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【碳道专家】汪军:能源互联网时代,新能源汽车才是主角

2017/9/18 11:21:46  老汪聊低碳   老汪聊低碳

关于新能源汽车到底是否环保这个问题,正反双方一直吵不出个结果,然而各国燃油车禁售时间表却陆续公布,挪威、荷兰宣布在2025年之前禁止销售化石燃料汽车,印度2030年,英国、法国2040年,虽然中国没有宣布禁售时间表,但业内人士猜测中国可能在2035年禁售燃油车。仿佛新能源车环不环保已经不再重要,传统汽车被新能源车代替已经成为板上钉钉的事情。
为什么会这样呢?我在之前的文章“关于新能源车,我们可否这样看”里面提到,抛开环保来说,新能源汽车还可以完美解决城市用电负荷峰谷差的问题,其实它的作用不止这些,这里我就结合能源互联网继续讨论一下,新能源汽车在能源互联网时代的作用。

能源互联网也是最近炒得很热的概念。最简单的理解就是:让能源像互联网中的数据一样,任何一个接入电网的节点都可以上传、下载以及定点传输电能。举个例子,在互联网里面,我们只要连上了互联网,就可以下载一部电影,或者上传一部电影,还可以给朋友传输这部电影;同样在能源互联网里面,只要我们设备接上电网,我们可以下载(使用)电力,也可以上传电力,甚至将自己的电力定点传输给朋友使用。

为什么要搞能源互联网?

那么为什么要搞能源互联网呢,这是与现在分布式能源及储能技术的发展分不开的。传统的电网下,我们的设备都只能用电,不能发电。随着家庭光伏及储能设施的普及,以后每家每户都有上传电力的需求,这是传统电网的电力调度方式无法实现的,所以就需要通过能源互联网来实现。这个有点类似于互联网由web1.0向web2.0过渡时,数据库由SQL向noSQL转变一样。随着用户侧供电能力的提升,能源互联网最终将形成一个小范围能源自给自足,大范围自由调配的智能电网。

为什么直流电网是能源互联网的基础

为什么能源互联网需要直流电网呢?直流配电相对交流配电本身的优势这里不多说。因为分布式能源发的电基本都是直流电,而且城市里面的用电设备50%以上也都是直流电。如果仍采用现在的交流电网进行电能传送的话,需要把发的电从直流变成交流,然后用电的时候又要从交流变成直流,造成很大的能源浪费。更重要的是:交流电的可控性差,达不到能源互联网对电力控制的要求。

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了解了能源互联网之后,我们在回头看新能源汽车。

新能源汽车如何解决城市用电负荷峰谷差问题

因为电网本身是没有储电功能的,所以在同一时间段内发了多少电就得用掉多少电。然而城市的用电需求差别是很大的,白天用点多,晚上用电少,冬季用点多,夏季用电少。电网负荷峰谷差一般为最大负荷的30%~40%,极限能达到50%。也就是说,有近一半的电厂要根据电网负荷启动或者停止发电,造成资源的极大浪费。为了解决这个问题,就需要在需求低谷期把多发的电储藏起来在高峰期用。然而在当前的储能技术下,为了削峰填谷去建储能电站将整个城市一半的电储藏起来,其成本高得吓死人。

那么,我们来看看,假如现在的燃油汽车全部被新能源代替,峰值负荷时的电力需求都由新能源车的闲置电力供应,看看新能源车能否胜任这个艰巨的任务

以上海为例,上海整个城市的峰值负荷约3000万千瓦,按照50%的负荷差,其谷值负荷就为1500万千瓦。假设基础供电负荷就是1500万千瓦,峰值供电时,剩下的电力全部用新能源车的闲置电力供应,那么所有新能源车得达到峰值功率超过1500万千瓦才行。

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上图可以看出,上海市2016年的汽车保有量为322万辆,假如这些车都换成特斯拉60kwh型号的新能源车,它们的峰值功率可以达到225kw。我们又假设用电峰值期有50%的车是处于联网状态,那么他们加起来的功率为36225万千瓦,可以说毫无压力。就算是按照汽车巡航功率10kw来算,也可以在很长时间内保持1600万千瓦以上的输出功率。所以说,新能源汽车下的能源互联网时代,电网的削峰填谷问题将得到完美解决,根本不用什么额外的储能设备了。

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如果直流电网是能源互联网的骨架,那么新能源汽车就是能源互联网的血液!

