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电动汽车与新能源应协同发展,新能源与电动汽

2019-09-30 02:40

从2015年开始,我国已经成为全球最大的电动汽车市场,但中国电力结构仍以火电为主的现实,使电动汽车发展所带来的环境效益依然有限。与此同时,近年来,国内水电、风电、光伏装机量都处于高速增长的阶段,到2015年底,我国风电、光伏、生物质发电已位居全球首位。新能源电力正在逐渐成为能源发展的主流趋势。但新能源电力缺乏灵活调节的能力,导致弃风、弃水、弃光问题较严重,造成了资源浪费。

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“电动汽车行业以低碳化为首要目标,从环保角度而言,电动汽车与新能源行业的发展在目标上是完全一致的,这让新能源和电动汽车的相互连接有了源动力和保障。” 日前,电动汽车百人会首席专家、国务院发展研究中心市场研究所副所长张永伟指出,电动汽车与新能源协同发展是大势所趋。

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“电动汽车行业以低碳化为首要目标,从环保角度而言,电动汽车与新能源行业的发展在目标上是完全一致的,这让新能源和电动汽车的相互连接有了源动力和保障。” 日前,电动汽车百人会首席专家、国务院发展研究中心市场研究所副所长张永伟指出,电动汽车与新能源协同发展是大势所趋。

行业各自发力

威尼斯平台登录,正是由于上述原因,业内正在考虑通过新能源和电动汽车的协同发展来解决上述问题。两者结合需要打通哪些环节?又存在哪些困难?2016年7月1日,中国电动汽车百人会、国家可再生能源中心、清华大学、中国可再生能源电力并网研究协作组共同主办了“新能源和电动汽车协同发展”研讨会,对上述问题进行了深入探讨。

威尼斯平台登录,行业各自发力

当前我国能源结构正在经历快速调整,近十年来,我国水电装机增加2.57倍,风电装机增长90倍,光伏发电增长高达400倍。截至2015年底,我国风电、光伏、生物质发电均已位居全球首位。同时,我国电动车行业也正在迅速崛起,2015年我国已经成为全球最大的电动汽车市场。

电动汽车亟需新能源支持

当前我国能源结构正在经历快速调整,近十年来,我国水电装机增加2.57倍,风电装机增长90倍,光伏发电增长高达400倍。截至2015年底,我国风电、光伏、生物质发电均已位居全球首位。同时,我国电动车行业也正在迅速崛起,2015年我国已经成为全球最大的电动汽车市场。

高速增长的背后,行业各自的问题也逐步显现。国家可再生能源中心主任助理赵勇强指出,新能源电力缺乏灵活调节的能力,当前我国弃风、弃水、弃光现象日益严重。而以火电为主的电力结构使得电动汽车的环境效益依然有限,这也成为质疑电动汽车节能环保的因素之一。

电动汽车进一步清洁化发展需要新能源支持。国家可再生能源中心博士刘坚列举了一组数据阐述了这一观点:中国电动汽车每公里消耗的电量在发电过程中的二氧化碳排放高达260克,目前中国同印度、南非、印尼、澳大利亚等国一起成为电动汽车排放最严重的国家之一。“在这样的大背景下,发展电动汽车的节能环保效益存在疑问,新能源的介入可以有效降低电动汽车全生命周期碳排放,环境效益十分明显。” 刘坚表示。

高速增长的背后,行业各自的问题也逐步显现。国家可再生能源中心主任助理赵勇强指出,新能源电力缺乏灵活调节的能力,当前我国弃风、弃水、弃光现象日益严重。而以火电为主的电力结构使得电动汽车的环境效益依然有限,这也成为质疑电动汽车节能环保的因素之一。

与会专家表示,目前,我国新能源和电动汽车的相关政策仍以本行业的发展为主,各自发力,两者的协调规划布局尚待有效衔接。面对行业发展中的短板,两者的协同效益或将破解各自的难题。

