光儲(chǔ)充發(fā)展現(xiàn)狀與難點(diǎn)

01

市場(chǎng)洞察

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隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高和對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車的限制加強(qiáng)，新能源汽車在近年來(lái)爆發(fā)發(fā)展。2022年中國(guó)新能源汽車銷量全球第一，占全球比重超過(guò)60%。到了2023年，僅4月份，中國(guó)新能源汽車銷量就達(dá)到49.44萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)86.28%。

中國(guó)乃至全球市場(chǎng)的高景氣發(fā)展，推動(dòng)充電基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)需求的快速增長(zhǎng)。充電服務(wù)市場(chǎng)已經(jīng)形成了以充電站、充電樁為主的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，輔以各種充電服務(wù)產(chǎn)品，如充電APP、充電卡等。

從政策上看，我國(guó)公共充電服務(wù)市場(chǎng)可以分為四個(gè)階段。2006到2014是萌芽期，隨著政策的指導(dǎo)和支持，比亞迪、國(guó)家電網(wǎng)開(kāi)始投運(yùn)充電站；2015到2018是成長(zhǎng)期，有了發(fā)改委牽頭，財(cái)政部支持，以及資本市場(chǎng)介入，民營(yíng)企業(yè)開(kāi)始涌入市場(chǎng)；2019到2025年是爆發(fā)期，由于新能源汽車的發(fā)展，充電樁的建設(shè)呈爆發(fā)式增長(zhǎng)，中國(guó)在這個(gè)階段已經(jīng)建成全球最大的充電網(wǎng)絡(luò)。在不久的將來(lái)，中國(guó)公共充電服務(wù)市場(chǎng)會(huì)進(jìn)入成熟期，包括整個(gè)運(yùn)營(yíng)、商業(yè)模式、生態(tài)體系等都將發(fā)展成熟。

我國(guó)充電站保有量已經(jīng)超500萬(wàn)臺(tái)。但相比于電動(dòng)車的快速發(fā)展，雖然充換電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度明顯加快，但仍有巨大的充電樁缺口。到2022年底，國(guó)內(nèi)車樁比也才為2.5:1，并且超過(guò)一半是私人充電樁。根據(jù)工信部規(guī)劃，到2025年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)車樁比2:1，2030年車比1:1，因此，我國(guó)充電樁建設(shè)有望提速。

02

技術(shù)發(fā)展

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但充電樁的建設(shè)和發(fā)展，其實(shí)對(duì)電網(wǎng)是有沖擊的。例如對(duì)配電網(wǎng)負(fù)荷曲線的影響、對(duì)系統(tǒng)電壓偏差的影響、對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)損增加的影響、對(duì)系統(tǒng)三相平衡的影響、對(duì)變電站供電范圍和短路容量的影響、對(duì)系統(tǒng)三相平衡的影響等。

充電站建設(shè)所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，為“光伏+儲(chǔ)能+充電”一體化發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。“光儲(chǔ)充”簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)是將光伏、儲(chǔ)能、充電樁等元素通過(guò)電力電子轉(zhuǎn)換技術(shù)結(jié)合在一起，組成小型的源、網(wǎng)、荷、儲(chǔ)新型電力系統(tǒng)。它能夠?qū)崿F(xiàn)綠色能源高效友好利用，如解決分布式新能源隨機(jī)性、波動(dòng)性的問(wèn)題；通過(guò)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)削峰填谷、需求響應(yīng)、電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻等降低用能成本；與電動(dòng)車V2G技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)新性進(jìn)行用能與發(fā)電載體融合的科技實(shí)踐；對(duì)充電負(fù)荷進(jìn)行分類、分析以及智能化控制，探索與新能源車的結(jié)合形式等。

因此，“光儲(chǔ)充”的結(jié)合能夠很好解決光伏消納能力不足和電網(wǎng)沖擊等問(wèn)題。直流和交流充電樁、微電網(wǎng)、容量配置以及車輛對(duì)網(wǎng)（V2G）等，都是“光儲(chǔ)充”研究的熱點(diǎn)和發(fā)展方向，同時(shí)也包括商業(yè)模式等相關(guān)問(wèn)題。

為了推動(dòng)新能源汽車及充電服務(wù)市場(chǎng)的發(fā)展，政府出臺(tái)了一系列激勵(lì)政策，包括針對(duì)新能源車和充電樁建設(shè)的政策規(guī)劃以及促進(jìn)“光儲(chǔ)充一體化”建設(shè)運(yùn)營(yíng)的補(bǔ)貼政策。這些政策將為新能源汽車及充電服務(wù)市場(chǎng)的健康發(fā)展提供有力支持。不久的將來(lái)，“光儲(chǔ)充一體化車棚”將成為普遍存在的便民基礎(chǔ)設(shè)施。

