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发改委能源研究所刘坚:电动汽车车网互动进展现状与趋势展望

北极星储能网  来源:北极星电力网    2020/11/6 14:12:48  我要投稿  

北极星储能网讯:“各个地方正在尝试用不同价格机制和市场模式,吸引电动汽车与能源或者电网形成协同,一方面用户可以得到更多经济激励,另外一方面新能源消纳也会得到很大的提升。”

——国家发改委能源研究所 副研究员 刘坚

北极星电力网于 2020年 11 月 3-4 日在无锡举办“聚力当下,桩点未来“为主题的“2020 新基建充电桩发展论坛”。北极星电力网全程直播》》》。

论坛上国家发改委能源研究所 副研究员 刘坚做了“电动汽车车网互动进展现状与趋势展望”主题报告。

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国家发改委能源研究所 副研究员 刘坚

文字实录:

大家上午好,的确最近一段时间新能源汽车方面政策信息特别多,大家对于新能源汽车未来前景是非常看好的。下一个非常重要问题,我们如何能够把这些新能源汽车更好融入到能源系统?目前充电基础设施来讲更多考虑还是怎么样去给电动汽车充电,未来充电基础设施并不仅仅是一个单向供电设施,更是一个智能化,双向传输设施,未来充电基础设施在整个电动汽车与能源融合过程中会扮演一个非常重要的角色。

今天我给大家带来内容主要分为四个部分,战略意义,技术进步,激励政策,以及目前面临一些问题和挑战。

一、战略意义

首先说一下背景,我们发展新能源汽车根本目的是什么?本质上还是为了节能减排,降低温室气体排放,实现交通部门零排放。上个月习总明确提出,中国要提高国家自主贡献力度,采取更有力的政策措施,二氧化碳排放争取在2030年之前达到峰值,争取2060年实现碳中和。目前2060的研究并不是非常多,我们基本上认为要想实现2060年碳中和,1.5摄氏度温控情景是比较贴近碳中和目标的。

清华大学做的分析表明,想实现1.5摄氏度目标,在2050年之前交通部门能源结构变化就会呈现非常大的一个跃升,从目前2020年基本上90%都是石油供给,到2060年60%电气化率。交通整个部门不仅仅是汽车,也包括船用,航空这些部门,这些部门电气化难度更高。未来要实现1.5摄氏度,道路交通部门电动化率可能远高于60%,所以从这个角度来讲实现未来交通电动化的目标变得更急迫了。技术来讲,我们认为技术发展是能够支撑道路交通电动化的。

二、技术发展

2018年当年锂电池成本1200块钱,今年已经普遍低于1000块钱。根据彭博新能源财经的预测,未来10年锂电池成本仍将呈现快速下降趋势,2030年动力电池预计达到430块钱左右,规模越来越大,单位生产成本越来越低,未来经济性进步空间非常大,电动车渗透率随之不断提高。国内也是有这样一个发展的趋势,去年新能源汽车市场渗透率接近5%,2025年预计渗透率达到20%,2035年之后新能源汽车市场渗透率超过50%。

根据《节能与新能源汽车技术路线图2.0》充电基础设施未来仍然是以慢充为主状态,快充作为一个补充满足更多元化充电需求。2035年慢充以及快充数量结构预测显示,越来越多充电基础设施会体现智能化发展趋势。2025年都市核心区未来是更多智能充电厂站,未来电动汽车跟能源之间协同效果会越来越明显,不仅仅是简单的充电服务,而是体现智能双向的特性,特别是与新能源,与电网融合越来越明显。

虽然说发展电动汽车的根本目的是节能减排,但从目前中国能源结构来看,从全生命周期角度来讲,电动汽车仍不是一个真正的零排放技术。通过对比各类新能源汽车全生命周期二氧化碳排放,电动汽车特点它的排放取决于上游电源结构,发展电动汽车它的环境价值其实是打了一个很大折扣,这也是为什么说我们国家在发展电动汽车,在国际上面也会存在一个争议。如果上游没有低碳化能源体系作为一个供应,电动汽车它的节能环保价值会受到一个很大损失。从这个角度来讲,发展新能源汽车前提条件,是需要与上游清洁能源形成一种协同。

反观能源,中国同样还是全球最大的新能源发电装机国家。去年风光装机分别超过2亿千瓦,可再生能源装机量,已经接近了全国总装机40%,发电量也是接近30%。我们对比了到2019年底目前各种新能源发电的情况,可以看到总的规模非常大,全球第一。问题是不同技术之间呈现一个很大的差异,风电和光伏波动性可再生能源因为技术进步非常快,装机量提升速度非常高,相比之下,光热发电这些相对来说具有一定调解能源电源技术,它的进展速度非常缓慢,基本上没有达到之前规划制定目标,呈现一个非常不平衡的发展状态。

展望未来几年,这个趋势还会得到一个加强,左边是国际可再生能源署对风电和太阳能发电这两类技术,技术经济性进步预测。像光伏发电成本从全球目前基本在10美分左右下降到2030两美分到8美分之间,风光这种技术,未来经济技术越强,实现评价之后它的渗透率会越来越高,所以这种波动性电源对电网影响越来越明显。国内这种问题已经开始呈现了,国内风电和光伏弃电率变化情况表明,未来风光这些新能源发电技术经济性越来越强,渗透率越高之后,消纳能力不足问题,仍然还是制约新能源发展的问题。

我们提出这样一个思路,是不是能够通过电动汽车大规模发展,然后形成它与上游新能源产生一种协同和一种互动,来解决他们各自目的发展中所面临的一些问题。从电动汽车来讲,它与能源系统结合可以通过不同模式来做,包括有序充电、V2G,电动汽车电池退役之后,换电模式可以做一个间接性与电网融合方式,无论哪种方式充电基础设施都在其中扮演一个核心作用,未来如果能够实现充电基础设施的一个上下游衔接,电动汽车与能源系统融合价值将能够充分释放出来。

