《百万桩“入网” 能源互联 电动汽车聚合体参与电力市场》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-12-04
  • 在你心中,理想的出行是什么样的?道路畅通无阻,少见尾气污染;车辆自主决策,路况一目了然;充电瞬间搞定,城际出行无忧……
    如今,智慧交通迅猛发展,传递着另一层深刻含义——交通领域低碳化势在必行。“2030年前达到碳排放的拐点,2060年前实现碳中和”,全世界在“变绿”的问题上态度出奇的一致,这也意味着全球的新能源汽车产业将会迎来新一轮的增长。
    近日,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021~2035年)》,提出要坚持电动化、网联化、智能化发展方向,以融合创新为重点,突破关键核心技术,优化产业发展环境,推动我国新能源汽车产业高质量可持续发展。
    风口之上,国家电网已率先入局。
    资源汇聚,定制“电动化”满足多场景用能需求
    103万个充电桩入网,这是国家电网智慧车联网平台近日创造的最新纪录。
    数据显示,截至11月18日,智慧车联网平台已接入充电桩超过103万个。这些充电桩覆盖全国273个城市,其中,国家电网自营充电桩14万个,个人充电桩38万个,接入公共充电设施超51万个,占全国总量的90%以上。
    一张全球覆盖面最广、数量最多、服务能力最强的充电桩网络已经全面铺开。从最北端的黑龙江伊春到最南端的海南三亚,从最东端的黑龙江双鸭山到最西端的新疆喀什,十纵十横高速充电网络,以及遍布乡村城镇的各种充电网络毛细血管,组成了一个庞大的充电服务网络体系。
    103万个充电桩“入网”,是国家电网“精细”布局的结果。
    在高速公路和城市充电方不方便,是电动汽车车主最为关注的。据了解,国家电网已建成高速公路快充站2003座、城市公共站7027座、专用充电站3476座,县域城市充换电设施已经达到3.5万个。此外,覆盖“两纵一横”的全国岸电运营服务平台目前已经有超过600套岸电设施接入,覆盖长江沿线、京杭运河、沿海流域3000多千米航道。
    货运车、载重车产生大量污染物,亟须电动化改造。但目前,我国重型卡车电动化水平尚不足1%。近日,在内蒙古华能伊敏煤电露天矿,31台电动重型卡车正在忙碌作业。在伊敏煤矿,智能换电站每4分钟就完成一辆重型卡车的换电工序,一块电池能让卡车跑上35千米,运送土方四五趟。
    由国家电网和华能集团研发的我国首套电动重型卡车智能换电系统通过100天高强度试运行正式投运,开启了我国大型工程车辆的电能替代进程。国网电动汽车服务有限公司重卡项目负责人孙健说:“今年1月至4月,我们进行了为期3个多月的低温环境试验运行,即使在零下40摄氏度的低温下,整套系统都可以安全稳定运行。”
    在试运行的100天里,这些卡车替代电量630万千瓦时,直接减少柴油消耗1500吨。未来,国家电网将在内蒙古、西藏、青海、新疆等矿产资源丰富地区加快推广这一换电系统,计划到2025年,实现矿山重卡电动化替代超过5000台,替代电量预计可达到40亿千瓦时。
    重载车辆电动化,充电也要跟上。6月19日,新一代电动汽车充电技术中日联合发布会在线举行。发布会上,国家电网有限公司与日本电动汽车快速充电器协会围绕新一代电动汽车充电技术,发布《电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书》和CHAdeMO3.0标准。
    据了解,新一代ChaoJi充电技术是一套完整的电动汽车直流充电系统解决方案,可实现最大充电电流360安培、充电功率900千瓦,电动汽车充电5分钟即可行驶400千米。该技术具有广泛的应用前景,可在覆盖主流乘用车领域的同时,满足重载车辆等车型的特殊需求。
    车联网平台连接起了110家充电桩企业、330家中小运营商和平台运营商、30多家车企、3000家企业用户、100家互联网平台,这些成员又将如何发挥作用?
