太陽能電動汽車充電站離網(wǎng)運行可行嗎

美國純電動汽車生產(chǎn)商特斯拉公司近期在中國再次備受矚目，根據(jù)多家媒體報道，該公司CEO馬斯克4月22日提出在我國可以建設僅靠太陽能作為能量來源、獨立于電網(wǎng)、實現(xiàn)24小時不間斷充電服務的“超級充電站”，因其融入了電動汽車和太陽能這兩大低碳話題，引發(fā)了媒體和民眾的關注和興趣。利用太陽能和儲能裝置為電動汽車充電的概念并非馬斯克首創(chuàng)，在學術界其實并不新穎，已有不少相關研究。然而經(jīng)筆者考證，特斯拉公司這種號稱可以脫離電網(wǎng)運行的充電模式其實未能從根本上解決太陽能能量密度低、不穩(wěn)定、效率低等缺點帶來的不便，僅僅具有一定的示范效果，根本不能滿足電動汽車規(guī)?；l(fā)展的實際需求，筆者從技術層面上認為在目前階段充電設施尤其是直流快充設施并網(wǎng)運行才是實現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

為了驗證特斯拉公司目前在國內(nèi)宣傳的“超級充電站”脫離電網(wǎng)運行的可行性，其實只需對近日交付的上海特斯拉太陽能充電站進行簡單估算。據(jù)報道，該充電站太陽能組件鋪設面積約為150平方米，太陽能組件最高轉化率為20.5%。上海全年光照輻射總量約1230kWh/m2，則可利用的全年光照輻射總量約為1230×80%≈980kWh/m2，那么以上特斯拉太陽能充電站每天可發(fā)電量約為(980×150)÷365×20.5%≈83kWh。因此，即使不考慮太陽能組件光電轉換效率在壽命期內(nèi)逐年衰減的影響和作為光伏電源必須具備的儲能損耗，該離網(wǎng)運行的太陽能充電站在極端理想情況下的發(fā)電量一天也僅夠充滿一輛電池容量為85kWh的特斯拉ModelS，或將2輛該車型電量從30%充到80%。這樣的電量顯然難以滿足規(guī)?；妱悠嚨某潆娦枨?，必須尋求電網(wǎng)幫助。

另外，太陽能充電站發(fā)電量受天氣的影響十分明顯，一片云的飄過都會導致發(fā)電量降低，霧霾天氣更會大大降低發(fā)電量，更不用說南方地區(qū)經(jīng)常性連續(xù)的陰雨天可能導致無電可發(fā)。更簡單一個問題，晚上怎么辦?為了實現(xiàn)其宣傳的24小時不間斷的快速充電服務效果，特斯拉公司提出通過為其太陽能充電站建設儲能裝置，對太陽能進行存儲和時序分配。然而，即使不考慮儲能裝置昂貴的成本，增加充電站的儲能裝置僅僅是存儲了太陽能，并不能模糊概念、將其草率地誤解為就能增加接收和轉化的太陽能總能量，特斯拉公司展示的太陽能充電站實際的供電能力仍然沒有改變，顯然不夠供應電動汽車充電的實用需求。因此特斯拉公司建設的這種離網(wǎng)太陽能充電站不具備可行性，并網(wǎng)運行以尋求電網(wǎng)支持才是保證長期發(fā)展的必然選擇。

實際上，早在2013年6月，特斯拉公司美國官網(wǎng)的論壇上就有用戶對其“超級充電站”能滿足全部電量需求的可能性提出了質(zhì)疑，用計算結果說明若將全球車輛都換成電動汽車，即使將總面積為3.8×1011m2的全球屋頂都安裝光伏發(fā)電裝置，也僅能滿足需求的十分之一。此外據(jù)國外媒體報道，即使在以推廣可再生能源和電動汽車力度最大的德國，該國環(huán)境部提出的電動汽車電能消耗應完全由太陽能、風電等可再生能源供應的環(huán)保理論，也遭到了經(jīng)濟技術部專家對其不具備實際可操作性的反駁，認定不能據(jù)此嚴格制約。因此特斯拉公司提出建設獨立于電網(wǎng)的“超級充電站”充電網(wǎng)絡，其目的可能是通過清潔能源理念以尋求更多支持。

其實從相關報道中可以看出，目前在國內(nèi)陸續(xù)交付使用的特斯拉電動汽車總量約為數(shù)十臺，充電需求幾乎可以忽略，因此所謂的離網(wǎng)太陽能充電，對其產(chǎn)品的示范和宣傳的作用更大。在電動汽車規(guī)模發(fā)展的趨勢下，參照當前常規(guī)汽車加油站一天加油車輛數(shù)少則上百多則上千的規(guī)模，這種脫離電網(wǎng)、僅依靠太陽能供電的“超級充電站”模式顯然無法滿足充電需求。媒體報道中特斯拉計劃建設的“超級充電網(wǎng)絡”暫未涉及在國內(nèi)規(guī)劃的細節(jié)，馬斯克的目標能否實現(xiàn)有待我們繼續(xù)關注。然而，如果僅依靠增加脫離電網(wǎng)運行的“超級充電站”數(shù)量來滿足今后大規(guī)模電動汽車的充電需求，顯然不具備可行性，并網(wǎng)運行、尋求電網(wǎng)支持才是發(fā)展的必經(jīng)之路。