除了明显的环境效益,新能源还可以缓解日趋增加的供电压力。国网南瑞集团高级工程师陈良亮表示,电动汽车规模化增长之后,它的无序切入会使用电负荷快速增长,无序充电造成的负荷差别日益增大,同时加大了供电压力,对电网的规划和稳定运行构成挑战。

与会专家表示,目前,我国新能源和电动汽车的相关政策仍以本行业的发展为主,各自发力,两者的协调规划布局尚待有效衔接。面对行业发展中的短板,两者的协同效益或将破解各自的难题。

威尼斯在线平台,双向互补创造协作空间

此外,快速充电方式的充电功率比较大,最大可达到400kW,如果多台快速充电机同时工作,会导致局部电网存在电压跌落,影响电能质量。

双向互补创造协作空间

“如果我的车上能背一个行李架,上面有光伏板,停车之后光伏板可以展开把汽车盖住,在没有充电桩的时候给车充电,这是我特别向往的一种方式。”作为一名电动车主,中国电科院新能源所副所长刘纯认为,离网充电将是未来新能源行业能够促动电动汽车发展的理想模式。

有关数据显示,我国新能源发电量的快速增长与电动汽车的发展趋势相同。近十年来,全国水电装机增加了2.57倍,风电装机增加了90倍,光伏发电装机增加了近400倍,截至2015年底,我国风电、光伏、生物质发电装机容量超过1.7亿 kW,居全国首位,新能源正在逐渐成为能源发展的主流。

“如果我的车上能背一个行李架,上面有光伏板,停车之后光伏板可以展开把汽车盖住,在没有充电桩的时候给车充电,这是我特别向往的一种方式。”作为一名电动车主,中国电科院新能源所副所长刘纯认为,离网充电将是未来新能源行业能够促动电动汽车发展的理想模式。

同时,从技术角度,刘纯也提出,新能源行业特别是微网在不断发展的过程中,逆变器并网的技术已经相对成熟。而未来电动汽车与电网交互所依靠的交流充电机,在技术上仍存在很大弱势。“可再生能源行业有很成熟的技术经验,完全可以提升电动车的应用水平。”

国家可再生能源中心发布的《中国2025高比例可再生能源情景暨路径研究》预测,到2050年,电动汽车占全国80%以上的汽车市场份额,风电、太阳能等可再生能源届时可满足80%以上的电力需求,并成为重要的储能资源。

同时,从技术角度,刘纯也提出,新能源行业特别是微网在不断发展的过程中,逆变器并网的技术已经相对成熟。而未来电动汽车与电网交互所依靠的交流充电机,在技术上仍存在很大弱势。“可再生能源行业有很成熟的技术经验,完全可以提升电动车的应用水平。”

另一方面,电动汽车也将为新能源行业解决发电间歇性、波动性以及消纳难等问题提供新思路。“每一辆电动汽车,就是一个几乎零成本的储能电站。”国家可再生能源中心主任王仲颖给记者算了这样一笔账,以北京为例,一般情况下电动车的日行驶里程不会超过100公里,以满电行驶300公里计算,每天可以有近乎200公里里程的电量可以用于储能。“现在电动车主在购买车辆时,还只是把电动车作为一种交通工具,如果能够充分利用储能属性,和电网进行合理对接,当电动车达到一定数量时,完全可以实现消峰填谷,弥补新能源电力缺乏灵活调节能力的缺陷。”此外,针对电动汽车的电池,刘纯也提出了“梯次利用”的协同价值,“当车辆报废时,电池往往还有剩余容量,这些容量完全可以帮助实现电网的调峰,如果合理利用,即便车辆报废,电池还可以继续为车主赚钱。”退役电池储能将成为电动汽车与新能源互动的重要途径。