三、政策支持

其实从政策角度来讲,国内已经出台一些政策去鼓励这方面的一些发展。比如说能源发展十三五规划、电力发展十三五规划都提到了,鼓励电动汽车作为一种分布式储能技术,探索它与电力系统的充放电互动。能源互联网+和储能指导意见都提到了如何来通过电动汽车灵活性资源发挥,与新能源也好,与大的电网也好形成一个协同运行的效果。

从具体的激励机制角度来看,政策也是比较多的。2014年发改委出台第一个电动汽车充电价格政策里面,明确提到鼓励电动汽车在电力系统用电低谷时段充电。2018年绿色发展价格机制意见里面,也是提出鼓励电动汽车提供储能服务,并获得峰谷价差经济性收益,比如说上海市电力需求响应,尝试把电动汽车终端复合资源,纳入到电力系统运行中来。

目前来讲,我们想实现电动汽车与新能源协同也好,与电网也好协同来讲还是存在一些具体问题,电池,配电网层面来讲都会有一些具体障碍。最根本还是电池问题,后面也会提到,需要一部分长寿命,高续航,低成本电池做相关一些支撑。车端和终端也会做一些升级,总的来讲,这部分障碍相对来说是容易解决。未来更大的阻力还是在我们的电网层面,怎么样能够通过一个配电网升级,能够做好基础设施接入服务,实现双向潮流互动效果。

电动汽车想实现与电网互动,最根本驱动力还是在于电池技术进步。所以从这个角度来讲,也可以看到我们说电池它的技术未来还是呈现一个非常快速的能力提升,核心来讲就是两个参数,一个能量密度,或者说车辆单次充电续航里程。另外一方面电池循环寿命,目前来讲,一般来讲400公里车辆它的续航,一千次循环寿命大约支撑40万公里累计出行需求,基本上可以满足乘用车要求了。未来可以看到,国内外各个电池的企业,已经在陆续发布相对来说更长续航一些车型,动力电池能量密度越来越高。未来能量密度对标于燃油汽车,800公里续航,同样循环寿命也是不断提升的,未来电动汽车这样大量剩余充放电能量,完全可以做一些电网互动服务。

四、面临的问题和挑战

看一下目前国内具体试点情况,首先是上海每年都在做电力需求响应一些工作。之前会集中在夏季,最近两年上海尝试在节假日,或者冬季一些时段引入一些响应,最根本来讲还是满足上游水电,或者其他一些新能源发电的填谷需求。效果也是非常突出的,去年8月9日在一处专用充电桩群参与削峰响应,相比于平日来讲,在响应时段12点-下午2点两个小时里负荷明显下降,响应价格补偿对电动汽车来讲是非常大一个激励。

在华北同样也有这方面尝试,模式不太一样,它更多基于第三方调峰辅助服务市场。华北需求侧调峰资源种类非常多,包括一些分布式储能,楼宇空调等等。对比各类资源来讲,电动汽车基本上会占到整个调解能力(潜力)一半以上。最近一段时间,华北调峰市场收益情况来看,基本上收入在1-2毛钱左右,虽然单价不高,但频率较高。。各个地方尝试用不同价格机制和市场模式,吸引电动汽车与能源,或者电网之间形成协同,一方面用户可以得到更多经济激励,另外一方面来讲新能源消纳也会得到一个很大的提升。

目前整体来看,电动汽车能与能源系统形成一个互动还是存在一些具体政策层面的一些障碍。这方面可能主要分为两个层面,相比之下有序充电的问题相对少一些,但仍然存在转供电、电动汽车充电负荷基线难认定等问题。V2G障碍更多,因为存在一个放电,市场身份怎么确认,过网费如何设计,政策性交叉补贴怎样去分配,涉及到方方面面具体政策调整。所以可能这部分来讲还是需要一些考虑一些政策创新。另外,商业模式这个层面来讲也是有一定缺失。目前来讲,两者都缺少一个中间的聚合环节,。目前已有一些聚合商,可能他对于电力市场对用户行为的理解也是比较有限,未来需要更多能力建设,从而能够更好协同上下游两个方面的资源。

燃料电池汽车虽然现在规模比较小,但氢燃料基础设施的发展同样具有巨大空间。

国际能源署对于未来能源系统一个对比关系图显示,目前的能源系统可能更多是电网、热网、油气管网在不同网络分别运行,之间没有太多的关联。未来可以通过氢这个技术,特别在碳中和的战略目标要求下,未来通过氢能可以在不同能源网络之间形成关联,氢可以作为一个不同能源介质转换的手段,实现整个能源体系的优化,从这个角度来讲,氢能基础设施建设可能也需要提上议事日程。

未来新能源发电不仅仅可以通过电网和充电桩给电动汽车提供电力,未来风光页可以制氢,一方面氢能可以直接给燃料电池供应氢燃料,一方面也可以给一些分布式发电站。未来如果我们说可再生能源制氢成本进一步降低,甚至未来可以开拓电化工应用,上游通过可再生能源制氢,通过合成一氧化碳,形成电制氨和甲醇,甚至生产氢基汽柴油和天然气,从而实现绿色化工和全社会深度脱碳。

目前氢能基础设施,还是一个非常初步的环节,无论在加氢站,还是在氢能储运环节都有很多障碍,未来这条产业链能够打通,其实它不仅仅涉及到交通,同样涉及到建筑和工业部门,都会有氢能基础设施的发展需求,所以从这个角度来讲,其实未来这种氢电互补的基础设施体系是非常具有想象空间的一个领域。

谢谢大家。


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