電動汽車大規(guī)模充電將成難題，清華大學(xué)與星星充電聯(lián)手求解

一位在杭州做電動汽車運(yùn)營的前輩，是換電路線的死硬派。他最強(qiáng)的一個論據(jù)是，當(dāng)城市電動汽車保有量到了一定規(guī)模后，現(xiàn)有電網(wǎng)在集中充電壓力之下，必然崩潰。但是如果采用換電，讓電動汽車充電分散有序進(jìn)行，沖擊就小得多。

他不是危言聳聽。

比如說，一個小區(qū)一般的變壓器是630KVA，只要超過90輛電動汽車同時在7kw的家用樁上充電，就超過了小區(qū)的負(fù)荷。一個小區(qū)有上百輛汽車很常見，如果很多換成了電動汽車，小區(qū)必須擴(kuò)容。

這只是電動汽車大規(guī)模推廣之后，充電的難題之一。電網(wǎng)難接入、難調(diào)節(jié)、沖擊大，電能損耗高，清潔能源占比低……這些問題將一一暴露，現(xiàn)有電網(wǎng)將難以承受。

如何求解？9月17日，清華大學(xué)汽車工程系啟用了一個微電網(wǎng)。這個微電網(wǎng)由清華大學(xué)汽車工程系與星星充電合作開發(fā)，同時也是一個“風(fēng)光氣儲充”一體化綜合試驗示范平臺。試驗示范的目的，就是求解大規(guī)模電動汽車充電的難題。其基本邏輯是，一方面充分利用“風(fēng)光氣”等清潔發(fā)電資源，形成微電網(wǎng)，避免大幅增加大電網(wǎng)負(fù)荷；另一方面提高系統(tǒng)效率，避免電能損耗。

中國科學(xué)院院士歐陽明高（右）、中國工程院院士韓英鐸（中）與萬邦新能源董事長邵丹薇為試驗示范平臺揭牌

清華大學(xué)教授、中國科學(xué)院院士歐陽明高表示，該試驗平臺的分布式特點(diǎn)不僅利于未來微電網(wǎng)能夠進(jìn)入千家萬戶，還能把清潔能源和電動汽車結(jié)合，“新能源車就是要用新能源電”。

大學(xué)里的微電網(wǎng)

兩家單位合建的這一微電網(wǎng)，“風(fēng)光氣儲充”方面，目前只有“風(fēng)光儲充”四個方面。

風(fēng)：清華大學(xué)汽車工程系電池實(shí)驗室樓頂?shù)?路1kW渦輪式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（下圖）；

光：實(shí)驗室樓頂1路50kW光伏發(fā)電系統(tǒng)（下圖）；

儲：實(shí)驗室旁1路200kWh儲能系統(tǒng)；

充：1臺180kW大功率直流充電樁、3臺60kW直流充電樁，4臺20kW慢充直流樁（下圖）。

這個供電、儲能、用電的網(wǎng)絡(luò)，是一個能夠自治的能源網(wǎng)絡(luò)。據(jù)萬幫新能源（星星充電的公司名稱）研發(fā)總經(jīng)理李德勝介紹，項目一期光伏和風(fēng)機(jī)年發(fā)電量近10萬kWh，可滿足30余輛電動汽車充電及實(shí)驗室用電需求。不過，該微電網(wǎng)也具備并網(wǎng)運(yùn)行條件，可滿足電動汽車與電網(wǎng)的雙向互動要求。

這一微電網(wǎng)的另一大特征是，這是一個800V直流電網(wǎng)。這么高的電壓，一方面是為了提高系統(tǒng)效率，另一方面是試驗未來高電壓大功率車型充電，定制研發(fā)高效轉(zhuǎn)化模塊。項目提出的研究目標(biāo)是，新能源汽車能源的生產(chǎn)、傳輸和消耗全流程能源效率提升5％。

在“氣”方面，項目后期會新增燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。另外“充”方面也會增加超大功率充放電系統(tǒng)、無線充電系統(tǒng)等新功能，以探索新能源汽車多種能源供給方式的新技術(shù)，研制新設(shè)備和新平臺。

推廣的可能

根據(jù)星星充電的估算，2017年，全國電動汽車充電量約48億度。如果到2030年，假設(shè)全國電動汽車總保有量8000萬輛，年充電量就將達(dá)到3500億度，是三峽年發(fā)電量的3．5倍。

如果要滿足大規(guī)模電動汽車充電，除了新增大電網(wǎng)的發(fā)電并網(wǎng)，還有一個解決方案，就是充分利用分布式、可再生能源的發(fā)電。

根據(jù)中國的能源和電力發(fā)展十三五規(guī)劃，2030年非化石能源的發(fā)電量占比要達(dá)到50％。但是，這些大量的可再生能源發(fā)電，往往存在并網(wǎng)難題。2017年，電網(wǎng)棄風(fēng)棄電高達(dá)492億度，是當(dāng)年電動汽車總充電量的近十倍。因此，需要一個微電網(wǎng)的用電方案，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電、分布式用電。而面臨充電難題的電動汽車，恰好可以扮演微電網(wǎng)中用電或者儲電的載體角色。如果大規(guī)模電動汽車充電在微電網(wǎng)進(jìn)行，對大電網(wǎng)的沖擊也就不復(fù)存在。

微電網(wǎng)的電力來源多元，還不止“風(fēng)光氣”，此外還可以有柴油發(fā)電機(jī)、生物質(zhì)能、潮汐能等分布式電源。特別是在孤立海島、城市片區(qū)以及偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)等，微電網(wǎng)有廣泛應(yīng)用前景。但是這和電動汽車的市場分布似乎不太契合。

微電網(wǎng)充電的場景設(shè)想

中國工程院院士、清華大學(xué)教授韓英鐸在和媒體座談時表示，“國家十三五能源規(guī)劃中，風(fēng)電與光伏，集中和分散并舉，分散為主，西部和東部并舉，東部為主?！彼J(rèn)為分布式可再生能源的新規(guī)劃方向，與電動汽車市場相契合，值得推廣。

兩個萬億級市場

李德勝介紹，星星充電計劃建設(shè)100個以上光儲充的系統(tǒng)，來提升充電前段清潔能源的占比。

星星充電推廣可再生能源發(fā)電與充電運(yùn)營結(jié)合，意味著星星充電也將進(jìn)入到電力市場？

萬幫新能源投資集團(tuán)董事長邵丹薇在和媒體座談時表示，星星充電在去年底就拿到了售配電牌照?！艾F(xiàn)在我們在江蘇一度電只能比從國網(wǎng)購電便宜一分錢左右。這個差價還不大，但是，我相信以后會越來越大。”

在示范平臺揭牌的致辭中，邵丹薇說，清華大學(xué)和星星充電合作的“風(fēng)光氣儲充”示范平臺，象征的是一個由智能充電網(wǎng)絡(luò)，它將一方面連接能源互聯(lián)網(wǎng)，另一方面連接產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。而這兩個都是萬億級的市場。（完）