03

應(yīng)用場(chǎng)景

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“光儲(chǔ)充”在各應(yīng)用場(chǎng)景的特點(diǎn)包括一是實(shí)現(xiàn)光伏最大化自發(fā)自用，余電儲(chǔ)存?zhèn)溆没蛑苯佑糜诔潆?；二是促進(jìn)光伏就地消納，減少城市的用電壓力，實(shí)現(xiàn)業(yè)主自身的經(jīng)濟(jì)效益最大化；三是通過(guò)一體化建設(shè)，車棚上布局光伏，提高城市空間綜合利用率；四是豐富城市和城際的基礎(chǔ)設(shè)施，最大化方便市民出行。

我們把 “光儲(chǔ)充”電站應(yīng)用場(chǎng)景大致分為三類第一類是城市充電站，主要指的是建設(shè)在公共停車場(chǎng)、物業(yè)小區(qū)內(nèi)、以及商場(chǎng)的充電站。通過(guò)在這些地方建設(shè)“光儲(chǔ)充”電站，滿足城市私家車和營(yíng)運(yùn)、貨運(yùn)車輛等充電需求，它相當(dāng)于一個(gè)城市里面的加油站，最大的特點(diǎn)就是便捷，這些車輛的停車時(shí)段較長(zhǎng)，此時(shí)就不需要大功率充電樁；第二類是高速服務(wù)區(qū)，主要是滿足長(zhǎng)途旅行的需求，這個(gè)時(shí)候就需要大功率充電樁完成快速充電；第三類是工業(yè)園區(qū)，工廠的建設(shè)空間較為充裕，安全是首要考慮因素。同時(shí)，在“雙碳”的大背景下，政府要求企業(yè)清潔生產(chǎn)、節(jié)能減排，這樣一來(lái)，“光儲(chǔ)充”的設(shè)計(jì)還能抵消一定的碳排放，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)。此外，還有港口、民航、工業(yè)器械等特殊的充電場(chǎng)景。

“光儲(chǔ)充”電站的核心是停車充電一體化，也就是即插即用。例如，我們把車停在公司，順手連接上充電樁，實(shí)現(xiàn)停車即充電。關(guān)于充電時(shí)間段和時(shí)長(zhǎng)，下午四點(diǎn)到六點(diǎn)，或者晚上十點(diǎn)到兩點(diǎn)，這兩個(gè)時(shí)間段充電比較集中，形成高峰，對(duì)電網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生一定影響；而營(yíng)運(yùn)車輛一般會(huì)在中午午休的時(shí)候。“光儲(chǔ)充”的結(jié)合，可以弱化充電高峰的影響，弱化車主充電習(xí)慣的影響，通過(guò)“光儲(chǔ)充”電站的智能控制，實(shí)現(xiàn)即插即用的同時(shí)避免對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

需要指出的是，單純的充電樁及電網(wǎng)調(diào)控與“光儲(chǔ)充”電站系統(tǒng)調(diào)節(jié)負(fù)荷是存在較大區(qū)別的。例如單純的電網(wǎng)調(diào)控，用電單位只能根據(jù)用電負(fù)荷、充電樁負(fù)荷，提前計(jì)劃用電設(shè)備的開(kāi)和關(guān)，無(wú)法根據(jù)峰谷電價(jià)等策略進(jìn)行智能用電。如果是“光儲(chǔ)充一體化”系統(tǒng)，在光伏的基礎(chǔ)上加入儲(chǔ)能電池，具備多種控制策略，可以通過(guò)電池的充放電能力彌補(bǔ)光伏發(fā)電不穩(wěn)定的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)供電和用電的基本平衡，使整個(gè)系統(tǒng)的可操控性更強(qiáng)，這就不必限制光伏的發(fā)電和充電樁的用電了。

04

建設(shè)難點(diǎn)

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在“光儲(chǔ)充”電站場(chǎng)景規(guī)劃方面，主要分為四步設(shè)計(jì)、選型、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)。

設(shè)計(jì)指的是場(chǎng)景設(shè)計(jì)，決定了充電樁是大功率還是低功率，儲(chǔ)能電池大容量還是小容量；其次是系統(tǒng)配置和布局，要結(jié)合電站服務(wù)的新能源車類型和數(shù)量，設(shè)計(jì)規(guī)模適合的、滿足車輛充電需求的規(guī)劃。

