、荷電(diàn)狀态、放(fàng)電(diàn)深度≥✔等),對(duì)于部分(fēn)電(diàn)動汽車(chē)(長(cháng)期閑置)實施V>←2G或将優化(huà)電(diàn)池健康度,從(cóng)而實現(xiàn)延≥✘↔長(cháng)電(diàn)池使用(yòng)壽命的(de)目的(<Ωde)。華威大(dà)學研究發現(xiàn),若引導閑"Ω 置電(diàn)動汽車(chē)參與V2G,則V2G非但(dàn)不(bù)會(hu₹♠ì)加速電(diàn)池老(lǎo)化(huà),反而有(yǒu)助于β₽≈∏延長(cháng)電(diàn)池使用(yòng)壽命。由此可(kě)見(jiàn)¥♦♣合理(lǐ)的(de)車(chē)網互動策略将有(yǒu)助于電(diàn)池健康度的(de)保持≈。
第三,額外(wài)的(de)初始投資可(kě)能(néng)對(duì)推廣'♥"車(chē)網互動帶來(lái)障礙。電(diàn)動汽車(chē♣ ↔)儲電(diàn)收益在于運營收益,但(dàn)消費(fèi)者往往更著(zhe)眼于充放♦Ω∞(fàng)電(diàn)設備升級等導緻的(de)額外(wài)投資成本。這(↓Ω∞zhè)與電(diàn)動汽車(chē)購(gòu)車(ch♠•™<ē)決策類似,盡管電(diàn)動汽車(chē)可(kě)通(✔'tōng)過油電(diàn)差價彌補額外(wài)購(gòuΩ¥')置成本,但(dàn)大(dà)多(duō)數(shù)消費(✘"λfèi)者在購(gòu)車(chē)決策中往往忽略該因素。根據國(guó)際能(néng☆)源署的(de)估算(suàn),一(yī)般乘用(yòng)車(chē)車(chē)主對(d¥™₩×uì)燃油效率投資回收期的(de)期望一(yī)般是(shì)3年(n↑×αián)或更短(duǎn),也(yě)有(yǒu)調研顯示美(měi)國(guó)消費λ☆(fèi)者對(duì)V2G收益率的(de)期望高(gāo)達5✘₹¶≠3%。
第四,電(diàn)動汽車(chē)儲電(diàn)存在用(yòng)λ$™戶接受度的(de)問(wèn)題。車(chē)網互動将不(bù)可(kě)避免地(dì'λ<)影(yǐng)響電(diàn)動車(chē)主的(de)便利性,具體(tǐ)反•映在日(rì)常出行(xíng)/充電(diàn)時(shí)間(jiān)、續航裡↔±(lǐ)程等指标方面。以續航裡(lǐ)程為(wèi)例,研究顯示若電(diàn)動汽☆₽↓車(chē)續航從(cóng)125英裡(lǐ)提升至175英裡(l→♥ǐ),消費(fèi)者的(de)支付意願約500美(měi)元;而從(cóng)75英裡✔λ(lǐ)提升至175英裡(lǐ),消費(fèi)者的(d↑ αe)支付意願高(gāo)達4000美(měi)元。可(kě)見(ji$↕àn)當車(chē)輛(liàng)續航較短(duǎn↔↕®)時(shí),用(yòng)戶對(duì)車(chē)γ↑←網互動的(de)接受度相(xiàng)當有(yǒu)限;随著(≈☆€€zhe)續航能(néng)力提升,用(yòng)戶接受度将明(míng)顯提升。
第五,電(diàn)動汽車(chē)儲電(diàn)存在≤δ電(diàn)池質保問(wèn)題。目前電(diàn)動汽車(chē)企業(yè)往往提供基★ 于年(nián)限或裡(lǐ)程的(de)電(diàn)池/芯質保(如(rú↓♥♥)80%以上(shàng)容量保持率)。動力電(diàn)池與儲電(diàn)電(dià™♥≈n)池的(de)充放(fàng)電(diàn)工(gōng)況不(b♥ ♦™ù)盡相(xiàng)同,雖然動力電(diàn)池理(lǐ)論÷↓上(shàng)能(néng)夠向電(diàn)網提供充放(fàng)電(diàn)服務,≤✔但(dàn)頻(pín)繁的(de)儲電(diàn)應用(yòng)勢必影(yǐng)✔π♠ 響動力電(diàn)池的(de)健康狀态,原先的(de)電(diàn)池質保方×→≤φ式勢必難以适應車(chē)輛(liàng)、電(diàn)網雙重應用(yòng)的(deΩ↑φ)需求。
此外(wài),我們也(yě)應充分(fēn)認識到(d∏<• ào)電(diàn)動汽車(chē)儲能(néng)在未來(lái)能β≥ (néng)源系統中與固定式儲能(néng)有(yǒu)著(zhe)截'¥©然不(bù)同的(de)功能(néng)定位。相(xiàng)比固定式儲能(néng)電($>λdiàn)站(zhàn),電(diàn)動汽車(chē)儲能(néng)具有(yǒu)顯著的(de↑÷)規模優勢,基于動力電(diàn)池剩餘充放(fàng)電(diàn)能(→<♦néng)力的(de)電(diàn)動汽車(chē)儲能€(néng)的(de)經濟性也(yě)高(gāo)于固定儲能(néng)電(diàn↑₽₽≠)站(zhàn)。但(dàn)電(diàn)動汽車(>β×chē)儲能(néng)存在地(dì)理(lǐ)分(fēn)布、車(chē₹<♠≤)輛(liàng)屬性等方面的(de)局限性。電(diàn)動汽車(chē →)一(yī)般位于低(dī)壓用(yòng)戶側,在緩解電(diàn)網輸配ε©"電(diàn)阻塞、提升可(kě)再生(shēng)能(nén ₽π♦g)源并網等方面價值相(xiàng)對(duì)有(∏'"★yǒu)限。