从V2X到能源互联网【充电桩发展趋势系列之六】
2023-06-12
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汪进进

风起云涌,小荷才露尖尖

2016年,我拜访蔚来汽车沈总,从他那第一次听到“能源互联网”这个概念。我当时就被他给洗脑了。走出他的办公室,我就在当当上搜了一下能源互联网,立即买了一本刘老板的书、《全球能源互联网》。当年,我们将双向高频隔离的大功率充放电模块作为创业初的一个重大项目,并申请到了一笔深圳科创委基金。


在沈总的规划中,换电站的电池可以用来“削峰填谷”。在电价较低的用电“低谷”期(电网负荷低谷),将电网的电储存到电池里;在电价较高的用电“高峰”期(电网负荷高峰),再将电池里储存的电卖给电网。利用“峰-谷”的电差价产生经济收益。

……

一转眼,时光流逝到2022年8月20日时,我读到沈总关于“虚拟电厂”的长文《每一个蔚来换电站,都可以是一座虚拟电厂》,很是感叹蔚来汽车宏大、长远、前瞻、深邃的顶层设计能力,以及实现顶层设计过程中展现的坚定意志和坚持。从2016到2022,对于一直处于过山车状态的新能源行业,不长也不短。2017年12月16日,蔚来首款量产车ES8才正式发布。

沈总规划中的“填峰削谷”,在中国还没有商业化,但已处在试点之中。2022年8月26日,深圳虚拟电厂管理中心正式揭牌。这是国内首家虚拟电厂管理中心。深圳虚拟电厂已接入分布式储能、数据中心、充电站、地铁等类型负荷聚合商14家,接入容量达87万千瓦,接近一座大型煤电厂的装机容量。近期,各地政府关于储能的政策超密集发布。猪飞的节奏。一地鸡毛的前夜。

刘主任敏锐地观察到电动汽车参与分布式储能的大趋势

他在2023年初指出:发挥电动汽车作为分布式储能作用,实现电动汽车充换电与电网间的双向互动一直是两个行业共同的愿望。随着我国纯电汽车保有量超过1000万辆,分布式储能的效果开始显现。上海、北京开始要求建设智能桩的政策推动了充电设施的性能要求更新。能源行业《电动汽车充放电双向互动》等系列标准的制定有助于车网互动向标准化方面发展。智能楼宇、综合能源园区的建设也为实现充放电双向互动提供了基础。2023年,电动汽车与电网间的双向互动逐渐进入市场探索、标准制定、产品更新的阶段。深层次、大范围的车网互动还需要电池技术进一步改进、电力体制改革进一步深入和政策配套进一步开放。


V2X,X的主角有家庭、用电设备和电网


V2X的市场应用,包括V2L、V2H、V2G、V2V,等。在中国市场,B2V可能也是有大空间的。

V2L(Vehicle to Load)是便携式储能电源的替代产品和伴侣产品。V2H(Vehicle to House)在当前应用主要是作为家庭的应急电源,但是将会衍生很多应用场景。V2H其实也是V2L,车辆电池连接各种家用负载。

"晚上在家用 0.3 元把车充满电,车子开到公司,车辆电池的电给公司用,公司是 1.3 元一度电,一天赚个午饭钱。”  这个概念可能也是V2H,但也可能是V2G(Vehicle to Grid),车辆直接上网接受调度。V2G对电网管理的要求很高,我不认为商业模式短期内能跑通

在电网接纳零散的发电之前, 将车辆电池作为蓄水池的储能应用是重点,商业化已经明朗。

V2V(Vehicle to Vehicle)和B2V(Battery to Vehicle),这两者或许将“卷”出中国特色

V2L


我没明白便携式储能为什么这么火?买个1度电的电池放在家里,一年有那么一到两次,周末、节假日去海边露营、拍视频?视频广告从业者长时间在户外拍视频,普通的充电宝不够用,倒是很真切的需求。但是,如果是为了满足这些需求,这个市场能有多大?

