黄成节:《绿色交通发展助力新型电力系统建设》

发布日期:2024-08-27

核心提示:5月22-24日,由充电桩网、充换电百人会、光储充换产业联盟联合主办的2024第三届中国国际充电桩及换电站展览会、2024第十届中国国
 5月22-24日,由充电桩网、充换电百人会、光储充换产业联盟联合主办的2024第三届中国国际充电桩及换电站展览会、2024第十届中国国际电动汽车充换电产业大会在上海汽车会展中心盛大举办。
本届大会以“聚焦高质量·引领新发展”为主题,集“展览展示+主论坛+11场分论坛+新品发布+品牌评选”为一体。大会共邀请到200+演讲嘉宾,汇聚了2000+来自政府部门、专家学者和充换电产业上下游企业高层,一同见证充换电产业的无限机遇,共话充换电产业未来的发展之路。
 
上海速记稿固定图

5月22日,重庆三峡绿动能源有限公司执行董事 黄成节分享了《绿色交通发展助力新型电力系统建设》主题演讲。
 
演讲整理
 
重庆三峡绿动能源有限公司
黄成节 执行董事
 
尊敬的各位嘉宾、各位同行,朋友们:
 
大家上午好!我是来自三峡绿动的黄成节,非常荣幸受主办方的邀请,有机会在这样的场合下给大家做一个分享。我们三峡绿动是三峡集团所属三峡水利按照国家“双碳”目标要求和能源产业发展方向,为推动绿色低碳发展,把握电能替代趋势,开辟产业发展新赛道设立的电动重卡充换储用一体化等绿色交通业务平台,是三峡集团在重卡等商用车电动化业务推广及投资开发的先行先试实施主体。经过几年的努力,我们在电动重卡等商用车电动化和交能融合产业发展方面不断实践和探索,受益于行业进步,与各位同行一道取得了一定的发展。我们三峡水利是一家电力电网企业,结合交通领域电动化和电力行业发展,今天我给大家分享的主题是绿色交通发展助力新型电力系统建设,下面我将从新型电力系统构建的背景和框架,绿色交通发展对新型电力系统构建的意义以及路径探索三个大的方面来具体介绍:
一、新型电力系统构建的背景和框架
 
目前,我国电力系统发电装机总容量、非化石能源发电装机容量、远距离输电能力、电网规模等指标均稳居世界第一。然而,随着“能源革命”逐步演绎,我国风电、光伏新能源占比快速攀升、电动汽车快速推广,多因素导致的发电和用电负荷不确定性对我国电力系统带来了诸多挑战。归结起来,带来的这些挑战可从供给端和需求端两方面来说:
 
一方面,供给端,新能源占比提升并替代常规机组发电,风光发电的波动性和间歇性导致了电力供应的不稳定,容易引发电网频繁波动和不均衡问题,其发展将对电力系统电力电量的时序平衡和空间平衡带来影响,并由此给电力系统带来三大挑战。首先,新能源资源具有随机性、波动性、低密度和分散性,使其发电出力时空分布极度不均衡且“高装机、低电量”,给电力系统带来充裕性挑战;其次,新能源发电设备具有低抗扰、弱支撑性,快速可控与输出能力受限的矛盾突出,给电力系统带来安全性挑战;第三,新能源发电低运行成本、高系统成本,和对生态环境高贡献与对电力安全低贡献的矛盾,需要协调多利益主体责权利,给电力系统运行的体制机制带来挑战。
 
另一方面,需求端,众所周知,随着动力电池等电动汽车相关产业快速发展,我国电动汽车保有量激增,电动汽车充电将增加电力负荷,特别是大量电动汽车无序充电,将产生电网负荷峰值上升和电力供应压力增大的影响,进一步加剧电网波动,这些对电力系统的平衡、稳定性和效率也带来明显挑战。根据公安部统计,截至2023年底我国机动车保有量达4.35亿辆,其中汽车3.36亿辆。这个巨大的保有量很大一部分正在被电动化替代。假设机动车其中一半被电动化替代,每辆车平均电量大于60千瓦时,则车载电池储能容量超过130亿千瓦时。可以预计,电动车的发展对用电电量的需求和配网资源的需求是巨大的,如处于无序补能状态,将造成电网台区配变负载率大及用电峰值负荷的迅速抬升。
 
