电动车能攒电卖钱?浅谈能源互联新概念

苏雨农  2017-05-19

4月,中国新能源狭义乘用车销量达到27,166辆,同比增速高达100.1%,延续了今年以来的较快涨幅。环境和可持续发展的重任,在汽车领域交给了“新能源”,电动车是最主流的方式,市场扩张速度惊人。除了续航能力、基础设施等基本痛点的解决值得关注之外,在更优的模式需求和全体系协同发展布局上也有更多想象空间。

Telematics News近日报道,日产公司正在意大利测试和落地V2G(Vehicle-to-Grid)概念。依据EnelEnergia(意大利电力公司)、Nissan Italia(日产意大利)与IIT(意大利技术研究院)签订的合作协议,首批V2G充电设备已抵达意大利,在意大利的热那亚(Genoa)的IIT总部,试点企业电动车共享项目也已启动。

据悉,去年年底,日产已经在其位于英国克兰菲尔德的日产欧洲技术中心(NTCE)安装了8个车辆到电网(V2G)充电桩,是日产与英国能源供应商Enel合作研发的产品。

(Nissan的V2G概念电动车,图片来自互联网)

V2G的核心思想,在于电动汽车和电网的协同,电动汽车储存的能源作为电网和可再生能源的“缓存”,G(Grid)端负荷过高时,由V(Vehicle)端馈电;而G端负荷低时,V端又可以储备过剩的发电量,从而实现能量互动。网络上,V端可以视为分布式电网或微网中的储能单元,通过减少弃风,增加夜间电力消耗来提高火电或燃气发电效率,进而减少燃料损耗,能提高电网整体的效率。技术上,融合了电力电子技术、通信技术、调度和计量技术,以及需求侧管理等的高端综合应用。经济上,虽然电价是固定的,但短期内发电成本却是边际成本递增的,发电并网给电网带来益处,而电动汽车(包括BEV、PHEV等)用户赚得“峰、谷电”价差。

(电动汽车充放电系统,图片来自互联网)

(V2G能量、信息、资金流,图片来自互联网)

(粗估计的峰谷电差价收益,图片来自何继江微信公众号)

V2G概念最初是由美国能源专家Amory BLovins于1995年提出,随后美国特拉华大学(Universityof Delaware)的Willett Kempton研究团队对其做了进一步发展与实验论证,并在2007年10月成功将一辆电动汽车接入电网。

个人认为,抛开一些现实的困难不谈,V2G是个意义深远的概念。当下,汽车行业普遍认知的“ACES”(Autonomous-无人驾驶、Connected-互联、Electrified-电驱、Shared-共享)新趋势有了更新的外延:这是A、E、S三大概念的有机结合。汽车保有量的增长和高闲置时间比例(大部分乘用车辆平均每天行驶时间1小时左右,95%的时间处于闲置状态)、电动车储能单元的高闲置比例以及未来自动驾驶技术的迅速发展,带来海量协同作用而生的市场空间,V2G充当了变现的载体。这一点更体现在建立智能电网、甚至以能源为内容支撑的网络生态上。

近年能源革命从保障供给到环保优先、从化石燃料到可再生能源、从能源生产到能源运营、从物质密集型到信息密集型的转变趋势。世界上目前有德国、丹麦、意大利等国家已经在实践相关的V2G和“能源互联”的概念。

(柏林欧洲能源科技园-EUREF内的光伏发电站+储电站+电动汽车充电站)

上月北京举办的“第八届绿色汽车峰会”上,清华大学能源互联网创新研究院政策研究室主任何继江发表了题为《电动汽车与能源互联网》的演讲,阐释了“能源互联”在我国的愿景。政策面,依据我国《关于推进“互联网+”智慧能源发展指导意见》,“能源互联网”是一种互联网与能源生产、传输、存储、消费以及能源市场深度融合的能源产业发展新形态,是推进我国能源战略革命的重要支撑。另据《国能科技(2016)200号能源互联网示范项目通知》,能源体系的远期目标是指向100%的可再生能源,“鼓励开展100%可再生能源示范区域的研究规划”;“在试点城市建设中建设占本城市最大负荷5-10%的多种能源形式的虚拟电厂”;电动汽车预计渗透率较高的地区,电动汽车充、放、换电设施建设实现全覆盖。

综合布局考虑,这是能源系统与通信、互联网思维的融合;是物联网、互联网、大数据、人工智能技术的赋能;数据来源不仅有电网的数字化,更有生产端延伸至风电光伏的发电端,可再延伸至气象信息端;向消费端延伸至储能,电动汽车及充电设施、智能家居;以软件定义电网、发电、用电。

实施思路上,充电桩铺立分为三个阶段:使用快充桩白天充电;使用低谷负荷电夜间充电;利用屋顶光伏白天充电,这个类似早先Tesla提出的“PowerWall”的概念,光伏与电动车协同布局。与高速公路互联,建立光伏,关联网络,电驱动ETC减/免费用。推广多场景的换电。建设完善新能源智能充电停车场。试行电动车作为终端放电和辅助服务补贴。

事实上, 2011年,我曾在日本与当时负责丰田新能源技术的内山田竹志(现任丰田会长)交流,参观过丰田参与的低碳实证实验住宅区,现在看来,是较早的践行狭义V2G概念-“V2H”(Vehicle-to-Home),或者说是在微网内的V2G案例。

(屋顶光伏)

(屋外蓄电池)

(插电混动普利斯正在屋外充电桩充电)

(房间门口的显示屏,显示的是全家的耗电情况)

(这个大屏幕显示的是整个小区各个住宅的能耗情况)

然而,前面也提到了“现实的困难”,V2G可以认为是国网早些年主导的“换电电动汽车”的概念延伸,能解决电动车电池的梯次利用问题的同时,也会影响电动汽车电池的使用寿命,并需要额外增加车电互联基础设施投资,因为需要比较大型的换电站作支持,才能对区域能源产生影响;另外,电动汽车在向电网馈电的过程中,还必须兼顾汽车自身的能量存储状态,避免影响汽车的正常使用,对于纯电汽车的个人用户,当前主流还都是锂电池,毕竟是用电池寿命去换取电能售价差价,长远来看并不不划算,纯离网项目另议。

相应地,当前主要的攻关方向,有像海量电动汽车广泛入网对电力系统安全稳定运行的影响;开发低成本、长寿命的新型储能电池和可以安全快速充电的新型动力电池;建立电动汽车充放电行为的数学模型,提出最优调度方案,发展快速有效的计算方法实现电力系统对电动汽车充放电的协调有序控制,也就是合适的容量电价(Capacity Payment)和付费机制;规划电动汽车大规模应用在交通领域、电力领域和环保领域的经济效益计算模型。

在我国,《电力供应与使用条例》第二十条规定:非经供电企业委托,任何单位不得擅自向外供电;第三十条规定:未经供电企业许可,擅自引入、供出电源或者将自备电源擅自并网。也就是说,在基础设施和相关协议框架成熟之前,V2G还真的只能是概念。但绝不是说有多困难,这个可以参考网约车的道理,私家车“拉黑活儿”是违法的,但是共享经济的发展和网约车平台的完善下,一切就都顺理成章了,只是时间问题。

总的来说,能源互联和全系统协同发展布局是毋庸置疑的;V2G的技术大方向也是正确的,但是落地和具体框架上还有待探讨。诸多问题是需要“弯道超车”的企业和“提供赛场”的社会全体共同思考的。

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苏雨农

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