2019年7月1日,由中国科学技术协会和海南省人民政府共同举办的“2019世界新能源汽车大会(WNEVC)”在海南博鳌召开,来自10多个国家和地区的政府部门及国际组织机构,100多家新能源整车及相关企业代表以及国内外各界嘉宾共1500余人齐聚博鳌,共襄盛会,围绕“新时代 新变革 新产业”的主题,交流思想、分享经验、凝聚共识、推动合作。电车资源作为本次大会的支持媒体,对大会进行专题报道。

在7月1日下午的“新能源汽车在未来能源系统的发展角色”边会中,全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院技术处副处长侯金鸣发表了题为“全球能源互联互通赋能新能源汽车”的主题演讲。

全球能源互联网发展合作组织经济技术研究院技术处副处长侯金鸣

以下为演讲的主要内容:

各位专家、各位来宾大家下午好,很荣幸受大会邀请到这里与大家分享一下我对新能源汽车发展的思考。我来自全球能源互联网发展合作组织。介绍一下我们组织基本情况,2016年3月,国家电网公司会同其他一些单位共同发起成立全球能源互联网发展合作组织,我们组织宗旨推动构建全球能源互联网,以绿色和清洁方式满足全球的电力需求。目前我们合作组织有来自93个国家、635家会员单位,既包括国家电网有限公司、五大发电集团电力发展龙头,也有包括工商银行、国家开发银行这样的金融机构,还有很多知名高校和研究院所。今天和大家分享的是全球能源互联网和新能源汽车发展之间的关系,首先强调一下发展新能源汽车的初衷是什么,刚才很多专家提到,我想重复一下,主要是有三点:第一,降低对化石能源特别是石油的消耗。第二,提高能源的利用效率。第三,降低交通领域的二氧化碳的粉体排放。最终实现可持续发展、绿色发展、清洁发展。

用电还是用氢只是驱动手段,并不是发展新能源汽车的最终目的,这些电来自于传统化石能源,生产过程中还要产生排放,是不是还符合发展的新能源汽车的初心,所以我认为只有在源头上保持可持续,特别是利用可再生能源像风、光、水,才是发展新能源汽车的最终目的。

清洁能源从哪里来呢?我们看一下新能源汽车到底消耗多少能源,我们做了一下简单的估算,2018年,全球电动汽车保有量510万辆,燃料电池汽车相对比较少,电动消耗24TWh,相当于北京市全市用电量,如果算两轮三轮电动车数量还要翻倍,2050年电动汽车保有量达到10亿或者12亿水平,这时候用电需求达到4-5PWh,相当于全球总发电量1/5、1/4的水平,这么大用电量不是多加几个充电桩,改善配网就可以了,需要整个能源系统的升级和改造。目前汽车主要消耗的是石油制品,所以支撑交通行业用能是以海运为基础的石油输送网络,这个网络将石油从中东、南美、非洲等资源富集的地区运输到北美、欧洲、东亚,未来随着氢能源汽车发展,交通领域用能还是集中在经济发达地区,但是因为主要的来源不再是石油,而是风光水等可再生能源,这些能源也与石油类似,并不分布在经常用车的经济中心,比如说我们风能资源最集中的是北海、北大西洋或者北极沿线,太阳能的资源最丰富的地区可能在中东或者北非撒哈拉沙漠这些地区,需要远距离和大容量的传送。如何将清洁能源从资源富集的地区输送到用能中心,以目前的技术手段来看,比较现实可行的就是依靠以电网为平台全球能源互联网进行输送,2018年,我们发布了全球能源互联网骨干网架的规划,未来希望通过构建全球能源互联网促进全球清洁能源的开发和利用,也是对新能源汽车健康发展和良好发展提供重要支撑。

下面我谈一下电动汽车对电网的影响,前面很多专家提到这种问题,我从功率角度说一下,电力系统是比较特殊的能源系统,除了满足电量需求之外还时刻保持功率的平衡才能保持平衡,按照电动汽车和电网,可以分成三种形式,有序充电、无序充电、V2G,根据不同情况,对电动汽车和电网负荷影响进行定量分析。

