在新能源汽车保有量持续增长的背景下,车网互动与分布式储能的前景逐渐成为电力系统的重要议题。最新官方数据表明到今年6月底,中国新能源汽车保有量已近5000万辆,多个机构预测2030年将达到上亿辆。
随着高功率充电设施的快速增设,大规模车辆在同一时段集中充电会对城市电网造成压力;但分散在城市中的车载电池也具备成为可观储能资源的潜力,通过车网互动在用电低谷充电、用电高峰反向放电,车主还可能从中获取收益,部分新推出的超快充设施已进入兆瓦级。
演讲聚焦新能源革命与车网互动的关系。欧阳明高院士指出,这场能源革命被国际公认由中国引领,核心在于以可再生能源替代化石能源、以电池替代热机、以风光发电替代煤、以电动汽车减少石油消费。
从电源侧看,需构建源-网-荷-储一体化的新型电力系统。国家能源局提出2030年非化石能源发电量占比要达到50%。去年习近平主席宣布2035年风电光伏装机达到36亿千瓦。按估算,2035年前风电、光伏和水电发电量将达到7.5万亿千瓦时,总发电量约15-16万亿千瓦时,可再生能源的发电量占比有望达到50%。
在电网侧,规划到2030年初步建成主电网、配电网、微电网一体化的新型电网。用户侧,新能源汽车与锂离子动力电池相互促进,续航从早期的100多公里提升到当前1000多公里,成本下降最高达90%。到2030年,电动车市场渗透率预计至少80%,保有量将达到1.1亿-1.6亿辆,2040年再增至3亿-4亿辆。车网互动因此成为解决高比例风光发电条件下充电容量瓶颈的关键路径。
当前,车网互动被定位为V2G、V2V、V2B、V2mG等多场景应用。充电可实现免费甚至盈利;车载电池在全生命周期内的累计交易电量接近15万千瓦时,若价差为0.1元/千瓦时,累计收益约1.5万元;价差为0.5元时,收益可达7.5万元。部分试点补贴高达每度4元,但这一水平不会长期维持。关于寿命与安全,双向脉冲充放可使锂分布更均匀、抑制析锂并改善快充特性,若控制好倍率、脉冲频率与周期,车网互动在一定程度上还能保护日历寿命并降低安全风险。
在应用推广方面,车网互动可分为三类场景。第一类是园区场景,将车载电池作为分布式储能资源,与光伏、储能变流器等协同运行;第二类是线性场景,快充站对电网冲击较大,可通过光储充一体化降低容量需求,重卡换电与乘用车快充设施协同使用电池,减轻对大电网取电压力;第三类是建筑场景,屋顶光伏与车载储能联动,尽量降低外购电,逐步形成房-车-网一体化的综合智慧能源管理平台。
展望未来,车网互动已纳入国家战略,规模化示范工程也已启动。到2025年,四部委在上海等全国9个城市开展城市级V2G规模化应用试点,相关工作由多方共同推进。2030年,车网互动功率将达到5000万千瓦,若按每辆车10千瓦估算,约有500万辆电动汽车参与。V2G有望逐步成为中国分布式短时储能的主要载体,地下车库储能在高层城市建筑中显现现实性。
与此同时,预测显示,2030年车载电池总容量将达到65亿千瓦时,2050年将达到250亿千瓦时。当前全国每日用电量约为250亿-280亿千瓦时,在应急情况下,若全体车载电池参与储能,理论上可覆盖全国一天的用电需求。五年仍处于启动阶段,2030年前车网互动储能容量或约1亿千瓦时,固定式储能容量约20亿千瓦时,中短时储能需求约36亿千瓦时,其余由其他形式储能补充。2035年车网互动储能容量可能增至6亿千瓦时,固定式34亿千瓦时,中短时储能54亿千瓦时;2035年以后,车网互动将进入快速扩张阶段。到2040年,随着固定式储能增速趋于平缓,车网互动储能容量可能超过40亿千瓦时。当前,研究与示范仍在持续推进,结果将以后续发布为准。