若2030年电动汽车达到1亿辆 储能规模或将比抽水蓄能更大-国家发展和改革委员会能源研究所刘坚

电动汽车如果是真的达到2030年1亿辆的水平，就可以实现4倍或者与抽水蓄能相比更高的储能规模，所以应用的潜力是非常巨大的。

——摘自2018中国分布式储能峰会刘坚发言

2018年10月26日，北极星电力网、北极星储能网、中关村储能产业技术联盟在北京西国贸大酒店联合举办2018中国分布式储能峰会，在上午“主旨报告”环节，国家发展和改革委员会能源研究所刘坚作“电动汽车储能市场与价格机制研究”主题报告。

以下为发言实录：

刘坚：吴院长给我们介绍的内容比较学术、比较技术，我理解其实不同的储能技术基于他的技术特点，比如说像超级电容、锂电池、铅炭电池，可以在微网不同应用领域实现不同的价值，比如帮助我们实现价差的套利，帮助我们实现功能可靠性的提升，帮助我们提高电能质量这方面的应用。

刚才两位嘉宾分别给我们带来了储能国内和全球产业的发展情况，以及目前分布式储能应用大致的进展，下面换一个角度，从电动汽车，因为可以认为电动汽车也算是分布式的储能资源，中国电动汽车产业发展速度也非常之快，因此我们想到是不是能通过电动汽车的资源帮助我们实现储能这样的应用价值。

首先看一下我们的发展现状。左边这张图是储能，右边这张图是新能源汽车。总体来讲，刚才两位嘉宾也都介绍到了储能的进展速度非常快的，但是即使在这样一个背景下，中国的储能在我们整体的电力资产或者电力装机的比重还是比较低的，储能占到总的发电装机的大约1.7%，而且我们比较关注的电化学储能现在仅占到储能装机的1.5%，就是说电化学储能、电池之类的技术只占到我们电力装机的万分之二左右，所以这样一个发展，与我们的实际需求还是有很大的差距。右边这张图是相对电动汽车中国发展的情况，是最近8年累计推广量的统计。可以看到，中国的新能源汽车增长速度也是非常快的，目前已经是全球第一大的新能源汽车市场，超过了200万辆总的保有量。在全部汽车中的占比还是比较有限，只有1%，但是其中纯电动已经占到了主流，这跟其他国家的发展情况还是有比较大的反差，现在纯电与插电的比例已经达到接近4的比例。未来新能源汽车补贴还会持续一段时间，双积分的政策也会引入，就是说相当一段时间之内中国新能源汽车的规模还是会有比较大的增长，因此我们想到电动汽车的普及与储能的融合有非常大的潜力。

我们首先来看一下为什么我认为我们电动汽车的储能是有很大的作用的，最大的一个我们关注的点。我们从事政策研究来讲，最关注的点还是他的环境价值，比如我们这里举了一个例子，就是在上海，我们分析电动汽车它的环境价值取决于它的全生命周期的环境影响，他排放的情况，更多集中在上游，所以那些地方如果他上游的电源结构更加清洁的话，电动汽车全生命周期的排放相对来说就会比较少，上海就是一个相比于华东地区来讲电源结构比较清洁一下，因为他有一条直流是从四川向家坝水电站向上海特高压的直流通道。基于目前上海的情况来讲，可能我们并不能实现真正的电动汽车全生命周期的低碳或者减排，很大原因就是因为，电动汽车的充电仍然还是存在一个时间上的限制，如果我们能够让电动汽车的充电时间与直流输送的水电输送功率的高峰时间吻合起来的话，电动汽车边际的充电量就是低碳的电量。我们做这样的分析，如果将这两个时段，电动汽车每百公里的排放程度就会降低到4千克以下，这样一个降低是非常明显的，就是说基于目前的电力系统的情况，电动汽车就可以实现快速的减排的效果。

进一步来讲，刚才我们说到的是有序充电，就是改变我们电动汽车充电时间实现的减排效果，我们进一步来看，如果电动汽车能够实现与电网之间的双向互动，就是意味着我们可以使用电动汽车电池在水电高发的时段吸纳更多的清洁电力，在水电相对来说输送低谷的时但，让电动汽车电池向其他电力用户，比如住宅或者工商业用户提供电力的话，就可以实现清洁电力的置换，就是可以进一步帮助我们其他用户的能源转型。也就是说未来如果我们实现更深入的互动的话，电动汽车减排的作用还会更加大。

