《電子技術(shù)應(yīng)用》
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V2G商業(yè)化還要邁過(guò)幾道坎?

2021-04-23
來(lái)源:汽車(chē)電子網(wǎng)
關(guān)鍵詞: V2G 新能源汽車(chē) 充電樁

  近日,大眾汽車(chē)集團(tuán)表示,將從2022年起對(duì)出自集團(tuán)MEB平臺(tái)的所有純電動(dòng)車(chē)型推出“車(chē)對(duì)網(wǎng)”(V2G:Vehicle-to-grid)雙向充電技術(shù),希望率先成為歐洲第一家將V2G投入商用的汽車(chē)制造商。由此,再次引發(fā)業(yè)界對(duì)電動(dòng)汽車(chē)V2G雙向充電的關(guān)注。

  V2G雙向充電技術(shù)之所以備受關(guān)注,是因?yàn)槠鋵?duì)于解決電力能源緊缺及應(yīng)急供電有實(shí)際意義?!癡2G包含電動(dòng)汽車(chē)相互之間、電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)之間的雙向充電,以及緊急情況下對(duì)民用電力的供電,一旦實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,無(wú)論是對(duì)消費(fèi)者、汽車(chē)企業(yè)還是電力企業(yè)以及充電設(shè)施企業(yè)都是利好?!睆V東工業(yè)大學(xué)新能源材料研究中心研究員陳新泰在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)說(shuō),但目前V2G大規(guī)模商業(yè)化道路上仍有一道道需要跨越的“坎兒”。

  ? V2G將成能源轉(zhuǎn)型支點(diǎn)

  截至2020年底,全球電動(dòng)汽車(chē)保有量已經(jīng)接近1000萬(wàn)輛,正對(duì)各國(guó)電網(wǎng)的供電能力形成新的考驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示,2020年全球電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量達(dá)到324萬(wàn)輛,比2019年的226萬(wàn)輛增長(zhǎng)43%。其中,具有V2G雙向充電功能的車(chē)輛寥寥無(wú)幾。而一旦遭遇像今年2月美國(guó)得克薩斯州大停電類(lèi)似的緊急情況,普通電動(dòng)汽車(chē)充電就會(huì)變得困難重重。而V2G技術(shù)一旦普及,無(wú)論是車(chē)與車(chē)之間,還是在車(chē)與電網(wǎng)之間的雙向充電,就會(huì)在很大程度上緩解這種窘境。

  “目前全球有50余項(xiàng)V2G試點(diǎn)示范項(xiàng)目,主要集中在美國(guó)、歐洲、日本和韓國(guó)等地,包括技術(shù)驗(yàn)證、示范推廣、商業(yè)化運(yùn)行等不同類(lèi)型?!蔽靼补I(yè)大學(xué)微電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室工程師魏冬在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)談到,V2G技術(shù)一旦商業(yè)化,不僅可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的雙向能量互動(dòng),實(shí)現(xiàn)日常穩(wěn)定供電和應(yīng)急供電保障,而且還能夠顯著降低電動(dòng)汽車(chē)的全周期成本,純電動(dòng)汽車(chē)可以通過(guò)電力市場(chǎng)交易獲得額外輔助服務(wù)或峰谷差價(jià)收益,從而在經(jīng)濟(jì)性上達(dá)到甚至超過(guò)燃油車(chē),加速電動(dòng)汽車(chē)取代燃油車(chē)的進(jìn)程。中國(guó)工程院院士黃其勵(lì)也看好V2G技術(shù)成為能源轉(zhuǎn)型的支點(diǎn),因?yàn)樵摷夹g(shù)能促進(jìn)車(chē)網(wǎng)一體。

  除了大眾汽車(chē),大眾集團(tuán)旗下奧迪、斯柯達(dá)、西雅特等子品牌電動(dòng)汽車(chē)也將實(shí)現(xiàn)V2G充電。在全球范圍內(nèi),日產(chǎn)聆風(fēng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了V2G雙向充電功能;雷諾也在歐洲推出V2G試點(diǎn)項(xiàng)目,由ZOE純電動(dòng)車(chē)組成的車(chē)隊(duì)來(lái)“反哺”電網(wǎng)。在2020年疫情防控期間,菲亞特克萊斯勒(FCA)宣布在其意大利工廠啟動(dòng)V2G試點(diǎn)項(xiàng)目,旨在實(shí)現(xiàn)FCA旗下純電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)之間的雙向充電。特斯拉也在積極準(zhǔn)備為旗下主力車(chē)型Model 3和Model Y搭載V2G雙向充電的功能。

  國(guó)內(nèi)V2G發(fā)展亟待提速

  與歐美等地的蓬勃發(fā)展的熱潮相比,V2G在國(guó)內(nèi)顯得有些“冷清”。

  4月13日,浙江吉利控股集團(tuán)有限公司獲得“一種車(chē)對(duì)車(chē)充電的裝置及方法”的發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)。該專(zhuān)利提出了一種車(chē)對(duì)車(chē)充電的裝置及方法,其中包括車(chē)載雙向充電機(jī)、充放電連接裝置和控制盒等。不過(guò),配備了V2G技術(shù)的車(chē)型在國(guó)內(nèi)可謂鳳毛麟角。2013年,比亞迪純電動(dòng)汽車(chē)e6上曾配備了雙向逆變充放電驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器(簡(jiǎn)稱(chēng)“逆變器”),并且在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)了42項(xiàng)相關(guān)技術(shù)專(zhuān)利。