首先看无序充电情况,电动汽车作为交通工具,车主在给电动汽车充电的行为完全是为了满足出行的需求,这样结合对电动汽车保有量预测以及交通流时间变化,还有不同类型车的出行习惯,以及充电设备分布建立全网电动车充电负荷模型,按照中国2050年电动汽车估算,如果达到4亿量,将会产生巨大影响。浅黄色是负荷,叠加起来就是电网实际负荷,车主一般都是集中在夜间19-22点时间段,这个时间段用点需求增加非常迅猛。夜间4-6点,是电力负荷低谷期,峰谷差增加20%左右,无序充电加剧了电网的供电压力。再看一下有序充电情况,这是刚才很多专家提到的智能充电的情况,根据统计,汽车平均行驶时间占全生命周期的4-5%,停车时间远远大于行驶时间,在停车时间对电动汽车进行优化和时间选择并不影响出行需求,电动汽车具有非常好参与充电功率灵活调节,目前也有很多研究和探索,华北电网已经实现电动汽车和其他分布式储能进行绿化控制,实现对电动汽车集群充电功率的灵活调节,对车主来说本身是被动的行为。在市场化交易环节下,通过实时电价准确反映电力供需情况,以此为情况,引导车主在确保自己出行需求以及电网动态约束前提下,主动参与智能充电,实现个体和整体的双赢,既可以降低自己的充电费用,也可以降低电网的供电压力。以中国情况进行测算,蓝色的折线是模拟的电价的曲线,通过价格引导,电动汽车充电行为主要发生在夜间,这样有效降低了电网的峰谷差,测算降低15%,与前面的无序情况相比,还是有了非常大的改善。

再看看理想的V2G情况,电动汽车和电网实现功率双向交换,从电网角度来看,在用电负荷高峰期,电动汽车可以放电,在低谷的时候充电,补充高峰时段放出去的电量。如果有40%的电动车,刚才假设保有量达到4亿辆,每辆车拿出20%的电池容量参与V2G,每天提供电网调节电量达到20亿kWh,这可以屏蔽电网短时波动。峰谷差最后可以降低55%。参与V2G电动汽车就不再是简单电网负荷,实际上已经成为电网的储能设备,这对电网功率平衡有非常大的帮助,特别是对于未来能源系统具有非常重要的意义。

随着能源转型的加快,像风能、太阳能可再生能源的渗透率不断提高,刚才赵主任也介绍,电力系统可控的电源应该是越来越少,我们称之为电网的调节能力不足或者灵活性不足,这个时候就要依靠储能代替传统电源,为电网提供灵活性。预计到2050年,全球储能需求可能达到20-30亿kW,如果全部新建总投资可能达到2万亿美元,这个时候电动车水平发展比较快,电动车大规模参与到V2G,相当于将分散的,在街上跑的储能资源有效集中利用起来,然后可以节省大量对储能设备本体的投资,相当于在电网接入虚拟可控的分布式大容量储能设备。

要实现V2G主要有三方面条件:第一,配套的政策,具备市场化的电动交易或者复制服务机制,允许电动汽车直接或者间接参与交易。现在部分国家已经具备了成熟的电力市场体系,电动汽车可以以集群形式通过充电服务商或者虚拟电场加入市场交易当中。第二,健全的基础设施条件,包括充电桩、数据采集设备、通讯设备等硬件,实现电网与功率双向交换,以及信息交互,也包括软件,包括协调优化控制技术,这些必备的技术,让电网运营商和电动汽车充电运营商对大量接入的电动汽车进行统一优化控制和协调。以上两方面也是在一定程度上实现有序充电的必要条件。关键能不能实现电动汽车向电网的送电。第三,动力电池的发展,在技术上需要提高电池能量密度和循环寿命,让车主摆脱里程的忧虑或者寿命的忧虑,不能因为参与V2G影响正常需求,以现在电池和电动汽车情况,让车主参与V2G可能性基本很小,在成本还要让电动汽车参与V2G出一度和充一度电的成本有微差,让充电者有利可图,根据动力电池技术和发展趋势,我们觉得初步判断在2030年,可能初步具备V2G的三方面的条件。届时新销售电动汽车可以参与其中,但是形成规模还需要一定时间。

以上就是我对新能源汽车发展思考。简单总结一下就是三点,一是新能源汽车必须在源头上实现可持续发展、绿色发展。二是全球互联网是支撑可持续发展必要措施。三是V2G是必要目标。电动汽车能够参与V2G,能源网、交通网和信息网将以电动汽车为枢纽,实现三网融合。

注:本文主要内容为现场速记,未经演讲者本人审核,请勿转载。