在我们这个研究里面，我们把电动汽车的储能分为四种模式，包括有序充电、V2G、电池更换、退役电池。相比之下第一类，有序充电来讲，比较不同，因为它并不存在放电的行为，更多的是改变我们的充电时间去实现等值的或者等价的储能效果。后面三类来讲，V2G就是车与电网之间的双向互动，电池更换和退役电池是比较类似的，与我们传统固定式的储能很正像，需要通过电池与车的分离来实现这样的储能。

我们也对这种电动汽车储能未来的技术潜力进行了分析，我们主要针对的是V2G这种图能方式，假设2030年是1亿辆电动汽车的总量，电动汽车理论的储能潜力就可以达到5千GWh，我们可以对比一下抽水蓄能，攻防统计，全国抽水蓄能资源潜力是1.5亿千瓦，我们假设是8个小时连续放电时间，就是12亿千瓦时的储能规模。电动汽车如果是真的达到2030年1亿辆的水平，就可以实现4倍或者与抽水蓄能相比更高的储能规模，所以应用的潜力是非常巨大的。当然我们同样认识到，电动汽车储能，刚刚说到这个值是一个理论值，究竟电动汽车是否实现与电网的响应实现储能，还是取决于他用车的行为。他首先服务的还是交通部门，所以我们也做了具体的一个调研，看上海市分两类车型，左边这个是乘用车，右边这个是商务车，去看他的停车和充电时间的分布，横轴就是他的一天24小时的情况，浅色部分代表他的停车时间，深色部分代表他的充电时间。

简单来讲，我们可以通过改变我们的深色部分，也就是调节我们的充电时间，只要这个充电时间是在停车时间范围内，就可以实现这样一个灵活调节。从系统角度来讲，来帮助我们充电负荷的平抑，实现削峰填谷的效果。需要注意一点，我们在这个分析里面还是考虑的仅仅是交流的慢充充电，如果我们未来充电分布进一步提升之后，深色部分还会进一步缩小，就是说他未来在浅色部分调节的空间还会进一步扩大，所以他这样一个应用潜力，实际的应用潜力还是会比较大的。

对此我们也对苏州做了一个案例分析，未来电动汽车普及之后，我们假设128万辆电动汽车，其中64万辆是乘用的电动汽车，我们33%是需求响应，20%是通过V2G于用户互动，大概34%万辆有储能的规模，我们对比了有序充电和V2G的区别。看这两种对比，差别还是非常明显的，电动汽车负荷基本上都叠加到了电网的原始高峰，所以会很明显的拉大这样一个峰谷差。右边这个V2G的情况，直接需求了负荷高峰的这部分电量，更重要一点，实现了凌晨和午间时段的填补，这两个部分为我们的风电和光伏发电提供了更大的发电空间，也就是能够帮助我们苏州市实现更多清洁能源的利用，实现整体全市的清洁能源的转型。

刚刚说了很多电动汽车储能的技术潜力，但是真正想推动这样一个应用来讲，一个很重要的方面就是他的经济性，首先我们考虑一下成本，先看一下有序充电，有序充电其实跟我们的传统电力里面的需求响应还是比较像的，对于传统的需求响应资源来讲，基本上改变我们行为的程度与我们的成本是正相关的，就是说我们的行为影响的越大其实需求响应的成本越高，但是对于电动汽车来讲还是有一点差别，电动汽车的特点是他的停车时间和他的用车时间，时间上是分离的，所以如果我们在我们停车时间里面去改变我们的充电时间的话，实际上对我们的用车没有直接的影响，所以在停车时段去调节我们的充电，实际上他的成本相对来说是比较低的，这也是我们为什么认为对于传统需求响应资源来讲电动汽车的充电是一个经济性比较高的一种方式。

其他三类，就是说电池的换电模式、V2G和退役电池来讲，不存在电池的放电行为，所以我们核心考虑的问题就是电池这部分的成本，当然每一类的储能技术还是有一些差别，换电池和V2G来讲需要增加一个放电裂变的元件这部分的成本，对于退役电池来讲更加复杂一些需要做退役电池的检测、重组、PCS一部分成本的增加，包括一些退役电池的运输等方面的成本。

我们也对比了一下静态固定的储能技术他的成本变化，我们首先还是核心的看中间这部分，电池包的成本变化，我们分析了动力电池和其他主流技术的成本变化趋势，主要采用的还是学习曲线的方式，就是考虑过去几年每一年各类储能技术累计的产量，相对应每一年的成本，他成本下降的变化。可以看到，目前的历史数据来看，动力电池他的成本江苏已经是比较快的了。