  總體而言,國(guó)內(nèi)V2G發(fā)展仍顯得有些遲緩。根據(jù)前兩年出臺(tái)的有關(guān)文件,國(guó)內(nèi)V2G發(fā)展的計(jì)劃是,2020年之前,開(kāi)展小批量多批次的V2G試驗(yàn)驗(yàn)證,參與雙向充電的電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量可控制在10~300輛,主要任務(wù)是驗(yàn)證多臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)雙向充電技術(shù),實(shí)現(xiàn)多輛電動(dòng)汽車(chē)的相互充電放電。2020年~2025年,主要開(kāi)展規(guī)?;妱?dòng)汽車(chē)(數(shù)量一般不少于500輛)與電網(wǎng)雙向充電的示范運(yùn)行。2026年之后逐步商業(yè)化推廣。

  “由此可見(jiàn),這與歐美日的推進(jìn)步伐相比,亟待提速?!鄙綎|省電池行業(yè)協(xié)會(huì)理事會(huì)專(zhuān)家楊建平在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)表示,國(guó)內(nèi)的研究顯示,當(dāng)城市中的純電動(dòng)汽車(chē)保有量增長(zhǎng)加速(預(yù)計(jì)2035年城市電動(dòng)汽車(chē)保有量超過(guò)300萬(wàn)輛),且快充模式占比相對(duì)較高時(shí),我國(guó)城市電網(wǎng)峰值負(fù)荷的增幅在極端情況下,可能使部分地區(qū)的電源裝機(jī)容量、輸電線(xiàn)路容量出現(xiàn)缺口?!耙虼?,我國(guó)應(yīng)該盡快推動(dòng)V2G技術(shù)應(yīng)用及商業(yè)化進(jìn)程?!彼f(shuō)。

  ? “車(chē)-樁-網(wǎng)”多重瓶頸待破

  “V2G技術(shù)的商業(yè)化無(wú)疑潛力巨大,但目前在車(chē)、樁、網(wǎng)、人等方面還有一些亟待解決的瓶頸和難題?!睎|方證券汽車(chē)行業(yè)分析師覃筱鵬向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示,只有正視并認(rèn)真解決這些難題,V2G商業(yè)化才會(huì)加速實(shí)現(xiàn)。

  在車(chē)的方面,主要是受到電池壽命的制約?!霸陔妱?dòng)汽車(chē)上配置V2G技術(shù)有兩大問(wèn)題需要解決,一是關(guān)鍵核心技術(shù)是逆變器技術(shù)的研發(fā),二是車(chē)載動(dòng)力電池的壽命影響,這也是車(chē)主是否能接受V2G的關(guān)鍵。”陳新泰介紹,一方面,通俗地說(shuō),普通逆變器只能輸出200W的電流,相當(dāng)于只能供一只或幾只傳統(tǒng)的白熾燈燈泡,而V2G的逆變器充放電可以直接帶動(dòng)10~25kW的電器,相當(dāng)于一個(gè)小型移動(dòng)儲(chǔ)能電站。另一方面,V2G技術(shù)不可避免地會(huì)增加車(chē)載動(dòng)力電池的充放電次數(shù),而影響到電池的壽命。這也是特斯拉前些年一直不愿意部署V2G雙向充電技術(shù)“上車(chē)”的主要原因。因此,對(duì)于產(chǎn)銷(xiāo)規(guī)模相對(duì)較小的一些電動(dòng)汽車(chē)品牌來(lái)看,意義不大。

  在充電樁方面,需要對(duì)現(xiàn)有的充電樁進(jìn)行技術(shù)改造。魏冬告訴記者,適應(yīng)V2G技術(shù)的充電樁或充電站中有兩種方案,一種是直接對(duì)電路進(jìn)行改造;另一種是在充電樁或充電站配備儲(chǔ)能電池。兩種技術(shù)方案目的相同,既可以正常給電動(dòng)汽車(chē)充電,電動(dòng)汽車(chē)也可以將電返回到充電樁的儲(chǔ)能電池中,但是改造費(fèi)用很接近。無(wú)論采用哪一種方案,都需要對(duì)充電樁或充電站進(jìn)行改造,目前絕大多數(shù)充電樁和充電樁設(shè)備只有輸出電流,沒(méi)有輸入電流功能,無(wú)法適應(yīng)V2G的應(yīng)用。