    国网电动汽车公司副总经理阙诗丰表示,三个平台的建设至关重要。“统一物联平台,可以提升充电设施平台接入效率50%,降低接入成本80%;大数据平台可为国家及行业发展提供全面数字化支撑、助力全类型出行公司降本增效;互联互通平台与特来电、星星充电、南方电网、小桔等多家运营商实现互相启停支付。”阙诗丰说。
    此外,国家电网还进一步提升与电动汽车用户链接效率,以客户为中心,不断挖掘电动汽车用户新需求,开放“e充电”APP社区功能,为平台百万电动车主搭建了交流心得、分享电动汽车生活的家园;新增平台商户号功能,吸引电动汽车厂商、商户、媒体入驻,直达百万电动车主,以更丰富的资讯内容、更有特色的充电出行服务,构筑聚集电动汽车用户头部服务平台。
    能源互联,电动汽车聚合体参与电力市场
    电动汽车规模化发展,在带来无限机遇的同时,也带来了巨大挑战。
    “2040年我国将达到3亿辆电动汽车。从机遇看,电动汽车充电被有序引导,可以大幅提升电网设备利用率,节约投资近70%。动力电池电量能达到200多亿千瓦时,将为电网提供120亿千瓦时的储能和480万兆瓦的调节能力。”国网电动汽车公司副总经理王文说。
    然而,行业有序发展任重道远。目前,我国充电设备商将超过1万家,社区超过400万,配套运营班组及安桩公司规模也将超过百万家,涉及从业人员近2000万人,庞大的产业链需要进一步协同和升级。此外,一些地方仍存在电动汽车无序充电的现象,“无序充电加剧区域电网峰谷差,单纯增容升级线路会使全社会电力投资翻倍,将增加终端用户的用电成本。这是所有人都不愿看到的。”王文说。
    针对这些问题,国家电网给出了解决路径。
    在居民社区,为解决私接乱建、通信功能不完善等问题,国网电动汽车公司开发了“一横五纵”智能充电工业互联网平台,实现“用户商城、生产监造、安桩监理、运维运营、充电调度”全环节的数字化管控,在供电企业智能充电调度下,用户充电过程全程无感参与,出行无忧。
    目前,国家电网已在北京、上海等18个省市建设了5.2万个有序充电桩,覆盖4789个居民社区,服务车主5.47万名,转移高峰电量432万千瓦时。此外,智能充电可以将80%以上的充电负荷转移到电网低谷时段,在100%满足用户充电需求的基础上,实现社会整体充电成本最低。
    充放电(V2G)业务也是近来电动汽车用户广泛关注的车网互动模式。“电网低谷时段充电、高峰时段放电,车变成移动‘充电宝’,通过充放电差价赚取收益。”在北京市朝阳区工作的李女士,将新能源车停靠在一台V2G充电桩前,插好充电枪后,在“e充电”APP上设定用车时间和最低电量,开始参与电网互动。
    V2G模式下,用户可以通过“e充电”APP参与车网互动,根据电网需求进行双向智能充放电,收益实时到账,电池在线质保。如今,北京地区车主参与V2G业务可以获得增值收益来抵消充电费用。典型公务车车主在周末连接V2G充电桩,可收益80元,年收益可达4000元。目前,国家电网已在全国14个省市开展车网互动智能充放电试点项目建设近40个,布局V2G充放电终端近400个。
    此外,单个电动汽车响应功率小、数量众多、随机性较强,只有电动汽车聚合体才具备参与电力市场的能力。对此,国家电网搭建起负荷聚合运营平台,担负起负荷聚合商的角色,整合中小负荷用户参与电力市场交易。国家电网还牵头建设负荷聚合运营业务体系,在国内首次创新实现了新能源车用新能源电的交易模式,基于区块链技术打造了新能源汽车充电联盟链,并依托“绿电交易+扶贫公益”活动,推广实施绿电交易业务,让全民参与到电力市场中,为能源转型贡献力量。
    数据为王,“聪明”的车驶向“智慧”的路