在以电代油快速推进的大背景下,电动汽车补能是对电网电力负荷造成影响的其中一方面,还有其他用能形式的改变也将造成同样的影响。因此,需求端产生的变化对电力系统也带来了巨大的挑战。
 
在这样的大背景下,为解决新形势下供给端和需求端的电力电量平衡和稳定问题,就需要构建新型电力系统。根据国家能源局统筹组织编写的《新型电力系统发展蓝皮书》,新型电力系统是以确保能源电力安全为基本前提,以满足经济社会高质量发展的电力需求为首要目标,以高比例新能源供给消纳体系建设为主线任务,以源网荷储多向协同、灵活互动为坚强支撑,以坚强智能、柔性电网为枢纽平台,以技术创新和体制机制创新为基础保障的新时代电力系统,是新型能源体系的重要组成和实现“双碳”目标的关键载体。新型电力系统具备安全高效、清洁低碳、柔性灵活、智慧融合四大重要特征,其中安全高效是基本前提,清洁低碳是核心目标,柔性灵活是重要支撑,智慧融合是基础保障,共同构建了新型电力系统的“四位一体”框架体系。
 
当前,用于应对电网供需平衡的调节资源包括评估电力系统调节能力影响、建立需求侧响应等电力市场机制、火电深度调峰改造、燃气轮机调节、发展电化学储能和抽水蓄能以及跨区远距离传输等多种方式。在新型电力系统构建中,为了平衡供需,电力系统需要更多的调节资源。这些调节资源主要发挥削峰填谷和降低损耗、提高清洁能源消纳能力、调峰调频电力辅助服务、提升电网设施应用效率以及应急响应系统故障状态等价值。那么随着技术成熟与成本的降低,作为降低整个电网的波动性和不确定性的工具,包括电动汽车电池能量存储在内的电化学储能将逐渐成为新型电力系统构件中资源调节的重要方式。
 
二、发展绿色交通产业对新型电力系统建设的价值和意义
 
近年来,在技术、市场与政策等多重因素影响下,汽车这一传统产业与能源、交通、信息通信等领域的技术加速融合,全球汽车产业形态和格局正在加快重塑。汽车电动化、智能化、网联化和共享化正在推动变革,以电动汽车使用推动绿色发展的绿色交通时代已经到来。电动汽车以其自身特点,相比传统其他形式的电化学储能,大力发展电动汽车等绿色交通产业,可以从一定层面解决大容量可再生能源接入电网问题,促进电力系统低碳转型和交通出行电气化转变,在需求端发力解决符合新型能源结构痛点及应对电网双重不稳定问题。
 
电动汽车对新型电力系统运行的支撑可以从大电网主网、配网和相互作用等多层面展开:
 
在大电网主网层面,电动汽车参与电网调峰可以有效提升电动汽车虚拟电厂收益,促进电网功率平衡与安全运行。
 
在配电网层面,实现电动汽车有序充电能够显著降低配电网台区负载率,提升台区电动汽车充电城的容纳率,同时可降低分布式电源出力波动性,有利于运行。
 
在相互作用层面,绿色交通产业的发展,可以实现与新型电力系统建设的共赢,最终促进两者共同发展。第一,可提高电网的稳定性和可靠性。通过实现电动汽车和电网之间的相互支持和协同,避免电网负荷过载和能源浪费,降低碳排放。第二,协同发展可推动电动汽车的普及和发展。通过提供有序充电、V2G和电池梯次利用等服务,增强电动汽车的使用体验和经济性,促进电动汽车的市场化推广。第三,可创造新的商业机会和盈利模式。电动汽车作为可再生能源的调节器,不仅可为电力市场提供灵活容量,也为相关企业提供了车电分离、电池租赁等多元化的业务拓展和创新发展的机会,并创造新的商业机会和盈利模式。
 
三、发展绿色交通产业助力新型电力系统建设的路径选择
 
与传统的汽车仅作为交通工具不同,电动汽车可以作为用能、储能并回馈能源的终端,以电动汽车应用为主的绿色交通产业如果得以实现发展,其将在用能、储能和回馈能源三个方面对新型电力系统建设发挥重要价值,将实现能源和交通两者共赢发展。
 
