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

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。

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）