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行業新聞

電動汽車統合成儲能系統 增強電網彈性擴大新能源消納空間

發布時間: 2019-05-16 11:13   121 次瀏覽

根據歐盟“EUCO30”項目預測,2030年歐洲電動車將達到3500萬輛,2050年達到1億9000萬輛。按照這個預測,2050年歐盟乘用車交通能源需求的34%將會是電力,增加的相關電力需求達到3560億千瓦時。大規模電動車的應用將增加電力需求并對電力系統產生影響,歐盟對此展開研究,2018年6月,部分相關成果匯集成文——《電動車對電力系統和可再生能源消納的影響》(以下簡稱“報告”)。研究結果表明,通過IT技術和政策措施,把所有的電動車統合成一個儲能系統,將能增強電網的彈性,擴大新能源消納空間。對大力發展電動車的中國而言,這個思路毫無疑問也是一個重要的參照。

即刻充電消耗電力系統調峰容量

而智能充電提高電網彈性

電動車大規模替代現有燃油汽車后,作為一個整體,電動車的充電將成為影響電力系統運行的一個重要因素。這種影響意味著交通部門增加額外的電力需求。這種影響不僅僅是電力需求總量的增加,而且還包括對全天每小時的電力負荷曲線產生影響,進而對發電、輸電、配電等基礎設施提出了更高要求。

如果沒有任何政策引導、沒有任何管理措施規范,電動車隨意地到站即刻充電將導致電力系統無法滿足部分其他潛在電力需求,也會額外消耗電力系統的調峰容量。但是,如果協調好充電過程,那么電動車充電對電力系統的影響就能夠得到控制。電動車反而能夠為電力系統增加彈性,減少電力基礎設施的投資。與未協調的充電過程相比,智能充電也能幫助減少電力負荷波動,***終降低電力價格。整體上看,如果采用優化的充電策略,電力系統的彈性將會得到增強,進而擴大新能源的消納空間。


車網一體讓電能在電動車和

電力系統之間雙向流動

智能充電實施的不同階段代表著電動車和電力系統一體化融合的不同層次。這些不同階段包括:常規情景、安全情景、主動情景和智能電網情景階段。從常規情景到智能電網情景,電動車消費電力占電力系統全部電力需求的比重在不斷上升。常規情景和安全情景階段,這個比重在20%左右,主動情景和智能電網情景階段,這個比重在40%左右。


在常規情景中,假定電動車一到充電站就開始充電,越早完成充電越好。這一階段電動車和電力系統的融合程度是******的。其中不涉及任何負荷管理,也沒有激勵措施來平抑充電過程。這種情景下,電力系統將會受到負面影響,因此強化電網和電力系統勢在必行。

在安全情景中,負荷管理被引入,這對電動車使用者充電行為模式將產生一些影響。帶來的好處是減少電網尖峰負荷,降低電網強化建設的需求等。負荷管理的具體措施可以是采用分時電價。基礎設施之間通信暢通是這個政策實施的前提。

在主動情景中,電動車電力消費占全網電力消費的比重達到40%左右,負荷管理被頻繁使用。這個階段負荷管理更加復雜,電動車服務提供商將和配電網系統調度員相互溝通。相應地,這個階段的激勵政策將更有彈性以適應不同負荷管理措施下變化的充電行為模式。比如,在電力市場價格******時充電或者在尖峰負荷時限制充電等。而只有引入實時電價政策,在市場價格******時充電才有可能實現。

在智能電網情景中,電動車和電網的融合程度是******的。這個階段***醒目的變化是能量在電動車和電網之間雙向流動。雙向流動使得電動車能夠把蓄電池中的電注入到電網中,這被稱作“Vehicle-to-Grid(V2G)”。電動車向電網提供服務成為了可能,一個競爭性的市場也就形成了。這種深度融合提高了電網的彈性,甚至能讓電力系統更好地消納可再生能源而不需要額外的電力系統和電網建設。

實時電價充電可削減調峰容量

電動車主也節省電費

電動車充電模式可分為四種:即刻充電模式(Immediatescenario,Imm)、分時電價充電模式(Time-of-use,ToU)、實時電價充電模式(RealtimePrice,RTP)和混合充電模式(Mix)。即刻充電模式也就是電動車什么時候到什么時候充電的模式,是一種隨意行為模式。分時電價充電模式和實時電價充電模式則運用了電價激勵措施改變了人們的充電行為。分時電價充電模式將引導人們按照靜態的固定價格表在時間允許范圍內******電價時充電。實時電價充電模式將按照隨每小時不停變化的實時電價引導人們在時間允許范圍內******電價時充電。在實際運行過程中,考慮到電動車必須在到達充電樁和離開充電樁之間充電,分時電價充電模式和實時電價充電模式下,仍然會有即刻充電的存在。


在實時電價充電模式的基礎上,如果電動車服從電網調度,限制******同時在線充電容量,則形成遵從電網模式(Gridcompliant,GC);如果電動車能夠向電網注入電能,就會形成車網一體模式(VehicletoGrid,V2G)。

研究表明,2030年,電動車在即刻充電模式下將因為在高剩余負荷時期充電導致尖峰負荷增加。如果沒有充足的電力供應,負荷損失將不可避免。采用分時電價充電模式,激勵人們在低電價時段充電,將避免增加額外的高峰負荷(包括日高峰和晚高峰負荷),進而顯著地減少未滿足的潛在電力需求(expectedenergynotserved)。同時,相比于即刻充電模式,分時電價充電模式也減少了對調峰容量的消耗,這會降低電力系統供電的邊際成本。采用實時電價充電模式可以進一步削減調峰容量,并充分利用基荷容量。當然,電動車使用者也會從中受益,節省電費。

車網一體化系統融合

亟需匯集眾多消費者的中間商

毫無疑問,從長遠來看,電動車必須和電力系統融合,其益處是顯而易見的。但是,采用哪種對電力系統友好而成本較低的方法去融合是值得進一步討論的。從歐盟的經驗看,導入隨時間變化的動態電價體系,比如分時電價或者實時電價,能在電動車保有規模不斷擴大的將來很好地避免未協調的充電行為對電網帶來的沖擊。此外,車網一體化(V2G)思路也值得我們借鑒。電動車智能充電不僅可以作為一種和電力系統融合的方式,也可以把電動車中安裝的電池作為電力系統重要的儲能系統來增加電力系統彈性。

分時電價充電模式或者實時電價充電模式需要通信和數據流在終端消費者和服務提供商或者中間商以及電網調度中心之間無障礙傳輸。采用***新計量產品和信息科技就顯得尤為重要。這就要求我們在發展電動車時,也要把相關配套設備及設施的研發建設提上議事日程。

要想打通車網之間的通道,發展車網一體化(V2G)不僅需要高級通信技術和管理解決方案,而且需要讓電動車所有者或中間商能夠進入各自對應的市場,并接入系統服務。因此,能匯集眾多終端消費者的中間商需要被引入交易系統中,為稀缺的電力系統彈性建立有效的稀缺資源價格體系也迫在眉睫。

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