能源互联网有个重要特性就是尽量保证能源的自给自足,减少电力传输,小到一个家庭,大到一个城市。而且随着人们的移动,这些地方的电力负荷变化是很大的。你白天上班不在家,家里的能源负荷低,办公楼能源负荷高;晚上下班回家,家里的能源负荷高,办公室能源负荷低。要想达到最优能源供给,最好就是有移动电源,跟着电力需求走。

你想到了什么?

对!就是新能源车!新能源车就是移动电源,而且是完全跟着电力需求走的。因为人走到哪里,电力需求就到哪里,车也会跟到哪。新能源车就像能源互联网里流动的血液,哪里用能需求大就自动流向哪里。

我们可以设想一下一天中新能源车是怎么跟着电力需求走的。

凌晨新能源车开始用便宜的谷电充电,把电力充满,早上家里的电力负荷低可以不放电,然后开车去上班,用掉20%电力。到公司后办公楼的用电需求增加,车开始给大楼供电,当然要留足够的电能回家,所以用掉50%电力。晚上下班开车回家,用掉20%电力。到家后家里是用电高峰期,车可以给家里供电直到用完,到了凌晨又开始给车充电。完美解决了电力负荷峰谷差和用电负荷移动的问题。

有人会说,我自己的车充的自家的电,凭什么供给别人用?这就设计到能源互联网的另一个特点:人人都是电力的供应商,你不是在无偿供应,你是在售电!将便宜的深夜电售给大楼或者直接卖给你的公司,这样你在公司用的电其实就是你自己从家里带来的,是不是感觉很酷?如果按照互联网创业比较时髦的话来说的话,这就是共享电力。

这才是能源互联网的精髓:人人发电、人人储电、人人送电、人人售电,人人为我,我为人人!

好了,脑洞已经开得足够大了,我们收回来,想一想要实现这些愿景,需要解决哪些问题。

城市直流电网

想要实现能源互联网,直流电网是必经之路,相当于未来能源互联网的骨架,然而直流电网相关研究现在还处于初级阶段,加紧对直流配电系统网络结构、电压等级选取等基本问题的研究是目前首要任务,一些关键技术问题如大容量直流开关设备以及开发高可靠的保护系统也需要突破。

充电桩普及及智能化

能源互联网时代的充电桩作为新能源车联网的终端入口,一定要像网络接口那样普及,所以我预计今后的充电桩会成为停车位的标配,即有车位的地方一定有充电桩,做到只要车停下来就自动联网。

要实现有车位的地方一定有充电桩其实就是钱的问题,但是要实现车一停下来就自动联网则是技术问题,车停下来就连网一定要是自动完成的,不然入网的车会大大减少。之前我发过一张特斯拉发明的智能充电桩可以自己找到插口插上去。我觉得这是一个方向,但是还有很大的改进空间。

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特斯拉“羞羞”的充电桩

电力交易与智能调度

能源互联网时代人人都可能做电力交易,可以说交易频度可能比股票还高。然而这个交易不像股票那样是中心化的交易,所有的交易数据都在证监会那里。而能源互联网下的电力交易是去中心化的,你家里发的一度电并不需要去电网公司登记就可以卖掉。所以说这种电力交易很适合运用区块链技术来实现,目前相关的技术研究也处于初级阶段。

智能调度也是需要解决的一个问题,在能源互联网下,电力调度不再是电网公司自上而下的调度。以后会形成不同层级的微电网自下而上的调度,每个层级的微电网都需要在满足能源自给自足的基础上进行电力调度。比如一个家庭就是一个微型电网,如果家里的电刚好自给自足,那不用调度,如果不够或者盈余,则可以像小区售电或者卖电,同样小区可以像当地社区售电或者卖电。同时,还存在电力定向调度的可能,比如说你就想把你家多余的电发送给隔壁老王用,应该怎么操作,这些相关的研究目前还是空白。

快充技术

如果实现了新能源车只要停到车位,就自动联网。那么用户基本脑海里不会想到专门去充电这件事,然而因为新能源车的储能空间大部分时间是共享的,所以如果临时要出远门,那么就需要快速充电,当然一般的充电桩肯定无法实现,这时候就需要像现在的加油站一样的快充电站来服务了,如果能够实现5分钟之内能够充满电,那么就不会影响用户体验了,这个技术已经实现,只是还没有商业化。

新能源车

所谓巧妇难为无米之炊,没有新能源车那一切都是扯淡,至于新能源车本身是不是个问题,各位看官就自己判断了。


来源:
http://www.ideacarbon.org/archives/42821

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