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V2G商业化还要迈过几道坎?

作者:赵建国 来源:中国汽车报 发布时间:2021-04-25 浏览:次
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中国储能网讯:近日,大众汽车集团表示,将从2022年起对出自集团MEB平台的所有纯电动车型推出“车对网”(V2G:Vehicle-to-grid)双向充电技术,希望率先成为欧洲第一家将V2G投入商用的汽车制造商。由此,再次引发业界对电动汽车V2G双向充电的关注。

V2G双向充电技术之所以备受关注,是因为其对于解决电力能源紧缺及应急供电有实际意义。“V2G包含电动汽车相互之间、电动汽车与电网之间的双向充电,以及紧急情况下对民用电力的供电,一旦实现大规模商业化,无论是对消费者、汽车企业还是电力企业以及充电设施企业都是利好。”广东工业大学新能源材料研究中心研究员陈新泰在接受《中国汽车报》记者采访时说,但目前V2G大规模商业化道路上仍有一道道需要跨越的“坎儿”。

V2G将成能源转型支点

截至2020年底,全球电动汽车保有量已经接近1000万辆,正对各国电网的供电能力形成新的考验。数据显示,2020年全球电动汽车的销量达到324万辆,比2019年的226万辆增长43%。其中,具有V2G双向充电功能的车辆寥寥无几。而一旦遭遇像今年2月美国得克萨斯州大停电类似的紧急情况,普通电动汽车充电就会变得困难重重。而V2G技术一旦普及,无论是车与车之间,还是在车与电网之间的双向充电,就会在很大程度上缓解这种窘境。

“目前全球有50余项V2G试点示范项目,主要集中在美国、欧洲、日本和韩国等地,包括技术验证、示范推广、商业化运行等不同类型。”西安工业大学微电子技术实验室工程师魏冬在接受《中国汽车报》记者采访时谈到,V2G技术一旦商业化,不仅可以实现电动汽车与电网的双向能量互动,实现日常稳定供电和应急供电保障,而且还能够显著降低电动汽车的全周期成本,纯电动汽车可以通过电力市场交易获得额外辅助服务或峰谷差价收益,从而在经济性上达到甚至超过燃油车,加速电动汽车取代燃油车的进程。中国工程院院士黄其励也看好V2G技术成为能源转型的支点,因为该技术能促进车网一体。

除了大众汽车,大众集团旗下奥迪、斯柯达、西雅特等子品牌电动汽车也将实现V2G充电。在全球范围内,日产聆风已经实现了V2G双向充电功能;雷诺也在欧洲推出V2G试点项目,由ZOE纯电动车组成的车队来“反哺”电网。在2020年疫情防控期间,菲亚特克莱斯勒(FCA)宣布在其意大利工厂启动V2G试点项目,旨在实现FCA旗下纯电动汽车与电网之间的双向充电。特斯拉也在积极准备为旗下主力车型Model 3和Model Y搭载V2G双向充电的功能。

国内V2G发展亟待提速

与欧美等地的蓬勃发展的热潮相比,V2G在国内显得有些“冷清”。

4月13日,浙江吉利控股集团有限公司获得“一种车对车充电的装置及方法”的发明专利授权。该专利提出了一种车对车充电的装置及方法,其中包括车载双向充电机、充放电连接装置和控制盒等。不过,配备了V2G技术的车型在国内可谓凤毛麟角。2013年,比亚迪纯电动汽车e6上曾配备了双向逆变充放电驱动电机控制器(简称“逆变器”),并且在国内申请了42项相关技术专利。

总体而言,国内V2G发展仍显得有些迟缓。根据前两年出台的有关文件,国内V2G发展的计划是,2020年之前,开展小批量多批次的V2G试验验证,参与双向充电的电动汽车数量可控制在10~300辆,主要任务是验证多台电动汽车与电网双向充电技术,实现多辆电动汽车的相互充电放电。2020年~2025年,主要开展规模化电动汽车(数量一般不少于500辆)与电网双向充电的示范运行。2026年之后逐步商业化推广。

“由此可见,这与欧美日的推进步伐相比,亟待提速。”山东省电池行业协会理事会专家杨建平在接受《中国汽车报》记者采访时表示,国内的研究显示,当城市中的纯电动汽车保有量增长加速(预计2035年城市电动汽车保有量超过300万辆),且快充模式占比相对较高时,我国城市电网峰值负荷的增幅在极端情况下,可能使部分地区的电源装机容量、输电线路容量出现缺口。“因此,我国应该尽快推动V2G技术应用及商业化进程。”他说。

“车-桩-网”多重瓶颈待破

“V2G技术的商业化无疑潜力巨大,但目前在车、桩、网、人等方面还有一些亟待解决的瓶颈和难题。”东方证券汽车行业分析师覃筱鹏向《中国汽车报》记者表示,只有正视并认真解决这些难题,V2G商业化才会加速实现。

