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电动汽车大规模充电将成难题,清华大学与星星充电联手求解

导读: 其基本逻辑是,一方面充分利用“风光气”等清洁发电资源,形成微电网,避免大幅增加大电网负荷;另一方面提高系统效率,避免电能损耗。

一位在杭州做电动汽车运营的前辈,是换电路线的死硬派。他最强的一个论据是,当城市电动汽车保有量到了一定规模后,现有电网在集中充电压力之下,必然崩溃。但是如果采用换电,让电动汽车充电分散有序进行,冲击就小得多。

他不是危言耸听。

比如说,一个小区一般的变压器是630KVA,只要超过90辆电动汽车同时在7kw的家用桩上充电,就超过了小区的负荷。一个小区有上百辆汽车很常见,如果很多换成了电动汽车,小区必须扩容。

这只是电动汽车大规模推广之后,充电的难题之一。电网难接入、难调节、冲击大,电能损耗高,清洁能源占比低……这些问题将一一暴露,现有电网将难以承受。

如何求解?9月17日,清华大学汽车工程系启用了一个微电网。这个微电网由清华大学汽车工程系与星星充电合作开发,同时也是一个“风光气储充”一体化综合试验示范平台。试验示范的目的,就是求解大规模电动汽车充电的难题。其基本逻辑是,一方面充分利用“风光气”等清洁发电资源,形成微电网,避免大幅增加大电网负荷;另一方面提高系统效率,避免电能损耗。

中国科学院院士欧阳明高(右)、中国工程院院士韩英铎(中)与万邦新能源董事长邵丹薇为试验示范平台揭牌

清华大学教授、中国科学院院士欧阳明高表示,该试验平台的分布式特点不仅利于未来微电网能够进入千家万户,还能把清洁能源和电动汽车结合,“新能源车就是要用新能源电”。

大学里的微电网

两家单位合建的这一微电网,“风光气储充”方面,目前只有“风光储充”四个方面。

风:清华大学汽车工程系电池实验室楼顶的1路1kW涡轮式风力发电系统(下图);

光:实验室楼顶1路50kW光伏发电系统(下图);

储:实验室旁1路200kWh储能系统;

充:1台180kW大功率直流充电桩、3台60kW直流充电桩,4台20kW慢充直流桩(下图)。

这个供电、储能、用电的网络,是一个能够自治的能源网络。据万帮新能源(星星充电的公司名称)研发总经理李德胜介绍,项目一期光伏和风机年发电量近10万kWh,可满足30余辆电动汽车充电及实验室用电需求。不过,该微电网也具备并网运行条件,可满足电动汽车与电网的双向互动要求。

这一微电网的另一大特征是,这是一个800V直流电网。这么高的电压,一方面是为了提高系统效率,另一方面是试验未来高电压大功率车型充电,定制研发高效转化模块。项目提出的研究目标是,新能源汽车能源的生产、传输和消耗全流程能源效率提升5%。

在“气”方面,项目后期会新增燃料电池发电系统。另外“充”方面也会增加超大功率充放电系统、无线充电系统等新功能,以探索新能源汽车多种能源供给方式的新技术,研制新设备和新平台。

推广的可能

根据星星充电的估算,2017年,全国电动汽车充电量约48亿度。如果到2030年,假设全国电动汽车总保有量8000万辆,年充电量就将达到3500亿度,是三峡年发电量的3.5倍。

如果要满足大规模电动汽车充电,除了新增大电网的发电并网,还有一个解决方案,就是充分利用分布式、可再生能源的发电。

根据中国的能源和电力发展十三五规划,2030年非化石能源的发电量占比要达到50%。但是,这些大量的可再生能源发电,往往存在并网难题。2017年,电网弃风弃电高达492亿度,是当年电动汽车总充电量的近十倍。因此,需要一个微电网的用电方案,实现分布式发电、分布式用电。而面临充电难题的电动汽车,恰好可以扮演微电网中用电或者储电的载体角色。如果大规模电动汽车充电在微电网进行,对大电网的冲击也就不复存在。

微电网的电力来源多元,还不止“风光气”,此外还可以有柴油发电机、生物质能、潮汐能等分布式电源。特别是在孤立海岛、城市片区以及偏远农村地区等,微电网有广泛应用前景。但是这和电动汽车的市场分布似乎不太契合。

微电网充电的场景设想

中国工程院院士、清华大学教授韩英铎在和媒体座谈时表示,“国家十三五能源规划中,风电与光伏,集中和分散并举,分散为主,西部和东部并举,东部为主。”他认为分布式可再生能源的新规划方向,与电动汽车市场相契合,值得推广。

两个万亿级市场

李德胜介绍,星星充电计划建设100个以上光储充的系统,来提升充电前段清洁能源的占比。

星星充电推广可再生能源发电与充电运营结合,意味着星星充电也将进入到电力市场?

万帮新能源投资集团董事长邵丹薇在和媒体座谈时表示,星星充电在去年底就拿到了售配电牌照。“现在我们在江苏一度电只能比从国网购电便宜一分钱左右。这个差价还不大,但是,我相信以后会越来越大。”

在示范平台揭牌的致辞中,邵丹薇说,清华大学和星星充电合作的“风光气储充”示范平台,象征的是一个由智能充电网络,它将一方面连接能源互联网,另一方面连接产业互联网。而这两个都是万亿级的市场。(完)

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