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智慧能源与车网互动的充电问题

作者:中国储能网新闻中心 来源:充电桩视界 发布时间:2022-01-18 浏览:

中国储能网讯:一、 超快充电问题

当下,充电不如加油快。十一长假,很多用户抱怨电动车变成了“电动爹”。其实高功率型动力电池是可以像加油一样超快充电的,但其比能量低,无法满足长续航要求。现在长续航电动汽车越来越多,装的都是强调高比能量的能量型动力电池,要想超快充电不太容易。

比如350千瓦超快充电,5分钟充接近30度电,要解决的问题有不少:充电倍率太大,电池受不了;充电电流太大,车受不了;充电功率太大,电网受不了。为此,电池本身要具备快充能力,即比较高的峰值充电倍率。车载电气系统的电压要提高,增加到800伏以便在超大功率充电时减小总充电电流。最好采用储能电池放电以达到350千瓦的高功率以减轻电网负荷,这样才能便于超快充电。

这中间最难的还是动力电池本身快充潜力的发挥。充电过程最容易发生安全事故,主要原因是快充导致锂枝晶造成内短路。为此,除了需要开发无析锂的快充技术外,还要选择超快充电区间和幅度,研究表明比较合适的是在电量低到一半以下,5分钟充1/3的电量,而不是充满,充满会遇到安全、寿命、发热等很多问题,得不偿失。

超快充电应当主要用在高速公路应急补电。比如现在续航五六百公里的车,5分钟充1/3电量就是200公里,这是比较科学合理的。此外,还要考虑全气候,冬天要加热,夏天要散热。所以,必须还要配备快速加热、快速冷却。快速加热现在可以做到每分钟最高升温7接近8摄氏度。夏天还要加大强制冷却功率。清华团队已经开发出满足上述要求的超快技术,与壳牌合作在加油站已经建设了几个超快充电示范站进行试验考核。中国电力联合会制定的超级快充标准已经开始公开征求意见。

基于储能电池放电的超级快充,其储能电池从哪儿来?一是直接带储能的充电站,但成本偏高。二是跟换电结合。因为换电本身有很多电池备用,可以做储能电池。商用车快速换电趋势已经非常明显,工信部已经在全国进行换电试点,总的来看,目前高出勤率、重型载荷、短途运输的卡车搞换电是最火的,比如矿区、建筑工地、钢铁厂、港口等等,这是首先要进行的,将来逐步扩展到城市和高速公路。

快速充电和快速换电相结合,卡车快充换轿车快充,换电备用电池给轿车快充,将是一个优势互补资源共享的解决方案。而且这种快充快换站的使用与原先燃油车加油的习惯和频率、及位置很接近。大能源企业非常适合在加油站建设快充、快换耦合站。同时,快换的电池实施租赁,能源企业开电池银行。对大能源企业来讲,这也是转型的一个非常好的方向。现在的充电企业会面临新的竞争压力。

二、慢充与车网互动

据统计,目前家用电动汽车充电量75%是通过慢充获得。随着电动车数量快速增加,慢充会给电力负荷带来很大压力。北京现在已经有40万辆电动汽车,而且使用频率大大高于燃油车,每天上下班车流里至少有20%是电动汽车,很快就会到30%、40%。下班回家都充电,电力系统受不了,深圳等地已经出现这个问题。所以,无序充电时代即将结束,之后会进入有序充电阶段,有后台来管理充电,通过电价机制把充电调整到电力负荷低谷区间。现在深圳已经开始做示范。

管理充电的信息网会智能调度电网的充电能量,能源互联网的雏形就出现了,这是一件大事。有序充电还是单向的能量流动,控制什么时候充。再进一步发展就是双向,电动汽车电池会既充电又放电。比如,电动汽车与建筑或者房屋连接构成一个能源系统,电动车作为储能装置可以给建筑供电。随着向可再生能源转型,风电光伏发电波动大,电多的时候先储储存一部分,没电的时候再放出,储能的作用会很大,电价差也会越来越大,电动汽车作为储能装置的价值就会发挥出来。

若2025年电动汽车的电池容量超过20亿千瓦时,2040年有3亿辆电动车,一辆车平均65度电,就是差不多200亿度电,这是我国今天全社会一天消费的总电量。这一巨大储能系统将产生巨大的碳减排潜力,初步计算可以高达10~20亿吨,数量十分惊人,还需要碳排放计算专家的确认。

总之,电动汽车储能的潜力极大,会是一个巨大的蓝海市场。现在,各级政府都在面向双碳目标进行碳减排。其中最重要的途径之一就是基于电动汽车的智慧能源,包括光伏、动力电池、充放电装置、家用电器连成网,一个小区、一个单位、 一个社区可以形成一个个微电网,一个行政区有许多微电网联起来变成区域电网。最后形成整个城市的 智慧能源,成为绿色智慧城市的重要组成部分。

电动汽车是分散、移动、随机使用的、充电装置也不是到处都有,这种理想的结果如何实现?首先,慢充设施要大普及。慢充今后的规划是每辆车至少有一个充电桩,最好有两个,工作单位和家里各一个。最终理想的状态是车停下来就接入电网,才能形成储能和电网互动功能的实现。

以电动汽车为核心的电池储能和光、储、充一体化的智慧能源系统很快就会在全国逐步展开。估计在2025年之前主要是有序充电,2025年到2030年会发展出跟建筑和微网互动。2030年之后会与配电网互动。从系统分级看,底层是充放电硬件设施,中层是大量的电动汽车储能和微网聚合商,上层是政府介入的调度管理平台,有区级、城市级,省级和国家级的国家电网总调度。

以可再生能源为主体的电力系统特征将会是分布式、市场化为主。国家电力改革基本政策是两头放开,管住中间,即只管电网,把用户端和发电端放开,建设全国统一的电力市场。电动汽车充放电也会是一个市场,充电、放电就跟股票的买入和卖出一样,电价低就充,电价高就卖。通过经济激励手段实现对波动性风电与光伏等可再生能源的自动调节与平衡,这是未来绿色智能城市的美好愿景。

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制造界

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