还有一个更重要的原因是，我们看横轴是一个累计产量的情况，对于其他储能技术来讲，动力电池的产能增速是最快的，也是由于我们新能源汽车产业的推动。所以他能够更快的实现向右曲线的延伸，就是一定时间段内动力电池成本下降的空间可能比其他几类储能技术成本下降空间要更大一些。

这是我们考虑了电池的循环寿命之后我们做了一个平准化的储能成本的对比。最左边是一个固定电池的成本，我们是做了一个参考，右边三类是电动汽车储能的情况。总体来讲，我们人为刀2030年，就是中长期以后，动力电池就是电动汽车储能这种储能方式平准化的成本也是更低的，主要也是由于动力电池的成本本身随着规模的扩大规模效应产生的成本下降。这个图里我们加了灰色的部分，目前峰谷价差的参考值，我们用了7毛8分钱，假设峰谷价差一直存在的话，在2021年左右后几类电动汽车储能的方式经济性会逐渐的体现，就是他的平准化的成本已经低于了峰谷价差的水平。

刚刚说的很多都是电动汽车的储能成本问题，还有一点是效益问题，效益问题其实在中国评估来讲是比较困难一些的，因为国外是有一些汽车储能效益的评估，因为基于比较完善的电力市场，价格也是比较透明的，相对来说分析也比较直接，我们这里列举了更多的在美国和德国方面的一些研究成果。可以看到，大体上来讲这个价值还是比较明显的，特别是V2G参与调频这种方式，他每年的价值，部分的案例里面是超过1000美元，接近200美元的水平，可以看得到，对用户来讲这样一个价值是非常可观的。中国来讲我们也尝试做了一些研究，也是基于目前的上游储能的情况，对于我们发电侧、出配侧成本下降的作用。最下面三行的情况，总体带讲，电动汽车不同的结构模式带来的价值水平也是有比较大的差异的，比如说我们看到退役电池相对来讲价值会比较高一些，主要是他实现了真正的车和电池的分离，较少的受车辆运行的影响，相比来说V2G弱一些，需求响应因为他没有放电的功能，所以相比之下它的价值更低一些。但是我们可以看到，80元/千瓦时的价格，基于1度电的价值，我们看到电动汽车已经实现30千瓦时或者更高价值的储能容量，实际上电动汽车如果参与了需求相应的服务，他还是会给我们整个电网带来很大的经济性价值的。

具体看一下电动汽车储能的应用市场，我们可以类比一下目前固定电池应用的情况，目前固定的储能技术应用在以下几点，系统调峰、能源并网、终端电价的调节、辅助服务、电能质量和备用机组。下面两类，主要针对一些特定的行业，所以是一个比较固定的应用场景。上面的系统调峰来讲，目前大部分调峰还是通过抽水蓄能实现的，需要电网的直接调度，这部分电动汽车参与还是有些困难的。第二部分来讲，可再生能源并网，现在大规模的应用可能还是存在一些问题，它经济性可能相对于风能、太阳能的上网电价来讲，储能的平准化成本可能还会更高一些，对电动汽车来讲这部分应用更多集中在示范。我们主要关注的还是中间这两类，就是终端电价调节和辅助服务，也是母亲静态储能技术商业化运行比较多的这两个场景。如果对比一下可以看到，终端电价来讲，对于电动汽车参与来讲门槛相对来说小一些，直接可以通过峰谷电价套利结合电费的价格来实现，也是中间有序充电、V2G、梯次利用、电池更换都可以做这方面的应用。辅助服务就存在一些门槛，后面我会介绍这方面的问题。

首先看一下电价调节，就是峰谷价差这方面的应用。右边这张图是目前国内一些典型城市的峰谷价差水平。浅蓝色的部分代表目前的电池包的成本，相对来可能是一个比较乐观的估计，差不多是7毛钱/千瓦时的成本，我们假设能够实现这样一个成本，实际上对于很多的城市来讲，它实际上已经低于它的峰谷价差了，所以理论上还是存在一定的应用可能性的。但是目前不论是电动汽车储能还是固定的储能技术来讲，参与终端电价套利还是有一些问题，也说不上是一个障碍。首先是转供电的问题，电动汽车充电对储能是一个小规模的功率，往往存在一个转供电的行为，他往往接在物业的电表后面，这种情况下分布式储能也好会存在一些应用的困难。第二点来讲，本身这个峰谷价差是有不确定性的，今年下半年政府工作报告提出降低工商业电价10%，现在看效果还是比较明显的，而且会超额完成降低电力成本的目标。在这样大的背景下，很多工商业用户可能会考虑从传统的工商业电价的目录里面转到大功率电价的选择，因为大功率电价里面峰谷价差可能多一些，对储能来讲需求可能也会相对来讲更弱一些，这也是两方面的不确定因素。