很多人告诉我,便携式储能和户用储能现在很火,是因为俄乌战争。战火摧毁了乌克兰的电力设施,乌克兰人民靠光伏电池板和便携式储能满足家庭用电需求,白天通过太阳能电池板将太阳能转换到便携式储能电池里面去,晚上通过便携式储能给家庭做饭、供电。战争中断了俄罗斯对欧洲的天然气供应,电价猛涨,欧洲人不堪重负,每家每户都安装光伏屋顶,将太阳能转换到户用储能电池里面去,尽量用储能电池的电力给家庭供电。


能效电气于2023年3月发布了便携式直流放电机UCD3500,是全球第一款无需外接电池的就可直接从电动汽车快充口取电的取电神器,是V2L的典型应用。UCD3500通过直流充电枪头连接到电动汽车的直流快充枪座(枪头和枪座符合国标GB/T 20234.3-2015),将动力电池的直流电接转换为额定电压220V、额定功率3kW的交流电。峰值功率可达到3.9kW。UCD3500接受的电压范围是300-500V。采用能效电气标签化的独立风道技术设计,防护等级高达IP65。

UCD3500的定位是:让电动汽车变成了“超级移动电” ; 让“移动户外电源”有了大容量的能源仓,丰富人们的潮流生活。在中国,电动汽车更是“户外移动电源”的“能源仓”,因为:

1.有些露营场所并不允许车辆靠近。
2.广告拍摄,大范围移动,车辆也是无法停靠在拍摄地的。
“移动户外电源”虽然能提供两度电的大电池,但毕竟容量有限。电动汽车的电池容量相对于“户外移动电源”的电池容量,则是“超级大”了。拍摄间隙,回到停放在拍摄目的地的停车场,从电车上取电,将“移动户外电源”补满电。



海边燃气篝火。大噱头。但是,我们不应阻挡人民群众对幸福浪漫美好生活的向往。对于车企来说,有1%的需求,都是值得做个选配件的。

V2H


今年6月以来,江苏、四川、重庆、山西等多地已开始执行新的峰谷电价政策。贵州、广西、北京发布了关于峰谷电价调整的征求意见稿。各地针对优化峰谷时段划分、进一步扩大峰谷电价水平、完善峰谷电价结算方式等方面做出调整。其中北京、四川、广西、江苏自7月起开始执行新的尖峰电价。用电峰平谷电价比例有的地区调整到为1.8:1:0.4。

假设一天谷底时长为9小时,一台22kW双向桩在谷底时间可以保存198度电。假如一度电可以节省1元钱,一台22kW双向桩一天可以赚198元。实际上,对于家庭使用,一天并不需要这么多电,也难以配这么大的电池包。假设一个五口之家,一天需要XX度电,…… 问题是,车子没法作为家庭储能的全时应用。

V2G


“电网”是个模糊的词汇,我通过一篇科普文章具象化了“电网”。据我了解,当前在研究和试点10kV支线以内的“并网”。但是,一旦电网准备好车辆电池并网,将塑造出全新的生态,将影响全家万户。这方面的想象力,能有多大,就有多大。和无线充电、自动驾驶比起来,V2G的商业化进程会更快。

欧阳明高院士一直在为这个前景进行鼓与呼。我在另外一篇文章中摘录过他的大段讲话。今天摘录另外一段。里面的科普部分和我前面的表述有些重叠。但欧阳院士的科普更到位。

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09 电动汽车能变成电网的充电宝


我们一般的时候是电网给车充电,我们现在也可以用车给电网充电,把车变成电网的充电宝,这不就双向了吗?也就是说,这个车既可以充电又可以往回放电,这就叫车网互动。比如说大家都在下班的时候六点钟来充电,那这电网是受不了的,但如果我们后半夜充电,我们反倒是把后半夜那个波谷给它填了,而我们的波峰还没有,所以这就叫削峰填谷。这个还不是车网互动,只是有序充电,也就是我们用一个后台来调度大家充电,我们叫广义的车网互动,有序充电到车网互动,有序叫V1G单向的,车网互动是叫V2G双向的。