  在電網(wǎng)方面,楊建平解釋說(shuō),其中面臨兩大難題。一是V2G雙向充電,需要從技術(shù)上解決車(chē)網(wǎng)協(xié)同控制及管理。眾所周知,社會(huì)用電量非常明顯地呈現(xiàn)波峰波谷狀態(tài),目前主要是夏季冬季的用電高峰,但伴隨著電動(dòng)汽車(chē)的不斷增多,而且電動(dòng)汽車(chē)的充電及放電時(shí)間是高度隨機(jī)性的,如果不能進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)控制及管理的話(huà),將會(huì)對(duì)電網(wǎng)網(wǎng)損及電能穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大影響。二是技術(shù)上要解決回輸電流不穩(wěn)定問(wèn)題,特別是在電力回輸入電網(wǎng)時(shí)需要穩(wěn)定的電流。如果某一時(shí)刻產(chǎn)生大規(guī)模電量供求變化,會(huì)對(duì)電網(wǎng)本身產(chǎn)生一定的沖擊,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生電網(wǎng)電流不穩(wěn),可能引起變電站跳閘,而跳閘又會(huì)導(dǎo)致停電等事故。

  特來(lái)電市場(chǎng)總監(jiān)路文剛在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪時(shí)也認(rèn)為,V2G商業(yè)化應(yīng)用最大的挑戰(zhàn)在于智能電網(wǎng)中的系統(tǒng)能量管理。“電動(dòng)汽車(chē)要實(shí)現(xiàn)規(guī)?;浞烹姇r(shí),需要跟區(qū)域內(nèi)的分布式光伏、分布式儲(chǔ)能構(gòu)建組成多重功能合一的微電網(wǎng)系統(tǒng),一方面實(shí)現(xiàn)區(qū)域自治,對(duì)區(qū)域內(nèi)的能源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理,實(shí)現(xiàn)自發(fā)自用,自放自用,經(jīng)濟(jì)用電等;另一方面是發(fā)揮負(fù)荷聚合服務(wù)商的作用,與大電網(wǎng)友好互動(dòng)和協(xié)同,實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)度、削峰填谷、調(diào)頻調(diào)壓等。”他說(shuō),“特來(lái)電一直踐行的充電網(wǎng)技術(shù)路線(xiàn)就是一種微電網(wǎng)系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)規(guī)?;浞烹姷淖罴逊桨?。”

  ? V2G巨大經(jīng)濟(jì)效益待挖掘

  從人的角度來(lái)看,主要是車(chē)主是否能接受V2G技術(shù)。路文剛表示,實(shí)際上,V2G技術(shù)對(duì)電池壽命的影響微乎其微,帶給車(chē)主的收益卻是實(shí)實(shí)在在的。一位比亞迪唐EV600D車(chē)主告訴記者,該車(chē)的三元鋰電池容量為82.8kWh,即滿(mǎn)電為82度電左右,而目前的充電設(shè)施白天波峰時(shí)段價(jià)格為0.617元/kWh,后半夜的波谷時(shí)段價(jià)格為0.307元/kWh。該車(chē)的續(xù)駛里程為500公里,一般上下班等活動(dòng)每天使用不到100公里,剩余400公里約有80%的電量可出售給電網(wǎng),即使按照70%來(lái)算,電量也有57.4kWh。理論上,車(chē)主每天可以得到17.8元至20.3元收益;一年累計(jì)收入可以達(dá)到6497元至7409.5元。

  “相信隨著相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,也會(huì)推動(dòng)消費(fèi)觀念的改變,其實(shí),如果從整個(gè)能源結(jié)構(gòu)、布局以及發(fā)展新能源來(lái)看,V2G的商業(yè)化更有價(jià)值。”楊建平表示,V2G技術(shù)不僅具有“削峰填谷”的作用,還可以在電動(dòng)汽車(chē)路上拋錨、遭遇自然災(zāi)害、電網(wǎng)供應(yīng)意外等緊急情況下提供電力,優(yōu)勢(shì)更為突出。

  截至目前,國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)總數(shù)已經(jīng)接近500萬(wàn)輛,而且隨著《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021年~2035年)》的落實(shí),新能源汽車(chē)數(shù)量還將有大幅增長(zhǎng),傳統(tǒng)充電方式可能造成的電力供應(yīng)壓力,以及V2G自身所擁有的優(yōu)勢(shì),為V2G商業(yè)化奠定了基礎(chǔ)。中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)也建議,盡快明確電動(dòng)汽車(chē)參與電力市場(chǎng)的準(zhǔn)入條件,鼓勵(lì)實(shí)施主體多元化。同時(shí)要逐步完善車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的市場(chǎng)機(jī)制,形成電網(wǎng)企業(yè)、電動(dòng)汽車(chē)車(chē)主、充電運(yùn)營(yíng)商等多方主體共贏的商業(yè)模式。

  “V2G技術(shù)可以有效降低新能源汽車(chē)用電成本,對(duì)于大力發(fā)展新能源、助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和具有實(shí)際作用,隨著車(chē)、樁、網(wǎng)等問(wèn)題的解決,消費(fèi)者的消費(fèi)觀念也一定會(huì)發(fā)生變化,如果再加上政策支持和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)倒逼作用,V2G的商業(yè)化步伐一定會(huì)提速?!瘪泫i表示。

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