近日,大眾汽車集團表示,將從2022年起對出自集團MEB平台的所有純電動車型推出“車對網”(V2G:Vehicle-to-grid)雙向充電技術,希望率先成為歐洲第一家將V2G投入商用的汽車製造商。由此,再次引發業界對電動汽車V2G雙向充電的關注。
V2G雙向充電技術之所以備受關注,是因為其對於解決電力能源緊缺及應急供電有實際意義。“V2G包含電動汽車相互之間、電動汽車與電網之間的雙向充電,以及緊急情況下對民用電力的供電,一旦實現大規模商業化,無論是對消費者、汽車企業還是電力企業以及充電設施企業都是利好。”廣東工業大學新能源材料研究中心研究員陳新泰在接受《中國汽車報》記者採訪時説,但目前V2G大規模商業化道路上仍有一道道需要跨越的“坎兒”。
V2G將成能源轉型支點
截至2020年底,全球電動汽車保有量已經接近1000萬輛,正對各國電網的供電能力形成新的考驗。數據顯示,2020年全球電動汽車的銷量達到324萬輛,比2019年的226萬輛增長43%。其中,具有V2G雙向充電功能的車輛寥寥無幾。而一旦遭遇像今年2月美國得克薩斯州大停電類似的緊急情況,普通電動汽車充電就會變得困難重重。而V2G技術一旦普及,無論是車與車之間,還是在車與電網之間的雙向充電,就會在很大程度上緩解這種窘境。
“目前全球有50餘項V2G試點示範項目,主要集中在美國、歐洲、日本和韓國等地,包括技術驗證、示範推廣、商業化運行等不同類型。”西安工業大學微電子技術實驗室工程師魏冬在接受《中國汽車報》記者採訪時談到,V2G技術一旦商業化,不僅可以實現電動汽車與電網的雙向能量互動,實現日常穩定供電和應急供電保障,而且還能夠顯著降低電動汽車的全週期成本,純電動汽車可以通過電力市場交易獲得額外輔助服務或峯谷差價收益,從而在經濟性上達到甚至超過燃油車,加速電動汽車取代燃油車的進程。中國工程院院士黃其勵也看好V2G技術成為能源轉型的支點,因為該技術能促進車網一體。
除了大眾汽車,大眾集團旗下奧迪、斯柯達、西雅特等子品牌電動汽車也將實現V2G充電。在全球範圍內,日產聆風已經實現了V2G雙向充電功能;雷諾也在歐洲推出V2G試點項目,由ZOE純電動車組成的車隊來“反哺”電網。在2020年疫情防控期間,菲亞特克萊斯勒(FCA)宣佈在其意大利工廠啓動V2G試點項目,旨在實現FCA旗下純電動汽車與電網之間的雙向充電。特斯拉也在積極準備為旗下主力車型Model 3和Model Y搭載V2G雙向充電的功能。
國內V2G發展亟待提速
與歐美等地的蓬勃發展的熱潮相比,V2G在國內顯得有些“冷清”。
4月13日,浙江吉利控股集團有限公司獲得“一種車對車充電的裝置及方法”的發明專利授權。該專利提出了一種車對車充電的裝置及方法,其中包括車載雙向充電機、充放電連接裝置和控制盒等。不過,配備了V2G技術的車型在國內可謂鳳毛麟角。2013年,比亞迪純電動汽車e6上曾配備了雙向逆變充放電驅動電機控制器(簡稱“逆變器”),並且在國內申請了42項相關技術專利。
總體而言,國內V2G發展仍顯得有些遲緩。根據前兩年出台的有關文件,國內V2G發展的計劃是,2020年之前,開展小批量多批次的V2G試驗驗證,參與雙向充電的電動汽車數量可控制在10～300輛,主要任務是驗證多台電動汽車與電網雙向充電技術,實現多輛電動汽車的相互充電放電。2020年～2025年,主要開展規模化電動汽車(數量一般不少於500輛)與電網雙向充電的示範運行。2026年之後逐步商業化推廣。
“由此可見,這與歐美日的推進步伐相比,亟待提速。”山東省電池行業協會理事會專家楊建平在接受《中國汽車報》記者採訪時表示,國內的研究顯示,當城市中的純電動汽車保有量增長加速(預計2035年城市電動汽車保有量超過300萬輛),且快充模式佔比相對較高時,我國城市電網峯值負荷的增幅在極端情況下,可能使部分地區的電源裝機容量、輸電線路容量出現缺口。“因此,我國應該儘快推動V2G技術應用及商業化進程。”他説。
“車-樁-網”多重瓶頸待破
“V2G技術的商業化無疑潛力巨大,但目前在車、樁、網、人等方面還有一些亟待解決的瓶頸和難題。”東方證券汽車行業分析師覃筱鵬向《中國汽車報》記者表示,只有正視並認真解決這些難題,V2G商業化才會加速實現。
