电动汽车大发展，电网吃得消吗？

毋庸置疑,新能源汽车,尤其是电动汽车数量在接下来的一段时期内将会飞速地增长,由此也必然会给电网造成很大的影响。那么,电动汽车大发展的时代,电网又该如何应对呢?

7月12日,自然资源保护协会(NRDC)与国网能源研究院有限公司联合发布《电动汽车发展对配电网影响及效益分析》报告,NRDC高级政策分析师金亨美介绍了报告的主要内容,各方专家也就“车-桩-网”的互动模式表达了自己的看法。

「 对电网的三大影响 」

金亨美介绍称:“报告主要从对整体电网的影响、对配电网的影响、对供电服务的影响三方面研究充电基础设施对电网的影响。”

各类充电基础设施的用电特性

对整体电网的影响方面。到2020年与2030年,在无序充电情形下,国家电网公司经营区域峰值负荷增加1361万千瓦和1.53亿千瓦。分区域来看,加快发展地区占比最大,超过62%和58%。分设施来看,分散式专用充电桩占比最大,约68%和75%。

对配电网的影响方面。电动汽车的聚集性充电可能会导致局部地区的负荷紧张,电动汽车充电时间的叠加或负荷高峰时段的充电行为将会加重配电网负担。

一方面,由于已有的公共配电网和用户侧配电设施在当年建设时没有考虑电动汽车充电需求,电动汽车的发展使得部分地区的局部配电网产生了增容改造的需求;另一方面,电动汽车充电设施这一类大功率、非线性负荷的设备,且布局分散,会产生很高的谐波电流和冲击电压,并存在用户私拉电线和飞线充电等问题,给电网公司配电侧管理带来了较大挑战。

对供电服务的影响方面。首先,大量单个用户小容量“零散报装”,急剧增加了电网公司业扩报装服务的工作量,对电网公司服务体系提出了更高的要求;其次,现有部分公共配电容量的公平处置问题,可能会出现对“后来者”不公平现象;最后,会出现大量高压自管户的“转供电”或同一场地管理多个电力用户的问题,增加营销服务复杂程度。

根据互动目的、手段与层次不同,“车-桩-网”互动可以分为价格引导模式、本地优化的智能充电模式、全网优化的智能充电模式、本地优化的智能充放电模式、全网优化的智能充放电模式共五种互动模式。

报告对比分析了电动汽车无序充电行为和“车-桩-网”互动对配电网运行的影响,着重分析了有序充电对电网的影响。“车-桩-网”互动可以显著降低对电网最大负荷的影响,促进需求侧资源的协调运行,最大程度消纳新能源,并降低配电网建设改造成本。以一个2000户的居民区配电设施为例,在配置充电桩时,无序充电下小区用电总容量要增加105%,在有序用电模式下用电下仅增加35%,并减少充电桩成本约50%。

“车-桩-网”互动增强电网灵活性调节能力。电动汽车的停驶特性与电网负荷的爬坡特性存在较好的匹配关系。当早晨电网负荷爬升以及夜间电网负荷快速降低的同时,电动汽车也进入停驶状态,可以通过充电基础设施接入电网,参与电网的削峰填谷。“车-桩-网”互动模式还能够提高配电网的管理效率,丰富电网的服务模式。

「 多方论道 」

在报告之后,各方专家也表达了自己的观点和建议。

► 国网能源研究院有限公司电网所副所长靳晓凌

电动汽车充电不同于交通,交通早晚高峰的车流不好转移,但是电动汽车的充电需求是可以引导和转移的,所以这也是我们一再提有序充电、有序用电的一点初衷。

► 中国电力规划设计总院国际业务部处长饶建业

这个研究非常有必要。举个简单的例子,北京的电动汽车现在排队已经到21万辆,根据电动汽车发展的规划,到2020年大概是22万辆的规模,一个车对应一个桩,假设在极端情况下同时充电,对电网的负荷会带来280万左右的负荷,而北京市最高的负荷大约是2000万,这将对电网造成非常大的负荷波动。

个人认为,动力电池除了对电池特性在设备方面的分析,课题可以进一步深入挖掘。同时,充放电对于系统谐波、设备的干扰需要采取什么样的措施,解决的成本代价是什么,这也是下一步需要深挖研究的一点。

政府的激励政策方面,政府层面更希望听到的是需要怎样的支持,比如调度运行需要付出的代价,需要给予税收、金融怎样具体的政策等等,这是可以更细化研究的一个方面。

► 国网电动汽车服务有限公司发展策划部战略规划主管张宝平

报告中提到的五种技术模式,建议还要再细化一下,因为每种模式还需要做大量的一些工作,包括政策、技术和标准方面。这可能涉及到各个方面的一些主体,包括政府、运营商、电网以及车企,这些主体要承担哪些责任,开展哪些工作,尚需明确,给大家有一个更好的指导。

► 丘隅咨询执行董事李立理

我们现在追求的是高质量的发展,电动汽车在2020年后就会取消补贴,怎么解决购置成本高的问题,报告提出了一条路径,通过有序用电进一步的V2G可以把电池变成一个活的资产。

接下来的工作方面,我建议是在怎么把有序充电改造的外部效益内部化,因为现在我们给电网带来的成本节约,给消纳新能源带来的都是外部效益,并没有内部化。

此外,未来还是需要一些企业提供专业化的服务,因为现在还有一些政策机制上的壁垒,是否可以合力去启动试点示范的工程,让企业用市场化和商业化的方式给小区用户提供有序用电的服务。

► 国家发改委能源研究所研究员刘坚

政策引导方面,最直接的是电动汽车的充电价格。近期发改委出台的文件中明确提到,未来会逐渐拉大峰谷价差,这样电动汽车有序充电就可以充分享受峰谷价差的作用。但是经过几年实践,电动汽车参与有序充电的效果并不尽如人意,从现实角度来看,绝大多数电动汽车用户还无法触及上游峰谷电价的波动。

但是随着现货市场慢慢成熟,特别在新能源成熟之后,在现货市场中,新能源发电高峰的时段,也是现货市场电价比较低的时段,我们能够打通上游的峰谷电价到电动汽车用户之间的价格信号,未来解决的不仅仅是电动汽车用户的充电成本问题,更多的是可以衔接到上游的新能源。

诚然,有序充电是现在电动汽车主流的能源补给方式,但是由于市场变化非常快,换电、车电分离的新商业模式也在兴起,我们必须考虑到这些潜在价值提升的可能性,在不同应用场景里面平衡的作用。

此外,我们未来发展的业态是比较确定的,分布式可再生能源、电动汽车和储能三者的协调,其中电动汽车可能会成为正面或者负面的影响因素,所以如何利用好电动汽车有序充电对于配电网的影响,可能需要把研究成果向其他的分布式能源等关键因素来进行整合。

而对于报告中提到的燃料电池汽车对于配电网的影响,可能更多在于用户侧,低谷电价时制氢,再对燃料电池汽车充氢气。

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