10 车网互动能为多方赢得收益


那么我们还可以扩展到什么呢?就是车跟车充电,车跟房子、车跟建筑、车跟微网 都可以互动,不一定非要只是跟大电网互动,所以这个灵活性非常非常的大,我们这个用户是有收益的,而且可以创造很多就业机会。大家这么多车,他要聚合起来 有很多人会办这个公司。而且政府也可以参与建立后台,国家电网也会参与调动,大家都有收益。


那我们比较一下我们电动汽车储能,跟前面说到的像现在的这种固定式储能电站相比有什么特点呢?第一成本低,我们电动车本来就是买来的,已经是买了出了钱的;第二呢风险低,因为我们电动车的安全事故不会有特别大的事故,因为它电池比较少,当然技术难度有提高。

大家会疑问呢?我这个车又开车又储能,那个电池就废了对吧,实际上,我们现在的电池寿命是富余的。如果每次满电跑500公里的电动车,你要是1000次(满充满放)循环的寿命,你能开多少呢?50万公里。你要2000次的循环寿命,100万公里。而一般来讲,私家车一年也就开1万多公里,我们十年,也就是一二十万公里,所以我们电池的寿命是富余的

另外我们90%的时间车都是停着的,所以在90%这个时间是可以用来进行车网互动赚取收益的。我们一辆车的力量是很小的,如果把所有的车合起来就大了


11 2030年后车网互动储能总量将超过储能电站


我们现在预计2040年,中国大概会有三亿辆电动车,如果每辆车平均是65度电,那3亿辆车是200亿度电,我们车上可以装200亿度电。200亿度电是什么概念?我们今天全国每天的用电量就是200亿度,也就是说我们车上电池能装的电够我们全国用一天。当然了,我们并不能把所有这些拿过来出来,但至少一半是可也就是100亿度这也很大很大了,100亿度已经是我们现在储能,当前来看那是几十倍。

另外,从调节功率来看,如果每个充电桩15千瓦,那么最后就会有30亿千瓦。30亿千瓦什么概念?我们2040年的非化石能源装机的一半,大概也就是30亿千瓦,这个也是足够大的。关键是我们怎么把它能够聚合起来,那么大家会问,这玩意好不好装进去啊?其实很好装,我们现在的国家标准、规范都有,那也就是电动汽车接入电网,参与能量互动已经具备良好的电网硬件基础和设计方法

大家会说这个成本多少啊?其实成本并不高,只是把充电桩由单向变成双向就可以了,所以其他都是软件升级。2030年之前,我们预测储能电站还是一个主体,在总量上一定会比车网互动要多,因为车网互动我们还需要一个发展的时期。那么到2030年的之后,首先是我们电动车的数量会极大的增加,另外,我们新基建经过一段时间的发展,它也会发展起来。所以由于它的成本低、安全性好、量大,它在储能中,尤其是我们用户侧储能中占有很大的比例。所以逐步的会在总量上超过储能电站。


12 车网互动离不开电池技术的创新


随着今后的发展,我们还有不断的电池技术的创新,比如说大家现在具以厚望的固态电池。从固态电池目前的研发看,有三种技术路线,氧化物、硫化物和聚合物。硫化物是我们车用全固态电池的主要选择。因为硫化物是在中间离子导电率最好的一种电解质,现在还有很多的技术难题需要克服,我们预计到2030年全固态电池占整个电池的量不会超过1%;在2030-2060年,我们现有的锂离子电池仍然会继续发展。

目前用的储能电站的电池,比方说磷酸铁锂电池本身就是一种非常好的低成本、安全、长寿命的电池,所以我们对它也寄予了很大的希望,磷酸铁锂电池是完全中国自主的、不要镍不要钴,仍然是最佳选择之一。

