11月20日-22日,2024中国汽车充换电生态大会在山西太原举办。本届大会由国家能源局电力司和中国汽车工业协会指导,中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会主办,以“新格局,新未来——构建智慧补能服务生态体系”为主题,共设置“1+1+9+1”项议程,围绕高速公路充换电基础设施建设、充电桩下乡、大功率充电、换电模式、海外出口、车网互动、居住区充电模式等方面展开深入沟通与交流,研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中,在11月22日上午进行的“主题论坛五:车网互动技术的协同发展与挑战”环节,东风汽车集团有限公司研发总院新能源系统开发室经理、正高级工程师史来锋发表了精彩演讲。以下内容为现场发言实录:
一、背景介绍
关于车网互动的必要性,从国家政策、顶层设计的角度大家已经讲了很多,概念不再赘述了,一个核心要义还是把海量电动车接入到电网,响应电网需求,促进能源互联。这里面一个核心的必要性,就是对电网的调节,车的话相对来说是个可调的资源,或者说它是作为一个资源来被调控的,在这里面车和网是需要互动的。
同时,我们对于车网互动和V2G方面整体的技术路线进行了探讨,有不同的分法,有从场景出发的,有从技术本身出发的。我们从车的角度来看,对于参与车网互动的车辆,大体可以分为两类,第一类是自治式的V2G,第二种是集中式的V2G。这两种是有差异的,对于车的要求,对于电网侧,对于运营侧,对于平台侧的要求其实是不一样的。整体来讲,自治式V2G基于双向的,目前国内研究得比较少,示范得也比较少,更多是做集中式的,更容易实现。
整个车网互动我们认为从车端来考虑,大概会有几类关键技术需要我们关注,包括车端电池的相关技术,对车辆电池定义的技术,还有光储充一体化的技术,以及我们平台的相关技术。
二、关键技术
针对这些技术我们展开讲一下这方面的研究。核心的点还是车桩网协同的问题,新能源汽车接入到电网之后,或者说接入到大的系统以后,怎么去实现整个车网能量的互动,是这样一个控制的技术,这里面很重要的点就是算法和能量管理,我们在前面也讲了,我们主要还是做了集中式的V2G,集中式的这种车网互动我们是以场站为单元的,上游电网有场站负荷和下游负载,我们针对波动和供需进行能量的管理。
实际上,因为我们上游电网有负荷的波动,负载又有新能源汽车充放电负荷的不均匀性或者随机性,我们在这个过程中就需要调节,可调节的手段包含场站里面如果我们有固定式的储能,有储能充换电的策略,有参与V2G充放电的策略,也有光伏和场站本身的策略,这些策略是我们的调节手段,通过这些调节手段,最终提高我们微网的供需匹配度,减少电网峰值功率的请求,降低整体的用电成本,这是我们多方收益的来源。
这里面再展开讲,我们是光储充放一体化的项目,需要对光伏进行预测,对光伏设备每天、每小时的功率进行预测,把它接入到我们的算法里面,进行我们整体能量的管理,包括我们大楼楼宇的用电负荷。通过这样的规划,我们对于整体车网互动能量管理可以进行优化,在做这个优化之前如果我们是固定模式的充放电规划,对V2G没有可调控的策略,它的策略相对来说是比较固定简单的,通过优化之后,上游电网波动、下游随机性进行优化测算,总体来讲,电网波动性、购电成本、功率峰值都有大幅的改善,这是实实在在的收益,这是从整个车网互动能量控制和能量管理方面来说的关键技术,我们关注比较多的点。
第二,前面专家也提到了关于电池的影响,实际上很多用户还是会很担心电池寿命包括安全的问题,我们在做这个事情的时候,通过当前微网使用条件下,把适用于做车网互动的V2G电池,把它的定义做出来,什么样的动力电池适合参与V2G,当然这里面有些方法论,我们结合实际大数据的情况,结合使用环境的温度、充放电的倍率、测试标定,最终得到V2G工况和行驶工况的对比,最终告诉我们自己,我们怎么样设定我们的电池,去适合这样的V2G。
