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V2G:能源转型的支点——访中国工程院院士黄其励

北极星储能网  来源:《能源评论》  作者:王伟  2020/4/22 12:28:58  我要投稿  
关键词: V2G 黄其励 充电桩

北极星储能网讯:3月4日召开的中央政治局常委会会议提出,要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。充电桩作为“新基建”的重要内容,受到业界高度关注。面对新冠肺炎疫情影响,应如何看待新能源汽车的未来发展?日前,《能源评论》记者采访了中国工程院院士黄其励,他认为,基于电动汽车的V2G技术不仅可以通过与电网互动缓解配电网压力,而且可以激发新型绿色电能消费商业模式,实现车网一体,将成为我国能源转型的支点。

电动汽车虽小可连接四方

《能源评论》:我国经济正在步入由高速发展向高质量发展的转型阶段,随着疫情逐渐褪去,您认为,能源行业面临的挑战是什么?

黄其励:目前主要需解决三个问题:一是化石能源消耗多。2019年国内原油表观消费量6.96亿吨,天然气表观消费量3047.9亿立方米;二是油气进口依存度高。2019年我国原油和石油的对外依存度都超过70%,天然气的对外依存度为45%;三是万元国内生产总值能耗高。

对于国家而言,石油安全就是能源安全;对于个人而言,石油是属于全人类的,不只属于我们这一代人,我们没有理由把石油用光,让子孙后代一滴油都没有,这样的行为是不负责任的,因此在交通领域应该尽量少用,最好是不用石油。

《能源评论》:那该如何解决化石能源面临的这些问题?

黄其励:主要途径可以概括为:一次能源的清洁化、二次能源的电气化、电网发展的智能化以及全社会的节能。

一次能源清洁化的目标就是,到2050年可再生的清洁能源在总的能源消耗中占比50%。二次能源电气化的目标是,2050年电能使用增至终端用能的50%。电网的智能化就是建设坚强的智能电网,一要有坚强的骨骼肌肉,二要有发达的神经系统。这个发达的神经系统是无所不在的,和外部不仅仅是物理相连,而且是一种高级的智慧相连、智能相连。在节能方面,电能除了清洁以外,每当电气化率提高一个百分点,单位产值的能耗可以降低4%。

电动汽车虽然小,但是它将承载起这样的重任,会连接上述四个方面,既可以提高一次能源的清洁化,也可以提高二次能源的电气化,还可以提高和加强电网的智能化,同时有利于全社会节能。因此,发展电动汽车是符合系统思维的,从整个能源和社会系统角度,会取得1+1大于2、大于3甚至大于4的效果。

《能源评论》:在您看来,电动汽车可谓是能源转型的中枢环节。该如何评价其直接价值?

黄其励:可以先看燃油车。国家统计局2月28日发布的2019年国民经济和社会发展统计公报显示,2019年年末,全国民用汽车保有量26150万辆。以此计算,汽车用柴油和汽油的年用量分别是1.24亿吨和1.27亿吨。再看新能源汽车,综合中国汽车工业协会的数据,截至2019年年底,全国新能源汽车保有量达381万辆,其中纯电动汽车保有量约310万辆,目前的充电量大概占全社会用电量的百分之一点几,如果电动汽车发展到1亿辆的规模,以每辆燃油车百公里油耗8升、电动汽车百公里用电20千瓦时、年行驶里程1万公里计算,可以减少汽油消耗量0.6亿吨,如果折成原油,就相当两三个大庆油田的产量(大庆油田年产量已经下降到3000万吨左右)。

《能源评论》:发展如此规模的电动汽车体量,电网能够承载吗?是否会有不利影响?

黄其励:大电网的壮大可以为电动汽车的发展提供巨大支撑。经过70年的努力,我们国家的电网在规模上世界最大、技术水平上世界最高,完全可以支撑电动汽车发展。以1亿辆电动汽车计算,年充电量2000亿千瓦时,也仅占2018年全社会用电量的2.9%,占2035年用电量的1.7%,因此从电量来说可以甩开膀子干。同时,我们还有丰富的清洁能源资源,也应该和电动汽车等清洁交通工具的发展同步进行。比如,我们的风电资源量可以达到42亿千瓦,太阳能资源有1.86万亿吨标准煤,相当于55亿千瓦的装机量,而目前两者的装机量都仅为2亿千瓦左右。

但是在负荷端,电动汽车如果发展过快,是会产生一些对电网的不利影响。比如,当无序充电达到55%时,会给配电网带来很大压力。这就需要通过需求侧响应、综合能源服务系统或者电动汽车的智能平台等手段来解决。

《能源评论》:具体怎么实现?