在車的方面,主要是受到電池壽命的制約。“在電動汽車上配置V2G技術有兩大問題需要解決,一是關鍵核心技術是逆變器技術的研發,二是車載動力電池的壽命影響,這也是車主是否能接受V2G的關鍵。”陳新泰介紹,一方面,通俗地説,普通逆變器只能輸出200W的電流,相當於只能供一隻或幾隻傳統的白熾燈燈泡,而V2G的逆變器充放電可以直接帶動10～25kW的電器,相當於一個小型移動儲能電站。另一方面,V2G技術不可避免地會增加車載動力電池的充放電次數,而影響到電池的壽命。這也是特斯拉前些年一直不願意部署V2G雙向充電技術“上車”的主要原因。因此,對於產銷規模相對較小的一些電動汽車品牌來看,意義不大。
在充電樁方面,需要對現有的充電樁進行技術改造。魏冬告訴記者,適應V2G技術的充電樁或充電站中有兩種方案,一種是直接對電路進行改造;另一種是在充電樁或充電站配備儲能電池。兩種技術方案目的相同,既可以正常給電動汽車充電,電動汽車也可以將電返回到充電樁的儲能電池中,但是改造費用很接近。無論採用哪一種方案,都需要對充電樁或充電站進行改造,目前絕大多數充電樁和充電樁設備只有輸出電流,沒有輸入電流功能,無法適應V2G的應用。
在電網方面,楊建平解釋説,其中面臨兩大難題。一是V2G雙向充電,需要從技術上解決車網協同控制及管理。眾所周知,社會用電量非常明顯地呈現波峯波谷狀態,目前主要是夏季冬季的用電高峯,但伴隨着電動汽車的不斷增多,而且電動汽車的充電及放電時間是高度隨機性的,如果不能進行統一協調控制及管理的話,將會對電網網損及電能穩定性產生巨大影響。二是技術上要解決回輸電流不穩定問題,特別是在電力回輸入電網時需要穩定的電流。如果某一時刻產生大規模電量供求變化,會對電網本身產生一定的衝擊,嚴重時甚至會產生電網電流不穩,可能引起變電站跳閘,而跳閘又會導致停電等事故。
特來電市場總監路文剛在接受《中國汽車報》記者採訪時也認為,V2G商業化應用最大的挑戰在於智能電網中的系統能量管理。“電動汽車要實現規模化充放電時,需要跟區域內的分佈式光伏、分佈式儲能構建組成多重功能合一的微電網系統,一方面實現區域自治,對區域內的能源進行統一調度和管理,實現自發自用,自放自用,經濟用電等;另一方面是發揮負荷聚合服務商的作用,與大電網友好互動和協同,實現負荷調度、削峯填谷、調頻調壓等。”他説,“特來電一直踐行的充電網技術路線就是一種微電網系統,是實現電動汽車規模化充放電的最佳方案。”
V2G巨大經濟效益待挖掘
從人的角度來看,主要是車主是否能接受V2G技術。路文剛表示,實際上,V2G技術對電池壽命的影響微乎其微,帶給車主的收益卻是實實在在的。一位比亞迪唐EV600D車主告訴記者,該車的三元鋰電池容量為82.8kWh,即滿電為82度電左右,而目前的充電設施白天波峯時段價格為0.617元/kWh,後半夜的波谷時段價格為0.307元/kWh。該車的續駛里程為500公里,一般上下班等活動每天使用不到100公里,剩餘400公里約有80%的電量可出售給電網,即使按照70%來算,電量也有57.4kWh。理論上,車主每天可以得到17.8元至20.3元收益;一年累計收入可以達到6497元至7409.5元。
“相信隨着相關技術的進步,也會推動消費觀念的改變,其實,如果從整個能源結構、佈局以及發展新能源來看,V2G的商業化更有價值。”楊建平表示,V2G技術不僅具有“削峯填谷”的作用,還可以在電動汽車路上拋錨、遭遇自然災害、電網供應意外等緊急情況下提供電力,優勢更為突出。
截至目前,國內新能源汽車總數已經接近500萬輛,而且隨着《新能源汽車產業發展規劃(2021年～2035年)》的落實,新能源汽車數量還將有大幅增長,傳統充電方式可能造成的電力供應壓力,以及V2G自身所擁有的優勢,為V2G商業化奠定了基礎。中國電動汽車百人會也建議,儘快明確電動汽車參與電力市場的准入條件,鼓勵實施主體多元化。同時要逐步完善車網互動的市場機制,形成電網企業、電動汽車車主、充電運營商等多方主體共贏的商業模式。
“V2G技術可以有效降低新能源汽車用電成本,對於大力發展新能源、助力實現碳達峯、碳中和具有實際作用,隨着車、樁、網等問題的解決,消費者的消費觀念也一定會發生變化,如果再加上政策支持和國際競爭倒逼作用,V2G的商業化步伐一定會提速。”覃筱鵬表示。(中國汽車報網 趙建國)
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