最新數據:2022年10月我國新能源汽車銷量達到71.4萬輛,同比增長81.7%。同時,2022年1-10月我國新能源汽車銷量為528萬輛,同比增長110.0%,而滲透率方面更是直達24.0%。
随着電動汽車銷量暴漲以及大功率充電樁的普及,我們會不會面臨一個問題:電力的特性是不能存儲的,而充電樁越多,用電負荷就越大,國家電網能承受的了嗎?
一、現象:一個城市新增1200萬千瓦的充電負荷不算什麼,真的嗎?前幾天,我在跟一個朋友聊天時,他說:現在一個城市新增1200萬千瓦的充電負荷不算什麼。其實這個說法有點誇張了。我們比如江蘇南京算是特大城市吧?這座超級發達的副省級城市,曆史最高負荷也不過1265萬千瓦。
一般的省會城市,其實也就幾百萬千瓦負荷,比如哈爾濱最高負荷就是300多萬千瓦。烏魯木齊電網曆史最高負荷是600多萬千瓦。
- 在這裡,我們不妨為充電這事算個賬。當前全國普通汽車年均行駛裡程約為15000公裡,按照主流耗電量計算,大約需要耗電2550千瓦時,相當于每小時至少必須保證0.3千瓦的電力負荷。由于車輛隻有極少部分時間會在充電樁上充電,因此實際電力負荷是遠遠大于0.3千瓦的。
根據特來電公司統計,即使以後大家都在家庭裡采用慢充模式充電,平均每輛車也要至少配置3.5kW。現在大城市汽車數量都是200-300萬輛,如果一下子幾百萬千瓦的負荷一起來,對電網的沖擊其實是難免的。
二、分析:電動汽車負荷雖大,但電力公司卻很歡迎,這是為啥?
- 因此,如何引導電動汽車有序充電,本來就是現在電氣工程一個比較熱門的研究方向。
我們要知道,随着城市電動汽車的逐漸普及滲透,電動車充電樁帶來的負荷雖然是很大,但是電力公司卻很歡迎這樣的負荷。這裡的原因,主要有兩點:
一是電動車充電時間基本處于夜間,此時整體負荷比較低,大規模的電動車接入充電會顯著提高售電量,但對電網影響是可控的。
我們都知道,電動車喜歡晚上充電有兩個原因:一方面是白天要用車,晚上才會有時間充電。另一方面是白天電價貴,晚上便宜。比如成都特來電很多站點充電價格都與時段有關,白天電費會超過0.8元/度,晚上電費卻低于0.3元/度。
二是電動車有較大的儲能前景。電動車平均自帶70千瓦時的電池,如果車主同意,這台電動車除了可以從電網充電外,還可以在高峰期給電網放電。比如夜間0.3元/度把電充滿,白天0.8元/度再賣給電網,一天能賺35元差價,這也是現在學術界經常提的“V2G”模式。
三、本質:大功率超充的充電量,對輸電網幾無影響,關鍵在于配電網
- 當然,這個模式現階段行不通,因為大家還很愛惜自己的電池。但是,如果以後都是采取電池分離的模式,可能V2G模式推廣起來難度就低很多了。
對國家電網而言,大功率超充的充電量是九牛一毛,對輸電網幾乎無影響,但對配電網完全是一種考驗和挑戰。
比如成都市區有個金沙公交站,安排了32個400千瓦的充電樁,總充電功率1.28萬千瓦,在全國來看,這個公交站的充電功率也是數一數二的。
在規劃建設時,電力公司配合公交公司直接安排了10kV專線接入了就近的110kV變電站,該變電站有2台6.3萬千瓦容量的主變,還預留了1台主變位置,僅從電源接入看,可謂是綽綽有餘。
- 也就是說,如果從用電量看,電動汽車充電對城市電網影響就更小了。成都電動汽車保有量不到20萬輛,以平均百公裡耗電20度、平均每輛汽車一年行駛2萬公裡計算,一年就是耗電8億度,還不如一個大型的鋼鐵廠、鋁廠。
但不可否認的是,配網薄弱才是目前充電樁建設最難的地方。一條300截面的電纜,規定輸送功率上限就是1萬千瓦左右,一個充電站可能就吃掉大部分容量,剩下用戶怎麼辦?
當然,電網公司倒是很願意擴建,周圍居民阻撓電力施工情況也屢見不鮮,很多電力工程被迫停下,拖而未決,造成局部充電樁落點困難。
- 不過,困難是有的,解決方案也是有的,人們的智慧,就是用來解決這樣的問題的。
比如,相比于自己申請線路接入,電網公司很多時候更願意和酒店、商場、寫字樓合作,在這種地方建樁,物業同意就行,效率更高。
另外,還有充電樁 儲能櫃一體模式,也就是增加了一個儲能櫃。此方案目的是為了:支持更大的充電功率。
最後的話:如果不加以适當引導,造成配電網不堪重負是難免的
- 有些充電站在充電高峰時無法同時支持多輛車充電,或者車多的時候,影響充電速度。那麼,通過引入充電儲能櫃的方法:空閑時,給儲能櫃充電,工作時充電機櫃單獨供電支持多車大功率充電,這就很大程度上改善了“用車高峰時段的大功率充電需求”。
總之,當前,我們如果能以儲能櫃台區、V2G充電樁等技術做保障,用成熟的電力市場做杠杆,引導居民和能源聚集商與電網保持良好的時時互動,前景還是光明和極具想象力的。
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- 當然,最終根本解決辦法還是要升級配電網。為了緩解這些困難,進一步提升充電基礎設施保障能力、持續增強我國新能源汽車國際競争力,推薦和匹配大功率快充發展也将成為當前及未來一段時間内的重要發展方向。