選型包括光伏組件、儲(chǔ)能電池、充電樁類型。

建設(shè)包含合作模式，這里主要是指的EPC模式、EMC模式、設(shè)備提供解決方案、租賃合作等合作建設(shè)模式。

運(yùn)營(yíng)有兩個(gè)層次的含義，一個(gè)是充電樁運(yùn)營(yíng)商業(yè)模式，是指提供充電站設(shè)備和充電服務(wù)的商業(yè)模式，例如一些運(yùn)營(yíng)商會(huì)有自己的電價(jià)模板；而“光儲(chǔ)充”系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式指的是根據(jù)政策、電價(jià)、能源策略，對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)宏觀環(huán)境制定相應(yīng)的電站運(yùn)行策略。

“光儲(chǔ)充”電站的建設(shè)勢(shì)必會(huì)遇到諸多挑戰(zhàn)，比如，在宏觀層面，分布式光伏大量接入配電網(wǎng)，以及電動(dòng)汽車群集中高峰期充電，均會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。

對(duì)于電動(dòng)車充電而言，目前單個(gè)直流快充樁的功率在60kW以上，一臺(tái)直流快充樁運(yùn)行，大約相當(dāng)于二三十個(gè)家庭的用電量，這對(duì)電網(wǎng)的沖擊是很大的。其次，電動(dòng)汽車蓄電池充電屬非線性負(fù)荷，充電過(guò)程中會(huì)也產(chǎn)生諧波。諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成危害，引起線路或變壓器附加損耗增加和發(fā)熱，當(dāng)充電站的電動(dòng)汽車采用大電流快速充電時(shí)，會(huì)形成150～600A的大電流，這可能會(huì)造成電網(wǎng)不穩(wěn)定，并且過(guò)分密集的集中充電可能導(dǎo)致充電站瞬時(shí)負(fù)荷過(guò)大，對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力、載荷能力以及電源容量均造成考驗(yàn)。在這樣的情況下，“光儲(chǔ)充”的合理配置就十分重要了，特別是儲(chǔ)能系統(tǒng)的配置，一方面提高了光伏能源的消納能力，一方面加強(qiáng)了“光儲(chǔ)充”系統(tǒng)的用電靈活性，減少了新能源車大量接入對(duì)電網(wǎng)的瞬時(shí)沖擊。

此外，還有“光儲(chǔ)充”電站建設(shè)的挑戰(zhàn)。首先是設(shè)計(jì)，一是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足，雖然充電樁數(shù)量增長(zhǎng)迅速，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足充電需求，充電難現(xiàn)象依舊突出；二是效率低，大部分充電站的樁車比是按照13或14的情況進(jìn)行配置，服務(wù)車輛少，效率低；三是布局不平衡，場(chǎng)景定義不準(zhǔn)確，造成浪費(fèi)。

其次是關(guān)于選型和建設(shè)，一是建設(shè)成本高，充電場(chǎng)站投入成本高，前期調(diào)研規(guī)劃選型必要性高；二是建設(shè)用地稀缺，場(chǎng)地難覓、拿地難；三是協(xié)調(diào)難度大，建設(shè)過(guò)程中具有眾多利益主體，協(xié)調(diào)難度大。

最后是運(yùn)營(yíng)，主要是模式不成熟，包括系統(tǒng)策略的運(yùn)營(yíng)、經(jīng)營(yíng)模式的運(yùn)營(yíng)，系統(tǒng)策略主要是結(jié)合“光儲(chǔ)充”一體化來(lái)制定充放電策略，經(jīng)營(yíng)模式指的是運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)營(yíng)策略。

總的來(lái)說(shuō)，“光儲(chǔ)充”系統(tǒng)是微電網(wǎng)中不可或缺的重要組成部分。經(jīng)過(guò)不斷克服困難和挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)已成為配電增擴(kuò)容的理想選擇，具有系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單、調(diào)度響應(yīng)快等優(yōu)勢(shì)。此外，它還適用于短時(shí)脈沖負(fù)荷的應(yīng)用場(chǎng)景，并且可以實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行?？梢哉f(shuō)，在未來(lái)，"光儲(chǔ)充"系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)有力的發(fā)展方向，必將在微電網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

原文標(biāo)題:光儲(chǔ)充發(fā)展現(xiàn)狀與難點(diǎn)