用能方面:电动汽车作为交通工具,其行驶过程中直接消耗电能。相较于传统燃油汽车,电动汽车的能效更高,对环境的污染更小,但同时带来对电能海量需求。截至到2023年,中国市场新能源汽车渗透率已达36%。4月中旬,乘联会公布的数据,中国市场新能源车双周渗透率超过了50%,达到了50.9%。随着新能源汽车渗透率不断提升,新能源汽车用电量将成为我国消费总电量相主要组成部分之一。当下的电动汽车很多都是无序充电,不过随着电动汽车大规模普及,或将改变目前局面。比如,我们可以通过政策引导、大力推广智能和数字化技术应用实现电动汽车与电网互联互通,在保障配电网和车辆安全的前提下对电动汽车资源进行管理,对充放电进行调控,构建电网﹣聚合商﹣用户分级协同的调控体系,我们可以通过负荷资源管理技术、日前市场申报﹣日内实时调控技术,引导电动汽车采用最佳的用电方式,平缓电网峰谷差、提升电动汽车聚合商/虚拟电厂收益,缓解配电网阻塞,将电动汽车从无序充电发展到有序充电等方式,降低电网负载率,提升能源供给的容纳率,降低电源出力波动性,促进电网功率平衡与安全运行。如此可以很好的解决新能源消纳通道、资源调节灵活性等等新型电力系统建设需要的一些关键性问题。
 
储能方面:电动汽车的电池与储能电池没有本质上的区别,可以作为移动储能单元,提供储能服务。例如,在电力需求高峰期,电动汽车的电池可以提供稳定的电力输出,减轻电网负担;在电力需求低谷期,电动汽车的电池可以存储多余的电能,以备后续使用。对整个用能体系而言,这或许也是最经济的储能方式。例如,考虑出行需求,乘用车、重型卡车、物流车每日可参与电网调度的平均电量未来预计可达到百亿度电规模。这些如使用纯粹的储能电池,需要十万亿元级的投资。因此,将这些车载电池用好了,不但从一定层面节省了这类投资,也推动了车载电池的价值加快回收和冗余利用。同时,将电动汽车作为移动储能单元还能避免集中式电池储能电站安全保障方面的担忧,为更加安全电化学分布式储能提供了一个新的低成本途径。除此之外,电动汽车充换电站储备的大量电池,充分利用后能够削减电网容量配置的建设成本。这些从一定层面可有效解决新型电力系统建设涉及的电力平衡困难、调节成本增加、系统安全稳定难度增加等需要解决的问题。
 
回馈能源方面:通过V2G技术,电动汽车可以与电网实现互动。电动汽车停止运行时,通过双向充电桩与电网联接,通过发挥车网互动能量聚合潜力,实现在用电高峰期电动汽车可以向电网输送电能,在用电低谷期电动汽车可以从电网获取电能。这种技术可以实现能源的优化配置,提高电力系统的稳定性。一般而言,无序充电的功率需求是有序充电的两倍以上,而双向充放电V2G则可以反过来减小功率需求,并通过实现电动汽车和电网之间的相互支持和协同,避免电网负荷过载和能源浪费,提高电网的稳定性和可靠性,以推动新型电力系统的建设。
 
除了以上可选择路径之外,发展绿色交通产业,还可以从挖掘电池的商业价值、大力发展“光储充放”智能微网智慧能源解决方案应用等路径以服务新型电力系统建设,例如充分发挥剩余容量价值,将退役动力电池整包梯次利用,可大幅降低新型电力系统建设中的系统投资成本。同时,电动汽车等绿色交通产业的发展,可以解决大容量可再生能源接入电网问题,有效促进电力系统低碳转型和交通出行电气化转变,发挥绿色交通产业对新型电力系统建设的价值和意义。
 
刚才,我们从用能、储能和回馈能源三个方面探讨了电动汽车应用等绿色交通产业发展服务新型电力系统建设的可选择路径,推动绿色交通产业发展,可以更好地服务新型电力系统建设,并实现两者共赢发展。
 
尽管电动汽车等绿色交通产业发展服务新型电力系统建设具有上述可选择路径,但在实际应用中仍存在一些技术、市场和政策障碍。例如:电动汽车充放电时间问题;电池成本和循环寿命问题;车网互动涉及的有序充电、V2G技术及配套的政策等问题,这些尚未完全解决。
 
但我相信,随着绿色交通服务新型电力系统建设研发投入的进一步加大,随着市场情况和支持政策进一步成熟和完善,有大家的共同努力,这些问题将会逐步解决,新能源和交能融合的发展将迎来一片新的蓝海,我们三峡绿动期待能够携手与朋友们一道在这片蓝海创造新的未来。
 
谢谢大家!

 
 
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