【聚焦】破解電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模充電難題

一位在杭州做電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)營(yíng)的前輩，是換電路線的死硬派。他最強(qiáng)的一個(gè)論據(jù)是，當(dāng)城市電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)充電分散有序進(jìn)行，沖擊就小得多。

他不是危言聳聽(tīng)。

比如說(shuō)，一個(gè)小區(qū)一般的變壓器是630KVA，只要超過(guò)90輛電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)在7kw的家用樁上充電，就超過(guò)了小區(qū)的負(fù)荷。一個(gè)小區(qū)有上百輛汽車(chē)很常見(jiàn)，如果很多換成了電動(dòng)汽車(chē)，小區(qū)必須擴(kuò)容。

這只是電動(dòng)汽車(chē)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(wèn)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(chē)工程系啟用了一個(gè)微電網(wǎng)。這個(gè)微電網(wǎng)由清華大學(xué)汽車(chē)工程系與星星充電合作開(kāi)發(fā)，同時(shí)也是一個(gè)“風(fēng)光氣儲(chǔ)充”一體化綜合試驗(yàn)示范平臺(tái)。試驗(yàn)示范的目的，就是求解大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)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(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高（右）、中國(guó)工程院院士韓英鐸（中）與萬(wàn)邦新能源董事長(zhǎng)邵丹薇為試驗(yàn)示范平臺(tái)揭牌

清華大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高表示，該試驗(yàn)平臺(tái)的分布式特點(diǎn)不僅利于未來(lái)微電網(wǎng)能夠進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)，還能把清潔能源和電動(dòng)汽車(chē)結(jié)合，“新能源車(chē)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(chǔ)充”方面，目前只有“風(fēng)光儲(chǔ)充”四個(gè)方面。

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

光實(shí)驗(yàn)室樓頂1路50kW光伏發(fā)電系統(tǒng)（下圖）；

儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室旁1路200kWh儲(chǔ)能系統(tǒng)；

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

這個(gè)供電、儲(chǔ)能、用電的網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)能夠自治的能源網(wǎng)絡(luò)。據(jù)萬(wàn)幫新能源（星星充電的公司名稱(chēng)）研發(fā)總經(jīng)理李德勝介紹，項(xiàng)目一期光伏和風(fēng)機(jī)年發(fā)電量近10萬(wàn)kWh，可滿(mǎn)足30余輛電動(dòng)汽車(chē)充電及實(shí)驗(yàn)室用電需求。不過(guò)，該微電網(wǎng)也具備并網(wǎng)運(yùn)行條件，可滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)要求。

這一微電網(wǎng)的另一大特征是，這是一個(gè)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(yàn)未來(lái)高電壓大功率車(chē)型充電，定制研發(fā)高效轉(zhuǎn)化模塊。項(xiàng)目提出的研究目標(biāo)是，新能源汽車(chē)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(xiàng)目后期會(huì)新增燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。另外“充”方面也會(huì)增加超大功率充放電系統(tǒng)、無(wú)線充電系統(tǒng)等新功能，以探索新能源汽車(chē)多種能源供給方式的新技術(shù)，研制新設(shè)備和新平臺(tái)。

推廣的可能

根據(jù)星星充電的估算，2017年，全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電量約48億度。如果到2030年，假設(shè)全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)總保有量8000萬(wàn)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(mǎn)足大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)充電，除了新增大電網(wǎng)的發(fā)電并網(wǎng)，還有一個(gè)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(guó)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(dòng)汽車(chē)總充電量的近十倍。因此，需要一個(gè)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(dòng)汽車(chē)，恰好可以扮演微電網(wǎng)中用電或者儲(chǔ)電的載體角色。如果大規(guī)模電動(dòng)汽車(chē)充電在微電網(wǎng)進(jìn)行，對(duì)大電網(wǎng)的沖擊也就不復(fù)存在。

微電網(wǎng)的電力來(lái)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(dòng)汽車(chē)的市場(chǎng)分布似乎不太契合。

微電網(wǎng)充電的場(chǎng)景設(shè)想

中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授韓英鐸在和媒體座談時(shí)表示，“國(guó)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(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)相契合，值得推廣。

兩個(gè)萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)

李德勝介紹，星星充電計(jì)劃建設(shè)100個(gè)以上光儲(chǔ)充的系統(tǒng)，來(lái)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(yíng)結(jié)合，意味著星星充電也將進(jìn)入到電力市場(chǎng)？

萬(wàn)幫新能源投資集團(tuán)董事長(zhǎng)邵丹薇在和媒體座談時(shí)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?cè)诮K一度電只能比從國(guó)網(wǎng)購(gòu)電便宜一分錢(qián)左右。這個(gè)差價(jià)還不大，但是，我相信以后會(huì)越來(lái)越大?！?/p>

在示范平臺(tái)揭牌的致辭中，邵丹薇說(shuō)，清華大學(xué)和星星充電合作的“風(fēng)光氣儲(chǔ)充”示范平臺(tái)，象征的是一個(gè)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(gè)都是萬(wàn)億級(jí)的市場(chǎng)。