可削峰填谷弥补用电缺陷

另一方面,电动汽车也将为新能源行业解决发电间歇性、波动性以及消纳难等问题提供新思路。“每一辆电动汽车,就是一个几乎零成本的储能电站。”国家可再生能源中心主任王仲颖给记者算了这样一笔账,以北京为例,一般情况下电动车的日行驶里程不会超过100公里,以满电行驶300公里计算,每天可以有近乎200公里里程的电量可以用于储能。“现在电动车主在购买车辆时,还只是把电动车作为一种交通工具,如果能够充分利用储能属性,和电网进行合理对接,当电动车达到一定数量时,完全可以实现消峰填谷,弥补新能源电力缺乏灵活调节能力的缺陷。”此外,针对电动汽车的电池,刘纯也提出了“梯次利用”的协同价值,“当车辆报废时,电池往往还有剩余容量,这些容量完全可以帮助实现电网的调峰,如果合理利用,即便车辆报废,电池还可以继续为车主赚钱。”退役电池储能将成为电动汽车与新能源互动的重要途径。

针对新能源的消纳问题,国家发改委能源所、国家可再生能源中心博士刘坚表示,电动汽车的普及会带来更多的电能需求。根据刘坚的研究分析,如果电动汽车进入高速发展状态,到2050年电动汽车能够普及,那么最终能源消费结构中电力消费量将会提升约3.3倍,新增的电力需求会为新能源消纳带来广阔的市场空间。

一方面,新能源发电规模的不断提高将有效降低电动汽车的全生命周期能耗与排放,从根本上实现新能源在交通领域对油气能源的替代。国家可再生能源中心主任王仲颖认为,可以将电动汽车看成一个“零成本”的储能站,削峰填谷,在一定程度上,可以弥补新能源电力缺乏灵活调节能力的缺陷,促进新能源电力的发展。另一方面,电动汽车的高碳化,影响环境效益,能源结构改革势在必行,发展新能源电力能让电动汽车从高碳化向低碳化转变。

针对新能源的消纳问题,国家发改委能源所、国家可再生能源中心博士刘坚表示,电动汽车的普及会带来更多的电能需求。根据刘坚的研究分析,如果电动汽车进入高速发展状态,到2050年电动汽车能够普及,那么最终能源消费结构中电力消费量将会提升约3.3倍,新增的电力需求会为新能源消纳带来广阔的市场空间。

呼唤市场化机制

清华大学电机系、能源互联网创新研究院副教授胡泽春表示,我国目前出现的弃风、弃光问题,有一部分原因是由于商业模式或体制机制导致,还有一部分原因是由于调控技术导致。

呼唤市场化机制

在双向互补的协同条件下,整个电力市场体制机制的转变也成为新能源和电动汽车行业普遍的呼声。“电动汽车包括其它储能灵活性的发挥,都需要电力交易的市场化机制来保障,这是电动汽车和新能源能否协同的关键因素。电价不仅需要是现货市场,甚至要时时电价,使电成为真正的商品,靠价格平衡供需关系,才能把灵活性调度起来。”中国风能协会秘书长秦海岩表示,在电力市场化的推进上,我国还有很长的路要走。

胡泽春提出,解决弃风、弃光问题要从两个方面入手:储能技术、需求侧响应。电动汽车既是一种移动的储能设备,也是一种灵活的负荷设备,具有很好的调控性,可以纳入需求侧管理和电网调度,参与到风力发电和光能发电中,保持供电的稳定性。参与的方式是V2G,即当混合电动车或是纯电动车不在运行的时候,通过联接到电网的电动马达将能量输给电网,反过来,当电动车的电池需要充电时,电网给电动汽车充电,削峰填谷。

在双向互补的协同条件下,整个电力市场体制机制的转变也成为新能源和电动汽车行业普遍的呼声。“电动汽车包括其它储能灵活性的发挥,都需要电力交易的市场化机制来保障,这是电动汽车和新能源能否协同的关键因素。电价不仅需要是现货市场,甚至要时时电价,使电成为真正的商品,靠价格平衡供需关系,才能把灵活性调度起来。”中国风能协会秘书长秦海岩表示,在电力市场化的推进上,我国还有很长的路要走。