    大数据的重要性日渐显现。如今,用数据去推进企业乃至行业的发展,正成为各行各业发展新趋势。在智能化的道路上,充电桩同样可以具备大数据分析的功能。
    每辆电动汽车在使用充电桩进行充电的过程中会产生大量的数据,充电桩企业可以利用充电桩与车交互获得的数据来分析电池安全状况,实时了解充电站的工作状态。
    近日,国网电动汽车公司发布了《新能源汽车充电数据应用分析》报告,报告显示,公共充电桩充电波峰基本在早晨8时到9时,中午11时到13时,晚上18时到19时,主要是以私家车为主,出租网约车比例不足10%,大多数都是个人使用为主。
    “分析数据我们可以发现,充电后停留在原地8小时以上的私家车占到37.2%,大量的电池闲置而且长时间滞留在固定的地方,私家车与电网互动潜力非常巨大。”国网电动汽车公司总经理沈建新说。
    沈建新提到的此类数据,已经在为政府和充电桩企业选址分析、价格设计、运营优化提供新思路。以北京外国语大学片区潜在用户充电需求分析为例,数据显示,该片区潜在充电车辆为55辆,其中85%是私家车,62%的车辆月充电量在100千瓦时以内,35%的车辆每次平均充电量在20~30千瓦时。这样的区域“画像”为“桩建在哪儿更合理”提供了基本的数据参考。
    目前,各地区已经开展了一系列有益的充电数据探索。在天津,国家电网充分发挥城市能源大数据中心作用,利用充电桩充电数据、位置分布、用途类别等数据,结合周边人口、车辆分布等城市运营数据,建立充电桩利用率评价模型,通过聚类分析、关联分析等技术,对现有充电桩利用率开展大数据分析;在苏州,国家电网加快利用大数据分析支持充电桩运营,“苏州市新能源汽车及充电设施监测平台”正式上线,可向用户提供附近充电桩情况,并实现不同充电设施运营之间的统一扫码服务;在陕西,智慧车联网平台通过大数据统计分析接入充电设施信息及车辆信息,为后期车桩规划提供可靠依据,一键式充电服务APP——“联行秦e充”能帮助用户快速找桩、直观查桩……
    大数据将助力“聪明”的车驶向“智慧”的路。据了解,《新能源汽车充电数据应用分析》综合了车、桩、网、电池等诸多数据,涵盖了数字产业化、产业数字化、数据价值化和数字化治理等多个方面,既是对数字经济的最好诠释,也是未来行业发展的重要方向。
    “未来电动汽车作为一个移动的储能电网,将促进电网更加高效灵活。大数据分析不仅能提高充电安全性,缓解车主的里程焦虑,还可以帮助我们进一步了解电网用电负荷,促进其削峰填谷、消纳可再生能源,也为电网调频调峰以及辅助服务提供了强有力的技术和场景支撑。”沈建新表示。

相关报告
  • 《美国狂砸1410亿美元为电动汽车铺路》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-07-17
    •  据外媒报道,基于美国电动车市场发展现状,美国国内包括电动汽车生产商、充电桩制造商以及政府事业公司等,将共同对新能源汽车基础设施进行调整和改革。   这项计划总投资预计至少为1410亿美元(约10047亿人民币),此次大手笔投资新能源汽车产业链,也将是美国有史以来最大一次新能源投资计划。   这次投资内容主要包括:开发电动汽车技术、改善充电桩和对充电费用进行改进,旨在更好的规范化和标准化整合美国新能源汽车产业,联合推动新能源汽车在美国市场的推广和普及。   目前,已有多家美国汽车制造商宣布旗下多款电动汽车加入该项计划之中。   基础充电设施落后导致计划受阻   尽管1410亿美元投资计划很庞大,也有多家汽车厂家和充电桩制造商宣布加入这项计划,但麦肯锡等咨询公司早些时候就出具过关于美国充电设施市场调研报告,其中指出美国大部分基础充电设施非常不完善,甚至许多州的一些地方都没有充电设施存在,现有的充电站也存在数量少、充电桩标准以及充电费用不一等问题。   