黄其励:对电网公司来讲,首先需要对老旧小区加强城市电网规划,另外,要利用好电网资源、转变观念,把电动汽车视作双向灵活的资源,不仅将其作为充电设施,还作为放电设施进行互动响应。

V2G技术促进车网一体

《能源评论》:从长期来看,电动汽车的战略价值毫无疑问非常重大;从近期来看,还有哪些应该直面的现实问题,您如何评价充电难题?

黄其励:从长远来看,电动汽车的发展趋势是和整个化石能源、新能源的发展趋势相关的。去年12月工信部发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿),提出了目标:到2025年,新能源汽车销量占当年汽车总销量的20%;到2030年,新能源汽车销量占当年汽车总销量的40%。

从现实来看,充电是关乎用户体验的重要方面,目前主要有两大问题需要解决:

一是安全问题,尤其是在充电或者运行时出现的火灾事故,大家比较关心。充电设备涉及全产业链,既有本体的安全,又有接口的安全,还有整车、电池、BMS系统以及信息的安全。面对新兴产业的发展机遇,企业不能仅仅看到商机,还要有责任意识,一定要通过管理措施、政策措施以及技术措施等把安全问题先解决好。

二是互联互通问题。现在电动汽车充电软件有很多,据说有的司机手机上会装20多个APP。这只能说明,电动汽车发展到现在,还是“小农经济”阶段,这和信息共享、互联互通的互联网时代相悖,应该力争做到即插、即充、即付,而且给予用户无所不在的服务,极大方便用户。

《能源评论》:从处于“小农经济”阶段的电动汽车充电角度,该如何看待车网关系,未来会如何演进?

黄其励: 电源、电网是连接电动汽车用户的纽带,它和汽车就像母亲和孩子的关系,充电设备是一个重要端口。

车和网之间,一定会经历几个阶段:现在是第一阶段V0G,即无序充电,电动汽车用户不会考虑什么时候充电最合适;第二个阶段为V1G,即有序充电,目前已经尝试这样做了;下一步是V2G(Vehicle-to-Grid)阶段,电动汽车既充电又储电,将来实现车网一体。这意味着整个社会网络,包括交通网、汽车网、电网等成为一体之后,就可以做到在科学可控的时间,在灵活便利的地点进行正确的双向充放电,既实现了电动汽车产业的发展,也支持了可再生能源发展,还满足了用户的使用需求。

《能源评论》:具体需要哪些技术支持,您能否举例说明?

黄其励:比如,2019年6月,华北电网牵头在国内率先实现了调度侧对电动汽车和分布式储能的实时泛在感知和控制,并通过AGC进行弹性负荷控制。这个系统经过半年的努力,接入充电站2000多个,充电桩2万多个,最大功率达到90兆瓦,最大可控功率15兆瓦。虽然这个数据和整个电网的用电量相比很小,但是我们一定要明白,这个实验是从0到1,具备从无到有的价值。

从技术上,可以通过绿电交易、辅助服务以及需求侧响应等来实现,让电动汽车真正充的是绿色电能。具体来说,需要平台方和车主签署协议,允许电网利用技术优势,在约定的时间段内给电动汽车充电,不仅实现电网的削峰平谷,还可以利用车联网平台进行绿电交易试点,比如从青海省购买7000万千瓦时的绿色扶贫电能,送到北京对电动汽车充电。

《能源评论》:这样的技术未来有多大潜力,您可否展望一下?

黄其励:如果可以和电网进行互动,以一辆电动汽车车载电池容量50千瓦时计算,一年就可以有将近1万到2万千瓦时的电量和电网进行互动;如果是1亿辆电动汽车,年互动电量相当于三个三峡,这样就可以不用增加投资,只需通过管理手段,让电动汽车变成发电厂,产生较大的综合效益。

《能源评论》:面对未来的新能源汽车产业与电网协同发展,您有何建议?

黄其励:一是坚持新能源汽车发展路线不动摇,推动新能源汽车与能源转型融合发展。建议近20~30年以纯电动汽车为主,尽快实现规模化,充可再生能源的绿色电。同时要加大氢燃料电池的科技攻关力度,并做好十年、二十年以后的规划,确保投资回报率。

二是加强充换电网络的总体布局,形成科学有序互联的良性生态圈。制定由上到下纳入城网规划的充电方案,以市场化手段,将运营商联合起来。不是以企业为中心,而是以用户为中心,根据用户需求部署充电站/桩,并促进充电设备互联互通,提高用户体验能力。另外,最重要的就是安全,一定要打消大家的顾虑,让用户安心充电。

三是加强关键技术攻关。对充电行业一定要坚持智能化、便捷化、多元化、安全性的方向,下大力气推动即插即充即付、大功率充电、移动充电、车联互动等技术的研发,这样才能让大家非常方便、安全地享受技术进步带来的好处。

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