智慧能源與車網互動的充電問題

一、超快充電問題

當下，充電不如加油快。十一長假，很多使用者抱怨電動車變成了“電動爹”。其實高功率型動力電池是可以像加油一樣超快充電的，但其比能量低，無法滿足長續航要求。現在長續航電動汽車越來越多，裝的都是強調高比能量的能量型動力電池，要想超快充電不太容易。

比如350千瓦超快充電，5分鐘充接近30度電，要解決的問題有不少：充電倍率太大，電池受不了；充電電流太大，車受不了；充電功率太大，電網受不了。為此，電池本身要具備快充能力，即比較高的峰值充電倍率。車載電氣系統的電壓要提高，增加到800伏以便在超大功率充電時減小總充電電流。最好采用儲能電池放電以達到350千瓦的高功率以減輕電網負荷，這樣才能便于超快充電。

這中間最難的還是動力電池本身快充潛力的發揮。充電過程最容易發生安全事故，主要原因是快充導緻锂枝晶造成内短路。為此，除了需要開發無析锂的快充技術外，還要選擇超快充電區間和幅度，研究表明比較合适的是在電量低到一半以下，5分鐘充1/3的電量，而不是充滿，充滿會遇到安全、壽命、發熱等很多問題，得不償失。

超快充電應當主要用在高速公路應急補電。比如現在續航五六百公裡的車，5分鐘充1/3電量就是200公裡，這是比較科學合理的。此外，還要考慮全氣候，冬天要加熱，夏天要散熱。是以，必須還要配備快速加熱、快速冷卻。快速加熱現在可以做到每分鐘最高升溫7接近8攝氏度。夏天還要加大強制冷卻功率。清華團隊已經開發出滿足上述要求的超快技術，與殼牌合作在加油站已經建設了幾個超快充電示範站進行試驗考核。中國電力聯合會制定的超級快充标準已經開始公開征求意見。

基于儲能電池放電的超級快充，其儲能電池從哪兒來？一是直接帶儲能的充電站，但成本偏高。二是跟換電結合。因為換電本身有很多電池備用，可以做儲能電池。商用車快速換電趨勢已經非常明顯，工信部已經在全國進行換電試點，總的來看，目前高出勤率、重型載荷、短途運輸的卡車搞換電是最火的，比如礦區、建築工地、鋼鐵廠、港口等等，這是首先要進行的，将來逐漸擴充到城市和高速公路。

快速充電和快速換電相結合，卡車快充換轎車快充，換電備用電池給轎車快充，将是一個優勢互補資源共享的解決方案。而且這種快充快換站的使用與原先燃油車加油的習慣和頻率、及位置很接近。大能源企業非常适合在加油站建設快充、快換耦合站。同時，快換的電池實施租賃，能源企業開電池銀行。對大能源企業來講，這也是轉型的一個非常好的方向。現在的充電企業會面臨新的競争壓力。

二、慢充與車網互動

據統計，目前家用電動汽車充電量75%是通過慢充獲得。随着電動車數量快速增加，慢充會給電力負荷帶來很大壓力。北京現在已經有40萬輛電動汽車，而且使用頻率大大高于燃油車，每天上下班車流裡至少有20%是電動汽車，很快就會到30%、40%。下班回家都充電，電力系統受不了，深圳等地已經出現這個問題。是以，無序充電時代即将結束，之後會進入有序充電階段，有背景來管理充電，通過電價機制把充電調整到電力負荷低谷區間。現在深圳已經開始做示範。

管理充電的資訊網會智能排程電網的充電能量，能源網際網路的雛形就出現了，這是一件大事。有序充電還是單向的能量流動，控制什麼時候充。再進一步發展就是雙向，電動汽車電池會既充電又放電。比如，電動汽車與建築或者房屋連接配接構成一個能源系統，電動車作為儲能裝置可以給建築供電。随着向可再生能源轉型，風電光伏發電波動大，電多的時候先儲儲存一部分，沒電的時候再放出，儲能的作用會很大，電價差也會越來越大，電動汽車作為儲能裝置的價值就會發揮出來。

若2025年電動汽車的電池容量超過20億千瓦時，2040年有3億輛電動車，一輛車平均65度電，就是差不多200億度電，這是大陸今天全社會一天消費的總電量。這一巨大儲能系統将産生巨大的碳減排潛力，初步計算可以高達10~20億噸，數量十分驚人，還需要碳排放計算專家的确認。

總之，電動汽車儲能的潛力極大，會是一個巨大的藍海市場。現在，各級政府都在面向雙碳目标進行碳減排。其中最重要的途徑之一就是基于電動汽車的智慧能源，包括光伏、動力電池、充放電裝置、家用電器連成網，一個小區、一個機關、一個社群可以形成一個個微電網，一個行政區有許多微電網聯起來變成區域電網。最後形成整個城市的智慧能源，成為綠色智慧城市的重要組成部分。

電動汽車是分散、移動、随機使用的、充電裝置也不是到處都有，這種理想的結果如何實作？首先，慢充設施要大普及。慢充今後的規劃是每輛車至少有一個充電樁，最好有兩個，工作機關和家裡各一個。最終理想的狀态是車停下來就接入電網，才能形成儲能和電網互動功能的實作。

以電動汽車為核心的電池儲能和光、儲、充一體化的智慧能源系統很快就會在全國逐漸展開。估計在2025年之前主要是有序充電，2025年到2030年會發展出跟建築和微網互動。2030年之後會與配電網互動。從系統分級看，底層是充放電硬體設施，中層是大量的電動汽車儲能和微網聚合商，上層是政府介入的排程管理平台，有區級、城市級，省級和國家級的國家電網總排程。

以可再生能源為主體的電力系統特征将會是分布式、市場化為主。國家電力改革基本政策是兩頭放開，管住中間，即隻管電網，把使用者端和發電端放開，建設全國統一的電力市場。電動汽車充放電也會是一個市場，充電、放電就跟股票的買入和賣出一樣，電價低就充，電價高就賣。通過經濟激勵手段實作對波動性風電與光伏等可再生能源的自動調節與平衡，這是未來綠色智能城市的美好願景。

此文來自于充電樁視界