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V2V


V2V,车子给车子充电。早在2018年10月9日,我们就发布第一代V2V产品CCC15000。发布后的几天里,我的手机都快被打爆了。这让我误以为又找到一个生意增长点了!但其实,雷声大,雨点小。我们原本设想是,V2V可以作为4S店的道路救援产品 了。但是,“续航焦虑”是买车前的过度焦虑,是伪命题。在发布文章里,我吹道:“CCC15000创造性地解决了V2V的难题,再次展现了我们的研发创新力、市场洞察力和面向未来定义产品的勇气和魄力。CCC15000作为一个新品类的呈现,意味着V2V标准化工作的开展成为可能,也体现了中国领先在电动汽车市场深耕细作的创新成果。”

V2V的想象力是否可以更大?譬如讲,在电网没准备好进行大规模调度之前,电池容量大、通勤距离短的电动车车主可以通过V2V的方式卖电给那些有紧急需要的车主? 这又似乎过度想象了…… 互联网化社会化方式使用V2V,也许值得探索。

B2V


“ 忽如一夜春风来”,移动充电车产品种类在今年突然猛增。疫情三年,很多人在憋这个大招。


能源互联网的定义


削峰填谷、虚拟电厂(VPP)、V2X,能源互联网相关的时髦的概念很多。“能源互联网”,这个词意很宏大。听起来就很高——大——上。能源互联网相关的出版物已有20多种。从出版物的繁荣程度能看出一门学科和行业的发展状态。



各种出版物上都有大段大段关于能源互联网的论述。这些论述有的试题给能源互联网下定义。

在《第三次工业革命》中最早提出"能源互联网“概念的里夫金认为,”可以通过互联网技术与可再生能源相融合,将全球的电力网变为能源共享网络,使亿万人能够在家中、办公室、工厂生产可再生能源并于他人分享。这个共享网络的工作原理类似互联网,分散型可再生能源可以跨越国家自有流动,正如信息在互联网尚自有流动一样,每个自行发电者都将成为整个大陆的没有界限的绿色电力网络中的节点“。

“能源互联网通过应用现代的信息及通信技术,可以实现发电企业(或电力供应商)、电网企业及电力用户间信息的实时互通,同时确保了电网的可靠性和供电安全性,因此是可再生能源并网的重要工具。通过自动收集、汇总和分析电力生产和消费的相关信息(利用信息通信技术),能源互联网还使得供应商和需求侧管理称为可能 。能源互联网是以电力系统为核心,以智能电网为基础,以接入分布式可再生能源为主,采用现金信息和通信技术及电力电子技术,通过分布式智能管理系统(Intelligent EMS, IEMS)对分布式能源设备实施广域协调控制,实现冷、热、、气、、水、电等多种能源互补,提高用能效率的智慧能源系统。“ 虚拟电厂是能源互联网的一种重要形式。在某出版物上,虚拟电厂定义为:

"由可控机组、不可控机组(风、光等分布式能源)、储能设备、负荷、电动汽车、通信设备等聚合而成,并进一步考虑需求响应、不确定性等要素,通过与控制中心、云中心、电力交易中心等进行信息通信,实现与大电网的能量交互。总而言之,虚拟电厂可以认为是分布式能源的聚合并参与电网运行的一种形式。"

虚拟电厂是能源互联网的一种重要形式。在某出版物上,虚拟电厂定义为:“由可控机组、不可控机组(风、光等分布式能源)、储能设备、负荷、电动汽车、通信设备等聚合而成,并进一步考虑需求响应、不确定性等要素,通过与控制中心、云中心、电力交易中心等进行信息通信,实现与大电网的能量交互。总而言之,虚拟电厂可以认为是分布式能源的聚合并参与电网运行的一种形式。”



从V2X到能源互联网。这将是非常大的产业赛道。

这篇文章可以进一步说明,为什么说V2X是去OBC的三大终极推动力之一。


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