得益於政策扶持,同時經過一段時間發展競爭後所帶來的產品力提升,新能源電動車銷量在2021年裡呈爆發式增長,“給車子充電”成為了越來越多有車一族生活中的重要組成部分。
而在充電這件事情上,大部分人可能更關注的是由車子本身效能決定的充電速度、以及日常活動區域中基建支援(充電樁密度等),畢竟對於個人使用者來說,這些問題都直接決定了用車體驗的好壞。但站在國家供電的角度,突然爆發出來的這一部分用電需求,以及其對於目前電網負荷的影響,才是最值得關注的問題。
事實上,我國目前仍處於用電增長的起步階段,人均用電量相比發達國家還有不少的差距,但即便如此,在這一年裡,我們已經遇到了拉閘限電的問題,意味著電網的容量已經到了捉襟見肘的程度,這不免讓人擔憂,在未來電動車保有量相比現在更龐大的時候,是不是會進一步讓電網壓力加重,甚至超出其承受極限?中國的發電量真的能支撐得起全面汽車電動化嗎?現在買電動車未來會不會充不上電?今天我們就來聊聊這個問題。
先給答案,我們有一個非常直觀的公開資料,以目前用電量來看,其實電動車總用量僅佔了0.1%左右,所以“電動車熱銷導致供電跟不上”就是個偽命題,相比之下煤價上漲對目前供電問題的影響更為明顯。
首先我們要知道,在國內我們的居民與工業用電,都是統一由國家電網和南方電網統一供給,但是電網並不負責發電,發電是由專門的發電廠負責,而電網就是從他們手中買來的電,再統一供應。考慮到我國目前主要發電仍依靠火電,而煤炭漲價就導致了電網採購價格與銷售價格之間存在差價,因為電價為民生基本問題,電網公司不能隨便說變就變,就算平時一年虧個幾十億也就算了,財政上也有相應的補貼專門應對,但這次的收購價漲價幅度較大,直接超出了其承受能力,無奈之下只能透過適度減少採購來控制虧損了。所以目前我國的發電量不足是屬於技術性調控,實際上裝機發電容量這指標問題不算十分大,意思是真有需要的話,還是能發出來足夠電力的。
考慮到,我國的發電裝機容量每年仍在穩步提升,所以現在電動車能充上電,將來更加可以,完全不需要有這方面的擔憂。更有甚者,我們之所以大力推廣純電動車,出發點其實是和這次限電背後的原因有關的,其核心目的就是為了防止以後再次出現像最近這樣的能源短缺問題。
沒聽錯吧?不夠電用,所以大家要買更多電動車?這啥邏輯?先別急,容我細細道來:
其實說到這裡,不得不提的就是雙碳政策。“雙碳”這個詞,包含了兩件事,其中一件是碳達峰、另一個是碳中和,具體點來說就是中國要在2030年前力爭將二氧化碳排放達到峰值,同時努力爭取2060年前,直接或間接產生的溫室氣體排放總量,透過植樹造林、節能減排等形式,抵消自身產生的二氧化碳排放,實現二氧化碳的“零排放”。
而根據這兩專案標,在發電用電角度,我們正在努力減少火電,轉而使用風能、水能、光伏能等清潔能源。
乍一看似乎這是個環保政策,但從國際角度看,就目前的能源形式而言,碳排放權可以說是一個國家發展的權力,碳排放的減少會直接影響到經濟的發展。所以,國際一直以來存在的碳減排責任爭議,也可以說是經濟的博弈。
雖然我國仍是發展中國家,但卻依然非常堅定地在走著環保發展的路線,這其中其實隱藏著非常重要的兩步棋,其中一點是作為作為大國,我們該有大國擔當,目前氣候變暖是每個人,每個國家都不可推卸的責任,而另外一點則是國家能源安全問題。
根據中國石油集團經濟技術研究院釋出的《2019年國內外油氣行業發展報告》,石油對外依存度破70%,對外依存度仍處於較高水平。國際方面,美國藉助能源獨立,對全球石油市場的掌控力和影響力加強,歐佩克石油市場份額不斷被美國擠壓,內部凝聚力和整體影響力下降。
目前石油資源及其生產、海上運輸對於中國來說是影響極大且不可控的因素,隨時可能因為某些極端事件導致中斷,影響能源的供應,進而危害國家安全。如果中國能源結構最佳化,不再過度依賴石油等不可再生能源,那麼相關海域以及掌控全球石油市場的主體對中國的國家安全影響就會極大減小。
所以要減輕國家石油依賴,“電”作為替代能源是個非常重要的手段,而其中非常重要的一點就是促進民用交通工具的電動化發展。相關資料表示,2016年中國汽車耗油已經佔整個石油消費量的1/3,而經過這幾年汽車消費市場的高速增長,這個比值還在不斷增加,所以降低汽車對石油的消耗對於降低石油依賴有著非常大的幫助。
不難發現,結合環保發展以及能源安全兩個重要因素,我國發展新能源車將是必然的趨勢,這也是在上文中,我為什麼會說大力推動電動車,可以讓我們在未來大大降低需要再次面對能源問題的機率的原因。那麼重要的問題來了,如何在環保的前提下,保證供電滿足當下和未來的需求呢?