因此電(diàn)動汽車(chē)儲能(néng)更适應用(yòngε±≠★)戶側分(fēn)時(shí)電(diàn)價管理(π'∏'lǐ)、降低(dī)容量/需量電(diàn)費(fèi)、以及參與電(di♣™↔àn)能(néng)量現(xiàn)貨市(shì)場(chǎ✔$ng)和(hé)調頻(pín)市(shì)場(chǎng)等提升電(©$diàn)力系統運行(xíng)效率、降低(dī)系統供電(diàn)成本的(de÷÷Ωπ)經濟性應用(yòng)場(chǎng)景。在一(yī)定條件(jiàn)下(xià),電(di←Ω$₽àn)動汽車(chē)也(yě)可(kě)起到(dào)一(→δyī)定的(de)日(rì)間(jiān)調峰和(hé)緩解部分(¶€fēn)輸配電(diàn)線路(lù)阻塞的(de)作(z•>✘™uò)用(yòng)。但(dàn)在黑(hēi)啓動、備用(yòng)•∏∑電(diàn)源、無功支撐等保障電(diàn)力系統安全以及季節性調峰方面,電(dΩ♦iàn)動汽車(chē)儲能(néng)的(de)局限性相(xiàng)對(d♠↑uì)較大(dà)。相(xiàng)比V2G,電(diàn)ε↑β≠動汽車(chē)有(yǒu)序充電(diàn)雖能(nén™<©g)通(tōng)過改變充電(diàn)時(shí)間•αγ±(jiān)實現(xiàn)負荷轉移的(de)“虛拟儲能(néng)”效果,但₩®↕<(dàn)認定有(yǒu)序充電(diàn)原始負荷基線具有(yǒu)一(yī)δ'•↑定難度,其對(duì)聚合服務商的(de)組織能(néng)€✘α♠力有(yǒu)更高(gāo)要(yào)求。
因此,我們建議(yì)首先應明(míng)确電(diàn•↓ )動汽車(chē)參與電(diàn)力市(shì)場(chǎng∑¶)的(de)身(shēn)份與地(dì)位,加快(kuài)電(diàn)動♠§™汽車(chē)放(fàng)電(diàn)價格制(zhì)定。第二,加快(kuài)推進✔≥車(chē)網互動能(néng)力建設,加大(dà)配電(diàn)網端雙向•✘♣₩電(diàn)表和(hé)雙向潮流控制(zhì)等智能(néng)化(huà)改造投入,在配電(d☆"ε•iàn)網升級資金(jīn)中給予車(chē)網互動、↓$用(yòng)戶側儲能(néng)、分(fēn)布式'§φ光(guāng)伏等技(jì)術(shù)、新業(yè)态專門(mén)保障性支持₽ Ω。第三,完善電(diàn)動汽車(chē)充放(fàng)£'電(diàn)計(jì)量計(jì)費(fèi)工(gōng&•)作(zuò),解決因轉供電(diàn)導緻的(de)峰谷分(fēn)時 ≤(shí)電(diàn)價信号傳導不(bù)暢的(de)問(wèn)題。第四,适度降低(dī)電(diàn)動汽車(ch₩$φē)參與市(shì)場(chǎng)的(de)功率及充放(fàng)電(diàn)時♣©₹(shí)長(cháng)門(mén)檻。第五,允許電(d↕✔₩δiàn)動汽車(chē)通(tōng)過平台聚合集成等方式參與電(diàn)力市(♣shì)場(chǎng)交易,制(zhì)定電(diàn)動汽車(chē)聚合商✔↑•✘作(zuò)為(wèi)電(diàn)力零售商參與電(diàn)力市(shì)場(chǎn"≤¶g)交易的(de)規則,明(míng)确電(diàn)動汽車(chē)聚合商參與市(shì∞≤♣&)場(chǎng)交易的(de)責任和(hé)義務,為(wèi)大(dà)規模電(diàn)動汽±≥車(chē)平台化(huà)接入營造政策環境。第六,改變基于出行(xínπ♦≈g)裡(lǐ)程或使用(yòng)年(nián)限的(de)電(diàn)池質≠✘®♥保方式,以累計(jì)放(fàng)電(diàn)量作(zuò)為→δ§(wèi)電(diàn)池質保參考标準。
參考文(wén)獻:
[1]Marongiu A, RoscherM, S∏ $Ωauer DU. 2015. Influence of t±γαhe vehicle-to-grid strategy ₽•Ω'on the aging behaviorof lithium battery e₹↓∏lectric vehicles. Appl. Energy 137:899–91φ∞2
[2]Peterson SB, Apt J, Whitacreλ" JF. 2010. Lithium-ion battery cell de≥₩∑gradation resulting from realisticvehicle £•£and vehicle-to-grid utilization. J. Power S<™ources 195:2385–92
[3]Bishop JDK, Axon CJ, Bonilla D, Tra≥®n M, Banister D, et al. 2013. Evaluatin₹♣g the impact of V2G serviceson™ the degradation of batterie☆>$s in PHEV and EV. Appl. Energy 111:206–18
信息來(lái)源 | 能(néng)源研究俱樂(yuè)部
本文(wén)作(zuò)者 | 劉堅
編輯 | 謝(xiè)敏君
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