这项调整计划内容虽然包括充电网络建设,同时也会制定电动车2级充电插头、3级充电插头技术标准。从美国能源部公布的数据显示,美国国内现有的6.4万个汽车充电插头中,大概只有五分之一能在一小时左右将所需充电车辆充满电,数量和质量远落后于中国在内的其他国家。   同时,美国国内专家也说明了其电动车行业的发展情况,不光取决于汽车厂家和充电设备制造商之间的努力,最重要是加强美国电力设施发展,由于各州公用电力事业监管机构设定的电价不同,不同地区电价差别较大,目前美国商业用电平均价格为每千瓦时在10美分左右,只有推进车辆使用电费的降低,才能刺激更多消费者使用新能源电动汽车。   特斯拉作为美国最先进新能源汽车生产商,同时也在自建超级充电桩,2019年,特斯拉在美国市场销量达19.22万辆,占据了美国新能源电动汽车58%的市场份额。   特斯拉是否会全力加入这项改造计划,分享多年重金开发的电动汽车技术、充电桩以及市场份额,还存有很大疑问。   美国新能源态度模糊   在全球大力推广新能源汽车情况下,纵使有特斯拉这样的新能源汽车巨头,美国在新能源汽车政策上依然显得比较模糊。究其原因,石油获取的便利性以及页岩油技术的突破,让美国没有大的资源危机感,对新能源基础发展态度模糊,也是导致新能源汽车推广慢于他国原因之一。   其实在2011年美国就强制要求国内汽车制造商生产新能源汽车,也制定了2025年前的减排任务。各大汽车厂商为将新能源汽车推销出去,几乎以对半优惠为代价销售新能源汽车,就为了避免收到环保部门开出的巨额罚单,鉴于当时新能源汽车技术非常不成熟,销量和成果收效甚微。   2019年全球新能源汽车总销量为221万辆,同比增长了10%,美国2019年新能源汽车总销量为32.5万辆,相比2018年有所下滑(2018年销量36.08万辆),电动汽车市场占整体车市的份额也从之前的2.1%降至1.9%。   可以看到,这项关于新能源汽车基础设施改造计划非常宏大,通过新能源汽车销量数据对比,美国国内汽车消费者对新能源汽车并不是很买账。   与之鲜明反差,2019年中国新能源汽车产销超过120万辆,位居世界第一。截至2019年底,中国新能源汽车的保有量为381万辆,充电桩数量为122万台,全年累计充电量达到了50亿千瓦时。经过近十年的布局和完善,目前国内已经是世界上最大的新能源汽车市场,且拥有最完整的产业配套体系和最完善的政策支持体系。   如今,汽车电动化已经成为全球汽车市场的大趋势,各国也相继推出了自己的节能排放政策,欧洲推出绿色经济复苏计划,中国也将新能源汽车纳入新基建发展重心,随着美国这次1410亿美元大手笔投入新能源汽车市场,电动汽车技术也将引来新一轮阶段性发展。   (南网报综合报道)  
  • 《充电设施总数达1143万台!推动新能源汽车使用绿色电力》

    • 来源专题:可再生能源
    • 编译者:武春亮
    • 发布时间:2024-11-13
    • “截至今年9月底,我国充电设施总数达到1143万台,有效支撑了2800万辆电动汽车的充电需求。高速公路服务区安装的充电设施已经超过2.88万台,覆盖停车位4.48万个,重大节假日的充电服务保障能力也得到了明显提高。”在日前召开的第四届电动汽车充换电设施技术创新大会上,国家能源局电力司电网处处长孙嘉弥表示。 据中国电力企业联合会副秘书长、中国电力企业联合会电动交通与储能分会会长刘永东介绍,经过10多年的快速发展,我国已经构建起世界上覆盖面积最广,服务车辆最多,充电桩数量最大的充换电网络体系,有力支撑了我国新能源汽车的发展。