中國國土面積遼闊,有大量可以利用的風能、光伏能、水能、潮汐能等等的清潔能源可以利用,但是唯一不足的是發電地區與用電地區的跨度極大,也就是我國西北部依靠光伏和風能能生產大量的電,甚至在前幾年我們去西北看風車林的時候,看到了很多棄電的情況。但是我們用電的主要城市多集中在東南沿海地帶,也就是發電城市和用電城市之間相隔距離非常遠,以目前的電網水平要進行這麼遠的電能輸送簡直不可能,以目前的電網輸送這麼遠的距離,中間所損耗的電能資料是很驚人的,大多數電能會透過熱能的方式浪費掉,要減少電能在長距離輸送中的損失,最好的辦法就是透過提高電壓來解決,因為電壓越高電能損失越小。
在張國寶的《篳路藍縷》一書中就有說到,從二灘送出來的電,透過一條500千伏的交流線路,只能輸送90多千瓦。可見用電傳輸過程中的電能損耗佔了多大的發電比例。所以簡單來說就是,目前中國清潔電能的情況就是發電城市用不完,用電城市供不上。
所以如何更合理配置能源,將西北各地的能源能輸送到用電量大的省份,其實這件事在在1979年所提出的“西電東輸”方案就已經有了最初的部署,而“特高壓”技術作為“西電東輸”中重要的發展部署,我國從2004年就已經開始對這個全新的專案進行研究和評價,直到2006年我國首個特高壓示範工程正式奠基。在2011年十二五規劃出臺後,特高壓被列為國家重要的戰略方案。
“適應大規模跨區輸電和新能源發電併網的要求,加快現代電網體系建設,進一步擴大西電東送規模,完善區域主幹電網,發展特高壓等大容量、高效率、遠距離先進輸電技術,依託資訊、控制和儲能等先進技術,推進智慧電網建設,切實加強城鄉電網建設與改造,增強電網最佳化配置電力能力和供電可靠性。”
截止2020年,我國特高壓鋪設網路已經完成了八交十三直的投運工作,未來還有四個交流和兩條直流特高壓輸送線路即將落成。
特高壓作為新基建中非常重要,也非常昂貴的一個專案,它相比我們目前使用比較廣的超高壓高了很多。輸電網電壓等級一般分為高壓、超高壓(直流±500千伏、±600千伏等,交流330千伏—1000千伏)、特高壓(直流±800千伏及以上、交流1000千伏及以上)。所以不難看出,特高壓的特別之處就在輸出的電壓特高、輸送的容量特大、傳輸的距離特遠,電壓越高,輸電效率就越高。
根據國家電網專家解釋,“與傳統輸電技術相比,特高壓輸電技術的輸送容量最高提升至3倍,輸送距離最高提升至2.5倍,輸電損耗可降低45%,單位容量線路走廊寬度減小30%,單位容量造價降低28%。可以更安全、更高效、更環保地配置能源。
所以特高壓的鋪設對於西電東輸佈局有著非常重要的意義,讓遠距離的源源不斷的清潔能源能輸送成為可能,同時世界首個柔性直流電網——國家電網張北柔性直流電網試驗示範工程在2020年落成,這個技術的應用也讓特高壓技術變得靈活。而且柔性直流輸電技術目前是國際公認的風電場併網的最佳技術方案。
同時,電網僅僅是作為電能傳送裝置,特性就是即發即用,目前我們的用電因為大多依靠火電,所以根據負荷預測、供電排程可以控制電能共計的多少,減少資源浪費,而未來如果使用清潔能源,那麼風能、水能、太陽能這些天然資源是可以源源不斷地生產電力,如果電需求大幅度低於發電量,那麼能源浪費是必然。如何充分利用上發電站發出的電,或者說怎麼將暫時用不上的電能儲存起來呢?其實早就有的水庫蓄電,壓縮氣體蓄能等技術,這些都是很好的儲存電能的一種辦法,但除此之外,其實新能源車因為搭載了巨大的電池,同樣也是一個非常理想的儲能裝置,目前電網針對推出的有序充電,這種技術可以大大減少用電低谷時造成的發電浪費,例如當居民夜晚用電需求少的時候,插上了充電槍的車輛開始充谷電,不僅充分利用能源,同時對於使用者來說半價的谷電更香。
除了新能源汽車外,作為未來汽車智慧化發展的重要環節,助力V2X發展的5G已經開始佈局,而5G基站的特點之一是覆蓋面積小,所以需要的基站密度要比目前4G更大,據瞭解,未來5G的整體功耗是4G的9倍以上,如果未來要實現全面覆蓋,每年的耗電量將會達到3150億度電,佔目前全國發電量的4%左右。
特高壓是中國其中一項領先於世界的重大自主創新技術,在電力技術發展程序中,成熟可靠的特高壓技術毫無疑問是壓軸大題,早在上世紀60年代,美國、蘇聯、日本等國家就已經開始研究特高壓輸電技術。當時這些國家經濟增長快,電力需求旺盛,能夠遠距離、大容量輸電的特高壓技術進入科學家的視野,但最終因為種種不可抗因素被迫放棄。但這項技術目前已經在中國的國土上建了一座又一座,甚至還將這個技術帶到了巴西。所以在雙碳和能源安全的大背景下,電動車必然就是未來的大趨勢了,有這樣的堅實後盾,電動車在我國的發展也少了後顧之憂。