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新能源汽车与电网深度融合

日期:2021-03-17    来源:中国汽车报

国际新能源网

2021
03/17
15:53
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关键词: 新能源汽车 动力电池 充电桩

2021年3月5日,第十三届全国人民代表大会第四次会议开幕,国务院总理李克强做政府工作报告时指出“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”,并提出“优化产业结构和能源结构”与“大力发展新能源”。截至2020年末,我国汽车保有量接近2.81亿辆,是全球第一大汽车生产国和消费市场,由于汽车的生产和使用环节均存在较高的能源消耗和碳排放,汽车行业的低碳发展对我国顺利实现碳达峰、碳中和的中长期目标至关重要。推广新能源汽车是实现汽车行业低碳转型和发展新能源的重要举措,其作用不仅体现在“以电代油”带来的终端用能无碳化,新能源汽车特有的储能功能也使其能够与能源产业深度融合,尤其是与电网实现双向互动(Vehicle-to-grid, V2G),在二氧化碳减排、电网峰谷平衡、可再生能源高效消纳、能源结构调整等方面发挥积极作用。随着新能源汽车渗透率的不断提升和低碳交通运输体系构建,V2G模式有望成为传统汽车行业和能源行业实现低碳绿色转型的重要路径。

一、新能源汽车与电网融合对低碳发展的意义

实现电网削峰填谷,提高电网容量效率。V2G被普遍认为是有效的调频调峰手段之一,通过鼓励新能源车主用电低谷时段充电,用电高峰时段对电网反向放电,可构建动态有效的“新能源汽车+电网”能源体系,起到削峰填谷的调峰作用。据赛迪顾问预测,到2030年我国日均用电量为276.3亿千瓦时,新能源汽车保有量有望突破6000万辆,预计储能容量将达到30亿千瓦时,在主动有序充电的前提下对于降低电网负荷,减少配电网增容的投资需求,提高电网容量效率具有重要作用。

协助可再生能源消纳,推动能源结构调整。为实现能源系统的低碳以及脱碳发展,非化石能源,尤其是可再生能源的渗透率需要进一步提高。以风能、太阳能为代表的可再生能源具有的间歇性与随机性特征以及由此导致的发电不稳定性是可再生能源消纳的最大瓶颈,而利用新能源汽车与电网的双向灵活互动对电网进行调频调峰,有望大幅提高可再生能源的就地消纳能力,相比较为常用的抽水储能等调峰方式更加灵活可控,相比电化学调峰方式在建设成本方面具备一定的优势。

降低用户用电成本,提高新能源汽车使用意愿。V2G模式在消费者端推广的背后逻辑是建立基于调峰能力和价格手段对新能源车主进行的价格补偿和奖励机制,从而使车主获取相应利益,提升新能源汽车使用意愿和渗透率。在新能源汽车续航里程充足、双向充电桩充分普及、电池循环寿命可靠等前提下,出行规律、波峰时段停车时间较长的消费者群体具有较强的参与潜力,“有利可图”也有望提升细分用户群体对新能源汽车,尤其是纯电动汽车的购买意愿。因此V2G模式的普及有助于反向推动新能源汽车销量占比提升,协助提升纯电动汽车在机动车总体销量中的占比,从而为汽车行业整体低碳化发展赋能。

二、推动新能源汽车与电网融合过程中存在的问题

用户接受度整体偏低。在新能源汽车推广的当前阶段,续航里程缩水、车主普遍存在“里程焦虑”等问题仍十分突出,严重制约了新能源汽车车主对“反向放电”的积极性。此外,由于V2G模式在国内仍处于探索期,在明确的商业模式和完善的安全保障出现之前,预计车主的接受度整体处于较低水平。

技术支撑有待提升。在车辆层面,频繁充放电对于车载电池寿命衰减的潜在影响限制了车辆与电网能量互换的频次,仍缺乏技术可行性;在电网层面,在有序充电广泛普及和实时智能的电力调度方案开发之前,车辆大规模无序接入电网将伴随着电网损耗、负载不均、稳定性下降等各类负面影响,极有可能带来碳排放的不降反增。

低碳效益不易评估。新能源汽车在用能层面实现了由燃油向电力的转变,虽然减少了燃料燃烧带来的终端碳排放,但却增加了对电力的需求量,而发电过程中的碳排放也应被纳入汽车全生命周期的总排放量中。当前我国对汽车全生命周期碳排放的核算模型尚不完善,且缺乏国家强制性标准,对于新能源汽车与电网互动的低碳效益无法有效评估,因此对汽车行业的低碳转型具体实施路径的制定很难起到支撑作用。

三、推动新能源汽车与电网融合的措施建议

推广双向充电基础设施,完善标准体系建设。适度超前布局双向充放电基础设施,尤其是对用户居住地、企事业单位、公交及出租车场站等车辆停靠时间长且具有规律的区域,应有针对性地出台支持双向充电基础设施建设的鼓励措施,并使对充电桩设备的资金支持重点体现在运营环节。同时,针对V2G领域国家标准缺失的现状,加快开展车辆接入电网相关技术、V2G低碳效益测算、新能源汽车全生命周期碳排放核算技术规范等标准体系的建设,制定国家强制性碳排放限额标准,为汽车行业通过V2G等各类途径全面控制碳排放提供标准指导。

开展V2G示范应用,探索可推广经验模式。鼓励在以上海、北京、深圳、广州等重点地区开展各有侧重的V2G示范应用,以局部负荷的削峰填谷为试点主要内容,依托较为成熟的区域电力交易市场探索新能源汽车深度参与电力市场交易的机制与模式,将包括V2G在内的新能源汽车项目纳入全国碳排放权交易市场配额管理的减排项目范围内,带动汽车行业进入国家碳排放权交易市场。同时,在内蒙古、甘肃、青海等可再生能源较为丰富的地区开展分布式可再生能源消纳试点建设,将V2G模式纳入上述地区可再生能源就近消纳市场机制的建设与完善中。

鼓励商业模式创新,加强配套金融支撑。电力买卖差价带来的实际用电成本降低对新能源车主的参与积极性有较强的引导作用,结算灵活、分成机制合理的商业模式是推动新能源汽车与电网深度融合的必要条件。应积极鼓励车企、电池厂商、电网公司、车主等多方共同探索智慧电网、虚拟电厂、微电网、分布式交易等创新商业模式,支持V2G平台服务、电池管理系统解决方案、BaaS(Battery as a Service,电池即服务)等新业态发展。同时,积极引导V2G模式参与绿证交易、碳交易、绿色金融等金融业态,加强V2G模式推广的金融支撑。

加速动力电池技术攻关,提高安全保障。动力电池的高循环性能是确保车辆与电网高频率双向充放电的技术前提,应通过设置科研专项、鼓励优势企业与科研机构开展技术联合攻关等方式,有针对性地鼓励高循环寿命动力电池技术、小功率直流化技术、“车—桩—网”通信协议等技术加速攻关;针对V2G推广可能带来的动力电池寿命衰减问题以及即将到来的新能源汽车“退役潮”,深入探索大规模退役动力电池回收与梯次利用的技术路线,尤其是在可再生能源平衡消纳领域的应用。同时,进一步提升电池管理、充电连接、结构设计等安全技术水平,提高新能源汽车与电网能量互动过程中的安全保障。


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