此外,秦海岩也指出,目前,在可再生能源方面,上网电量还处于比较低的水平,同样电动车行业虽在快速发展,但整体保有量也偏低。“现在最重要的是放手去做”,当可再生能源电力上网比例和电动汽车的整体数量都逐步提升,两者的协同才更具现实意义。

灵活性和调节能力待提高

此外,秦海岩也指出,目前,在可再生能源方面,上网电量还处于比较低的水平,同样电动车行业虽在快速发展,但整体保有量也偏低。“现在最重要的是放手去做”,当可再生能源电力上网比例和电动汽车的整体数量都逐步提升,两者的协同才更具现实意义。

新能源与电动汽车的协同发展也存在着诸多障碍。首先,电网的灵活性不足。刘坚表示,2015年中国风电的装机量已经超过了1.28亿 kW,这装机量大约是美国装机量的1.7倍,但从全年的发电量来看,中国的风电发电量还低于美国,究其原因,除了两国的风资源差异之外,很大的原因就是因为中国电动系统的灵活性、调节能力不足。未来随着新能源发展的进一步提升,新能源发电比重进一步提高,这样电力系统灵活性、调节能力不足的问题可能会进一步显现。

事实上,新能源与电动汽车的协同发展还需要灵活的电价支撑,现行的电价机制难以满足复杂的市场需求,并且无法充分体现风力、光伏、火电等不同资源的价值差异。

陈良亮则谈到了如何吸引电动汽车用户参与的问题,他认为,电动汽车用户参与我们互动的积极性,是互动效益实现的保障,通过什么样的手段促进用户愿意参与互动。因为毕竟用户参与互动,肯定电池会增加了它的循环的次数,相对而言用户的电池寿命肯定会降低,因此用户如何获得收益,如何引导用户参与互动。

美国劳伦斯伯克利国家实验室高级专家Anand Gopal做过相关的研究:在美国市场中根据不同的电价,电动车主依靠V2G技术每年大概可以获得几百美元的收益。但他认为,这些利润是否可以激励电动车用户让出电动车充放电的控制权是个问题,因此,应考虑采取多种手段调动用户积极性。

对此,国家可再生能源中心主任助理赵勇强提醒到,电动汽车用户对于不同时段的价格差异,以及电力系统能够提供的价格上的激励有可能不会太敏感,并且有一些预想的收益,在我们现有的制度下也很难实现,这些都是在制定政策时需要考虑一些非常关键的问题。

几个关键问题不能忽视

整个2015年,我国弃风电量为339亿度、弃光电量为50亿度、弃水电量为200亿度,全年浪费掉的新能源发电量约为600亿度,资源浪费量十分惊人。这部分电量如果能够供给电动汽车用电势必会极大程度上减轻电网的压力,加之利用V2G技术反向供电给电网,还能帮助电网平滑负荷,提升电网的稳定性,降低电网的投资,可谓一举多得。

然而,理想丰满,现实骨感。在新能源与电动汽车协同发展中,需要解决的问题总是比想象的多。首先,需要调查私人消费者愿不愿意参加V2G,会不会为了一点小钱就让电网控制自己的车辆充放电,是不是还有其他激励方式可以鼓励用户让渡这一控制权。

其次,要在技术上验证可行性,可以通过试点的方式,进行一段较长时间的验证。

第三,体制机制政策的问题,同样可以通过试点发现摸索出相应的解决办法。

第四,为发展电动汽车而进行的电网投资,成本会比较难回收。电动汽车充电时间在电网运行所占比例仍然较少,其对电网的利用率相对较低,而投资额相对较高,这部分成本回收极有可能转嫁到电动汽车用户身上,而这一做法是否合理,是否有利于产业发展都值得考虑。

此外,还有规模问题,如果电动汽车的发展规模不够理想,协同发展的效益就不明显,就很难调动各方参与的积极性。

虽然以目前电动汽车的市场规模建立协同发展机制为时尚早,但这项课题需要及早立项研究。伴随着电网改造工程的推进、电动汽车技术的发展、充电网络的完善,一个新能源与电动汽车协同发展的好方案已是必需。

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