在车的方面,主要是受到电池寿命的制约。“在电动汽车上配置V2G技术有两大问题需要解决,一是关键核心技术是逆变器技术的研发,二是车载动力电池的寿命影响,这也是车主是否能接受V2G的关键。”陈新泰介绍,一方面,通俗地说,普通逆变器只能输出200W的电流,相当于只能供一只或几只传统的白炽灯灯泡,而V2G的逆变器充放电可以直接带动10~25kW的电器,相当于一个小型移动储能电站。另一方面,V2G技术不可避免地会增加车载动力电池的充放电次数,而影响到电池的寿命。这也是特斯拉前些年一直不愿意部署V2G双向充电技术“上车”的主要原因。因此,对于产销规模相对较小的一些电动汽车品牌来看,意义不大。

在充电桩方面,需要对现有的充电桩进行技术改造。魏冬告诉记者,适应V2G技术的充电桩或充电站中有两种方案,一种是直接对电路进行改造;另一种是在充电桩或充电站配备储能电池。两种技术方案目的相同,既可以正常给电动汽车充电,电动汽车也可以将电返回到充电桩的储能电池中,但是改造费用很接近。无论采用哪一种方案,都需要对充电桩或充电站进行改造,目前绝大多数充电桩和充电桩设备只有输出电流,没有输入电流功能,无法适应V2G的应用。

在电网方面,杨建平解释说,其中面临两大难题。一是V2G双向充电,需要从技术上解决车网协同控制及管理。众所周知,社会用电量非常明显地呈现波峰波谷状态,目前主要是夏季冬季的用电高峰,但伴随着电动汽车的不断增多,而且电动汽车的充电及放电时间是高度随机性的,如果不能进行统一协调控制及管理的话,将会对电网网损及电能稳定性产生巨大影响。二是技术上要解决回输电流不稳定问题,特别是在电力回输入电网时需要稳定的电流。如果某一时刻产生大规模电量供求变化,会对电网本身产生一定的冲击,严重时甚至会产生电网电流不稳,可能引起变电站跳闸,而跳闸又会导致停电等事故。

特来电市场总监路文刚在接受《中国汽车报》记者采访时也认为,V2G商业化应用最大的挑战在于智能电网中的系统能量管理。“电动汽车要实现规模化充放电时,需要跟区域内的分布式光伏、分布式储能构建组成多重功能合一的微电网系统,一方面实现区域自治,对区域内的能源进行统一调度和管理,实现自发自用,自放自用,经济用电等;另一方面是发挥负荷聚合服务商的作用,与大电网友好互动和协同,实现负荷调度、削峰填谷、调频调压等。”他说,“特来电一直践行的充电网技术路线就是一种微电网系统,是实现电动汽车规模化充放电的最佳方案。”

V2G巨大经济效益待挖掘

从人的角度来看,主要是车主是否能接受V2G技术。路文刚表示,实际上,V2G技术对电池寿命的影响微乎其微,带给车主的收益却是实实在在的。一位比亚迪唐EV600D车主告诉记者,该车的三元锂电池容量为82.8kWh,即满电为82度电左右,而目前的充电设施白天波峰时段价格为0.617元/kWh,后半夜的波谷时段价格为0.307元/kWh。该车的续驶里程为500公里,一般上下班等活动每天使用不到100公里,剩余400公里约有80%的电量可出售给电网,即使按照70%来算,电量也有57.4kWh。理论上,车主每天可以得到17.8元至20.3元收益;一年累计收入可以达到6497元至7409.5元。

“相信随着相关技术的进步,也会推动消费观念的改变,其实,如果从整个能源结构、布局以及发展新能源来看,V2G的商业化更有价值。”杨建平表示,V2G技术不仅具有“削峰填谷”的作用,还可以在电动汽车路上抛锚、遭遇自然灾害、电网供应意外等紧急情况下提供电力,优势更为突出。

截至目前,国内新能源汽车总数已经接近500万辆,而且随着《新能源汽车产业发展规划(2021年~2035年)》的落实,新能源汽车数量还将有大幅增长,传统充电方式可能造成的电力供应压力,以及V2G自身所拥有的优势,为V2G商业化奠定了基础。中国电动汽车百人会也建议,尽快明确电动汽车参与电力市场的准入条件,鼓励实施主体多元化。同时要逐步完善车网互动的市场机制,形成电网企业、电动汽车车主、充电运营商等多方主体共赢的商业模式。

“V2G技术可以有效降低新能源汽车用电成本,对于大力发展新能源、助力实现碳达峰、碳中和具有实际作用,随着车、桩、网等问题的解决,消费者的消费观念也一定会发生变化,如果再加上政策支持和国际竞争倒逼作用,V2G的商业化步伐一定会提速。”覃筱鹏表示。

关键字:储能电站,换电站

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