通过大数据的比对,通过V2G电池寿命的研究,基于当前的条件我们得到一个结果,V2G工况造成电池寿命衰减是行驶工况的37.7%,这样我们可以去跟用户换算一个质保条件,常规寿命如果是2000次,我们可以跟用户说,你的寿命是1500次和1325次的V2G寿命,当然我们还需要跟电池厂进行沟通,跟电池本身电芯的技术一起去改善质保条件。同时,依然结合这样的方法论,也会得出一个结果,就是对我们电池的定义,就是多大量的电池,你放电的倍率应该是多少,你的微网场站各方收益才是最大化的。这样的一个条件实际上是跟车网互动环境有关系的,如果我们是集中式的微网,这个是适用的,如果我们讲一个大面的车网互动,那可能这个条件会有变化,不论怎么变这个方法论应该是适用的。
第三个是V2G功能的开发,我们讲得更多的是车端的功能开发,实际上让电池放电这个事本身不是难事,关键是协议的问题,当然,协议也不是难事,关键是统一的问题,现在没有一个统一的协议。虽然我们都把对外放电的功能做进去,但是第一没有统一,第二没有得到充分验证,我们起草了,有这个协议,有没有经过验证?充电协议发展这么多年,依然有大量问题,那么放电的协议肯定不是一朝一夕可以做好的。
这是主要的几个关键技术,从车端考虑的。
三、应用实践
零碳场站是一个光储充放一体化的场站,在电网专家们面前可能班门弄斧了,主要的一个架构是三级的配电架构,里面的功能相对来说也是比较常规的,也有并网,也有离网的模式,有交流耦合的设计,还有绿电的消纳,有光伏,有储能,有削峰填谷,这些基本功能都还是有的。
我们是个微网,是接在我们办公大楼变压器下端的一个场站,没有跟外部大连网进行互补,前面也讲过很多,现在真的要去做车网互动,还有很多商业化政策的问题,还有很多电价机制的问题,需要各方一起去打通,做微网相对来说比较现实。
我们的能源管理平台也比较成功,没有太多的难度,无非是把充电桩、光伏、储能、车辆这些都管理起来,当然,它背后的东西是一些算法和策略,是融在这个平台里的,这个平台可以实现微网情况下的调度,对用户的请求响应也是可以做到的。
这个场站在武汉东风研发总院,总体的功率大概是2.2兆瓦,右边的几个数字是单月运行的一个效果,总体来讲,每个月综合效益大概有2万块钱左右,这是等效的综合情况,因为我们是内部站,不是对外公共的这种场站,所以主要是我们的员工,以及我们具有V2G功能的一些车在这里进行充放。
四、总结
前面也讲了很多,这几天也听了很多,关于车网互动存在的一些问题。前面我也提到了,一个是行业标准的统一,可能这个统一不只是协议的统一,有很多领域需要统一。现在车网互动我感觉说得很多,也是百花齐放,各个领域,或者产业链各个阶段的企业也都在做,但是是不是形成了统一的共识,其实还是需要顶层设计有个统一的指导。前段时间发改委也在鼓励各地申报车网互动试点城市,是个很好的信号。
第二,当前来讲电网的需求似乎不那么紧迫,或者说电力资源还不是特别稀缺资源,当然这是大面积来讲。从局部来讲还是有需求的,比如我们跟部分地方供电公司交流,在迎峰度夏的时候,局部台区负荷非常高,他们对车网互动的需求还是比较迫切的。
第三是商业模式的问题,这个商业模式背后是很多政策、很多电力系统原有的体系的问题,需要去打破。包括电价的机制,还有隔墙售电,收益分配,都是需要去打通的。
总的来说,这是一个需要各个相关方共同努力的一个大课题,最后也希望通过这样的大会交流,我们能为中国新能源汽车和新型电力系统建设贡献一些力量。
以上就是我今天的分享,谢谢大家!
(注:本文根据现场速记整理,未经演讲嘉宾审阅)