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WNEVC 2021 | 中国工程院院士、清华大学教授江亿:发展智能充电桩助力零碳电力系统

盖世直播 2021-09-16 10:34:45

2021年9月15-17日,“第三届世界新能源汽车大会”(WNEVC 2021)在海南省海口市召开,由中国科学技术协会、海南省人民政府、科学技术部、工业和信息化部、生态环境部、住房和城乡建设部、交通运输部、国家市场监督管理总局、国家能源局共同主办。本次大会以“全面推进市场化、加速跨产业融合,携手实现碳中和”为主题,邀请全球各国政产学研各界代表展开研讨。

其中,在9月15日举办的“新能源汽车与可再生能源融合最佳实践”大会论坛上,中国工程院院士、清华大学教授江亿发表精彩演讲。

电动汽车,电池

江亿院士主要观点如下:

1. 风电、光电是我国未来新型零碳电力系统的主力,充分利用电动汽车电池资源,可解决70%的风电、光电调节和储能问题。

2. 智能主动式充电桩系统和主动充电桩网络基础设施要优先建立,这有利于带动新能源汽车的发展,有利于充分开发电动汽车电池的储能潜力。

3. 基于海南未来电动车发展和能源结构,可以率先建设智能充电桩,实现一个全新的零碳电力系统,为未来的发展做出示范。

以下内容为现场演讲实录:

尊敬的各位嘉宾,大家下午好,今天的主题是新型能源汽车和可再生能源系统发展有什么关系?这是非常好的主题,我是清华大学建筑学院的,和车好像离的挺远的,但是和停车场可挨着,停车场和车的交际是充电桩,所以新能源汽车尤其是电动汽车,充电桩该怎么做,处于什么地位,需要认真研究讨论,这是大课题。

未来我们国家的电力构成是一个方案,各个机构有不同的方案,但是大致差不多,未来我们的风电、光电将在整个电力系统里占主要的地位,按照规划,装机容量占到了80%,提供的电量也能到60%以上,所以它是电源的主角。风电、光电和现在可调控的火电不一样,由天气决定怎么变,和末端的用电变化两者不同步。水电和抽水蓄能是最好的调控方法,但投资成本都非常的高,而且效率也不高,通过对比可以看到分布式化学储能是一个可用的方案。

在此前提下,汽车的电池非常重要,现在私人乘用车一辆车50 kWh ,将来3亿电动汽车可以有150亿 kWh 的发电能力,我国未来风电、光电日发电量可以达到250-360亿kWh,如果做好了可以解决零碳电力系统的问题。私人汽车一年就是0.5-1.5万公里,随着车辆拥有数的增加,可能里程会慢慢的减一点,一年耗电1-3 MWh,按照50 kWh 算,一年充电20-60次,电池的利用率很低,造成了资源浪费。因此,电池应该是一天充一次电,才物尽其用,这时就可以和电网配合起来。开车时不能充电也不能放电,85%的时间车都在停车位上,不是在家里,就是在上班的地方,在路上跑的不超过15%,所以私人汽车70%以上的储电资源还没有好好的开发利用,可以好好的用上。

现在的充电桩,功率由汽车来决定,开发利用储电资源应该把充电的主动权定义到充电桩,或者是有序充电。根据电网的供需平衡关系来决定是什么时候充,什么时候放,所以应该发展一位一桩,既停既插的方式。其实不需要特别复杂的通讯控制,只需要调控电压的高低,就可以知道是充电还是放电了,举一个简单的例子,拿光伏一堆就可以,如果是光伏电多,电压高,各个充电桩会自动的加大充电的规律,如果是光伏电少,电压就会降低,有一些充电桩就会停止充电,这是大致上的充电桩和电压的关系,还要考虑车当时电的多少,SOC根据电的多少来考虑,放电的时候再挑电多的放电,这样就可以有效的利用好汽车电池资源,同时还能保证车的正常的使用。

因为实际充电过程是有选择的,并不是插上就充,所以就不能按照现在加油站式以剂量的充电量作为计费的标准,而且作为风电、光电占的比例大了以后,将是动态的电价,如果是风电光电直接出来的电价应该很便宜,如果是通过续存出来的话,电的成本很贵,所以一天里电的变化会在5倍以上,汽车和电网之间是一个互相合作互利的过程。所以希望建立一位一桩服务系统,希望养成的文化是停在那里就插上,慢慢开车者就忘了电量这个事了,就可以从单向充电发展到双向充电服务,和系统是互利互惠的了。在此模式下应该改成会员制,建立大区域的充电桩网络,入会的车辆一年可以免费的充电,但是只支持慢充的方式,可以提供急救服务,这比一年开车一万块的油钱更便宜。这种新的充电文化,服务方式比较合适。

以太阳能光伏充电为例,如果是228 kWp ,有100个充电桩在办公楼的旁边,充电桩最大的功率是10 kW,100辆私家车,行使里程数一年0.6-1.4万公里,平均一年1.14万公里/辆,一月光伏发电量最低,每天光伏的发电的情况最不利的1月19日是阴天,最低SOC为 15.1% ,月末1月30日最低的SOC为 31.9% ,靠着200多千瓦的光伏电源,就可以把所有车充的很好,但是充电的策略一定是谁的电少就充谁的,根据不同的电量确定充电的功率,这是一种模式。可能的充电桩网络模式有三个,一是光伏电源,离网运行,每个车位光伏与充电桩一万块左右;二是光伏+接入电网,靠AC/DC根据电网调度的指令,结合电网的平衡状态,充电同时为电网调峰,这可以有效的避开高峰期充电,取低谷的电;更理想的方式是把这一套体系和建筑内部的配电网连在一起,建筑本身是直流供电,与家里停车场的充电桩一起成为一个柔性负载,随机按照指令调控电网上的功率。

我国发展新能源汽车是大方向,而最大的瓶颈是充电的问题。购车者最主要的顾虑是充电难,很多停车场电线拉的乱七八糟,存在很大的安全隐患。此外,发展100 kW 的快充会给电网带来灾难,所以电动汽车的发展也绝不能依靠快充,加油站等地方救急可以建设快充,但90%的地方应该是和电网协同,必须建设充电桩,且应该把它作为一种基础设施的重要内容先行建设,这反过来会带动电动汽车的发展,否则电动汽车的推广会很困难。

发展充电桩,不仅关系汽车行业,也是电力系统的问题,所以建设有序的充电桩系统,需要国家有关部门制定合理的政策进行推动,将充电桩作为基础设施建设的重要组成部分,再辅以会员制模式,这个方案才能真正推广起来,这又可以助力电动汽车的推广,助力整个新型能源汽车的建设。

海南岛在实践这个方案上是最适合的,2035年海南岛人口预计是1250万,总的社会用电是738亿kWh/年,昌江核电可以提供总电量的37%,水电提供4%,这样基础电量可以满足,剩下的可调部分,可以大力的发展光电,风电来满足。核电与水电外,靠电动汽车与风电光电的配合,解决日内的峰谷差调节,需要的日蓄调节量是0.8亿kWh。海南可以率先实现汽车电气化,未来至少有300万辆私家电动轿车,就可以形成一个全新的零碳电力系统,为未来的发展做出示范。现在万事俱备,最缺的是智能充电桩,要把这个系统建起来,建立充电文化,让老百姓适应,慢慢的接受这种新型的充电文化和新型电力系统,通过这些建设在2035年之前,海南可率先建成全国第一个零碳电力系统。所以从经济上,政治上,低碳发展上,海南都有条件率先建设智能充电桩。

(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202109/16I70273085C501.shtml

文章标签: 电动汽车 电池
 
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