一、電動汽車與電網之間關系的現在

目前天然氣出租車的持續里程基本上150公里,在許多城市已經普及多年。其成功經驗基本是兩點:一是加氣站布局基本合理,能滿足出租車運營里程半徑的要求,二是加氣體的過程比較短,10分鐘基本可以完成。而目前的電動出租車持續里程已經超過200公里,卻推廣不起來,與天然氣出租車相比,一是充電站布局不到位,二是充電時間過長。目前電動汽車推廣應用的瓶頸已經前移到了充電站環節。于是提出換電模式,有被人們提起,而換電要解決的是,車載電能補充過程過長的問題,同樣面臨站點布局合理性的問題。

電動汽車與電網之間關系的現在是:電網單向給電動汽車補充電能,基本方式有2種模式,一是電網給電動汽車充電,目前充電模式處于主導地位;二是電網給電池充電到位,給電動汽車換電。

二、電動汽車與電網之間關系的未來

到2030年,中國電動汽車將實現8000萬輛,未來電動汽車的車載電池可能作為智能電網中的移動儲能單元,在電網高峰負荷時段向電網傳輸電能,而在電網非高峰負荷時段電網又向其充電。于是未來電動汽車與電網之間關系一定是互動的關系,即車電互聯模式(vehicle to grid,簡稱V2G。V2G的概念最初是由美國能源專家Amory B Lovins于1995年提出的,隨后美國特拉華大學(University of Delaware)的Willett Kempton研究團隊對其做了進一步發展與實驗論證,并在2007年10月成功將一輛電動汽車接入電網并接受調度命令。一位科學家提出慨念,一位科學家進行了實踐,為后來者提供研究樣本。

三、電動汽車與電網互動模式的優勢

V2G模式具有以下優勢:

①能為車主提供額外的收入。這個模式能為車主抵消購買電動汽車的部分花費,為免費使用汽車,提供了可行性。電動汽車不再僅是代步打的工具,而是可以賺錢的手段。

②電動車電池可以為電網提供輔助服務。作為電網的緩沖,如調峰或調頻,增加電網穩定性和可靠性,可以降低電力系統運營成本;

③可以提供臨時性電源,比如抗震救災時能力。汽車到了現場,就有電源了,尤其為通信設備提供電源,其優勢更為明顯。

三、電動汽車與電網互動的基本路線及技術方案

電動汽車與電網互動,目前不積極的一方是電網。電網公司為了控制電池,則傾向于以換電為主,解決推動更換電池的方式,其主要理由是,可以節省大量的充電等候時間。

但是這種模式要求電池和電動汽車的高度標準化,不適合汽車商業市場的競爭規律,也不符合人們的汽車消費習慣,汽車企業更愿意采用充電模式。中國汽車工程學會提出的電動汽車與電網互動推進的基本路線(見圖1),預測到了2023年 中國電動汽車與電網互動就會啟動,主要是乘用車、公交車和出租車。這個圖看出來,當電動車汽車到一定規模以后,一定要求,電動汽車與電網互動起來,這是基本發展趨勢。顯然,支撐電動汽車與電網互動的技術一定是充電技術,而不是換電技術,即使是出租車行業,如果要參與電動汽車與電網互動,必須推行充電模式。也就是說,充電技術模式和換電模式的比較,到了一定規模以后,大家就會停止討論了。

圖1 電動汽車與電網互動的基本路線圖  

四、未來電動汽車與電網互動模式

8000萬輛電動汽車通過充電器(樁)直接接入電網,進行快速充電時,無疑會造成電網的巨大擾動,電網沒有能力與電動汽車互動的。未來電動汽車與電網互動模式,一定是建立類似加油站的分布式能量站,安裝低成本的、長壽命的兆瓦級儲能電池。第一,他可以可從電網充電儲存電量后,給電動汽車快速充電;第二,電動汽車的充電方式由用戶自己選擇,可以選擇在能量站快充,也可以選擇在停車場或家庭車庫進行慢充。第三,能量站還能夠與電網互動,用于電力調峰或調頻;第四,電動汽車可以移動組成供電網絡,彌補電網能力的不足。

結論:開發低成本、長壽命的新型儲能電池和可以安全快速充電的新型動力電池是實現未來電動汽車與電網互動的兩大關鍵技術。