“未来应进一步坚持绿色发展,推动新能源汽车充新能源电,以用户需求为导向,不断提升充换电设施产品质量,保障充电安全。”刘永东表示。 促进终端可再生能源消费 根据《中国汽车低碳行动计划研究报告》中的数据,从电动汽车全生命周期碳排放来看,车辆周期碳排放占比约为46%,燃料周期碳排放占比接近54%。以2030年1亿辆电动汽车的规模测算,将减少二氧化碳排放2.2亿吨,相当于1.2亿立方米森林蓄积量吸收存储的二氧化碳总量。在此背景下,推广新能源汽车充换绿电,使用来自风能、太阳能等可再生能源的电力,不仅能够进一步减少温室气体排放,还能通过与电网的智能互动,提升高比例可再生能源接入的新型电力系统整体效率。 此次会议发布的《中国新能源汽车充换绿电地图》(以下简称《地图》)也明确,新能源汽车使用绿色电力,可促进终端可再生能源消费,推动电动汽车充电行为与风光新能源发电进行有效匹配,为集中式可再生能源的并网与消纳带来机遇。 在绿电充换电场站建设方面,据《地图》中的数据,截至今年6月,全国共1108座新能源汽车充换电场站使用绿色电力,分布在31个省区,绿电来源为自发自用(包括光储充)的场站有211座,占所有绿电场站的数量比为19.04%;通过绿电交易采购绿电的场站有883座,占所有场站的79.69%;通过绿证交易作为绿电来源的场站共有18座,占所有场站的1.62%。 提前布局新型充换电技术研发运用 通过有序充电等技术应用,充放电设备将成为车网互动的桥梁。所谓车网互动,即电动汽车通过充放电装置与公共电网、微电网等供电系统或楼宇、住宅等配电系统相连,将动力电池作为移动储能或可控负荷聚合参与电网运行的灵活性资源,实现电动汽车与电网间的能量流、信息流双向互动。国网智慧车联网技术有限公司移动储能高级经理王明才表示,目前车网互动包括有序充电、双向充放电(V2G)等形式,可通过车网互动释放海量新能源汽车作为“电力海绵”的灵活性价值。 对于电动汽车车主来说,可利用有序充电桩在电价低的时间段进行谷时充电,减少充电费用的支出;在双向充放电场景下,可利用V2G桩将电动汽车作为移动储能单元进行峰时放电,从而获取一定的收益。王明才表示,车网互动可将动力电池作为移动储能将充电变为可控负荷参与电网运行,实现电动汽车与电网间能量流、信息流双向互动,有效提升配电网对大规模新能源汽车的接入能力,促进高比例可再生能源的消纳。此外,电动汽车作为移动储能在经济性上也具有一定的优势。预计到2030年,电动汽车移动储能双向充放电成本约为每千瓦时0.1元,远低于火电改造、抽蓄、储能及其他需求侧响应资源,是新型电力系统最经济的灵活性资源。 王明才表示,未来仍需持续加强新技术研究,以提升充电设施涉网性能为保障,增强对频率、电压扰动的耐受力和主动支撑能力,推进源网荷储协同,提升电力系统稳定性。要以构网型控制技术为支撑,增强配电网就地平衡和对主网的支撑作用,实现电力系统高效运行。 刘永东建议,要充分利用人工智能、大数据等技术,实现充换电设施的智能化管理运营,并顺应汽车网联化的发展趋势,建立与之相适应的智能充电网络,提前布局和关注新型充换电技术的研发和运用。 对于新型的充换电技术,记者在此次会议上了解到,相关企业已经开始对无线充电、自动充电以及移动充电等领域的研究和布局,并且部分已经开始投入试点应用。如黑马原力目前已推出了储充一体式的移动超充机器人,可以在多个场景下,为电动汽车进行快速充电,打破了以往依靠固定充电桩补能的方式,实现从“车找桩”到“桩找车”的转变。 孙嘉弥认为,应加强关键技术攻关和核心技术研发,促进车、桩、网各环节有效衔接,加快制定工程建设类强制性国家标准《电动汽车充换电设施项目规范》,持续开展车网互动领域的标准研究,持续完善充电基础设施的标准体系,不断提升标准国际化的引领能力。