对于电动汽车储能来讲，最大的掌握可能用户的接受度问题，我们也做了问卷调研，分析了不同的车型，包括私家车、商务车，后面基本运营车辆。私家车相对来讲接受度是更高的，蓝色是代表有序充电的接受度，橙色部分代表V2G的接受程度。私家车一半以上的用户还是愿意参与需求响应来获得一部分的收益的，但是对于2G来讲，基本上大家的接受度都非常低，特别是出租车，基本上是没有驾驶员愿意参与这种充放电行为，核心的关切就是他电池寿命的折算问题。由于电池成本也是有相关性的，所以电池成本越高，他接受度会更低。比如说我们以目前8毛钱的度电成本，平准化的储能成本用户接受度可能就不到5%，所以在现有的接受度情况下可能很难大面积推这种电动汽车与电网互动的应用。

但是我们认为这种接受度的问题会是随着未来技术的变化有比较大的改观。比如说这张图蓝色的曲线是我们做的一个动力电池全生命周期续航里程的预测以及灰色的部分就是相对应的储能电量的预测，我们这个预测实际上基于汽车工程学会节能与新能源汽车路线图的一个目标，也就是说未来随着电池他的容量、能量密度以及他的循环寿命提升以后，电池全生命周期的续航能力就会快速提升，比如到2020年我们假设车辆新车平均的续航达到350公里，电池的循环寿命是2千次的话，全生命周期他可以支持大约70万公里的续航能力，70万公里已经高于目前燃油汽车指导的报废里程了，未来如果进一步提升这样的参数，比如500公里以上的续航，3千次循环，累计里程就会150万公里里程以上，远远高于一般私家车出行的需要。额外的电池储能能力，可以提供一个几乎零成本的V2G或者电动汽车储能这样一个服务，所以这部分应用来讲，我们认为用户接受度也会相应的明显提升。

第二类，参与辅助服务的问题。比如说前几年储能参与辅助服务还是有比较大的障碍，但是今年以来，去年下半年到今年以来，还是有很多地方推出了一些电力辅助服务的一些政策，开始逐渐的引入储能这个技术，储能这样一个资源在辅助服务的应用价值已经越来越多的被大家所重视，比如说像新疆、像山西、像甘肃都出台了相关的辅助服务的运营规则，对储能这种技术他参与辅助服务的门槛、能量、持续放电的小时数，还有一些结算的方法等等，都做了比较具体的一些规定，就是说未来储能已经越来越多的能够参与到辅助服务。特别要提的一点，2018年1月份，南方电网出台的这个细则里面，对充电电量进行补偿。

对于电动汽车来说，南网的细则里面2兆瓦0.5小时的规模，电动汽车功率可能20个直流充电桩只有几百千瓦的功率，所以功率上还是有些问题，他的放电时间也是，很难保证他持续的接入。还有细则里面要求储能电站不得在尖峰时段充电，对电动汽车来讲很难实现，因为他主要服务的还是车辆的运行。

除了峰谷价差的套利和辅助服务之外，第三类可能大家更加感兴趣的一点就是参与现货市场，现货市场现在国内已经在，目前所谓的现货市场可能更多的是一种月度交易，通过偏差考核来反映调节资源的价值，但是对于储能来讲可能差距更远一些，因为月度交易来讲周期太长，对储能资产还是比较困难，还有他的偏差考核的价格，要不就是按照目录电价来结算，要不就是加价10%来结算，对于储能来讲只能刚刚满足他充放电效率损失的补偿，所以可能对于储能的这种激励还是非常非常有限的。下一步来讲，可能真正的现货市场，比如日前或者日内的价格变化，才能真正有机会来激励电动汽车用户或者储能用户去参与调节的市场。国内来讲，有八个试点，大家可以看到，今年8月份广东已经启动了现货市场试运行，广东采用15分钟一个交易出清的时段，他未来的价波动对于储能影响又取决于他的价格的峰谷差和波动频率，有很大的不确定性，对各类储能技术的应用可能也有比较大的差别。国内数据相对比较少，我们用了德国的一个统计数据，近八年的情况，他统计了德国的日内现货市场加平衡市场的一个交易电量的规模。上面这个橙色部分代表日内现货市场的情况，下面灰色部分代表了平衡市场的情况。平衡市场类似于国内的辅助服务市场的情况。

总的趋势是，德国他是有一个比较快速的分布式光伏的发展，所以总体来讲对短时的电力交易还是有非常多的需求，同步也是在推进他的市场化的改革，就是他现货市场的交易时间，从之前的小时级到现在的15分钟每一个出清时段。这样来讲，可以看到到后期实际上主流的交易是日内的现货市场交易，调频市场的交易量就会明显的萎缩。对于储能来讲就有很明显的影响，因为我们知道储能是一种高质量或者说响应精度很高、调节速度很快的资源，他对于这种传统的调频市场来讲还是有比较固定应用的。未来可能这样一个市场格局的变化，会对那些投资成本相对来说比较低、循环寿命很高的储能技术更加有激励。对于电动汽车来讲，近期来讲，充电梯次利用对成本低的有比较多的机会，唱起来讲，随着动力电池的成本下降，随着换电模式或者V2G这种模式，可能才会逐渐的引入我们电力市场交易这部分的运行。

这个还是刚才那个辅助服务的障碍，还有一个时间的问题，就是说现在公共充电场所持续的停车时间可能非常有限，可能在半个小时、一个小时左右，而且参与的都是直接的谷电的行为，所以其实没有太多的调节空间。但是现在辅助服务的要求，基本上要求4小时的连续放电时间，所以这点是比较大的障碍。所以单以电动汽车的资源做辅助服务来讲，还是存在比较大的障碍，可能一个平台化的接入，比如通过一个运营商能够在整个城市里面不同网点的电动汽车资源整合在一起，这样他的同步在线车辆的保持率就会比较高，所以他参与上游的这种辅助服务来讲就更有条件。

还有一部分，右边的几点，就是目前储能参与各种电力服务或者说交易的一些问题，比如说需求响应，现在可能是比较容易实现电动汽车储能的或者说分布式储能的一个应用的空间，但是可能现在比较大的问题就是，他的激励还是非常小的，现在国内的需求响应，比如在上海、江苏，更多组织需求响应的项目，在夏季的调峰时段，对电动汽车或者储能来讲运行频次太小，对他投资回收来讲基本上很少有这样的激励。还有一点就是售电，比如说电动汽车充电运营商他想作为一个售电的主体去购买一个低成本电力也好，这两个问题就是他虽然有充电桩的充电量的数据，但上游他的数据可能并不被电网给接纳，就是电网只记录他关口电表的情况，所以这样一个转供电的过程，中间环节的缺失，就导致分散的很难纳入到售电也好或者更下游的一些市场交易。

最后做一下总结。首先还是我们认为，电动汽车在中国大规模发展的情况下未来具有很大的储能规模的，它能帮助我们消纳上游的清洁能源电力的同时降低电动汽车本身的排放强度，更重要一点，它可以通过V2G、通过电池更换这样的一种方式，甚至可以帮助我们实现其他，比如说工业住宅这些电力用户他的电能的置换，所以他能帮助我们整个社会实现节能减排。电动汽车储能成本还是有很大的下降空间的，刚刚看到历史统计数据，相比其他的主流储能技术成本降速是非常快的，这样的成本降速还是取决于我们未来比如电池能量密度、动力电池的容量以及他循环寿命的提升，还是有很大的发展需求。

近期来讲，我们认为电动汽车如果要去参与电网的运行或者参与电力市场的交易来讲，目前来讲可能终端电价的调节还是一个比较现实的方案，目前有序充电电池的梯次利用、电池更换可能都可以实现这方面的价值。唱起来讲，参与辅助服务的话，更多集中在梯次利用，通过平台化的V2G的接入和通过电池更换。要想实现上面的两种近期和远期的电动汽车和电网的互动的话，可能政策上面也需要做调整。短期来讲，我认为非常重要的一点，还是要落实峰谷价差，终端用户必须真正体验到我们的价格信号，中间转供电的过程里面还是有很多过程要做。辅助服务方面来讲，因为刚开始要鼓励一些平台化的接入，不仅仅是单个物理厂址的接入，而是要允许网络化或者平台化的账户接入到辅助服务的端口，这样真正能够吸纳分散的储能资源。另外一方面，计量方面要做很多工作，目前电动汽车的充电负荷、用电负荷在电网来讲很难去区分的，真正如果要让电动汽车有这样响应的积极性，可能这部分的计量工作电网公司也需要做一些工作。

这就是我今天给大家介绍的内容。谢谢大家！

（以上根据北极星储能网现场速记整理，未经嘉宾审阅）