日报标题:新能源汽车要用电,但这对电力行业不一定是好事
我从混合能源网络的角度来上点干货。
首先不是太确定题主说的纯电力汽车的技术瓶颈是什么哈,我在此假设是指续航和快充技术。如果题主还指其他的点,可以直接给我留言哈。我再有针对性的加入新内容。
然后题目里写的是新能源汽车,然后简介里写的是纯电汽车。我还是从新能源汽车(纯动,混动和燃料电池汽车)的角度来答,涵盖面更广一些。
还是先说我的观点:目前的新能源汽车数量和总能耗还轮不到用火电为其特意增发。但是新能源汽车的大力发展是可以“一定程度”上促进新能源的发展的(力有多大,程度才能有多深_(┐「ε:)_),尤其体现在对可再生能源消纳和并网等方面,但配电网会“深受其害”。
为什么?
1. 消纳
首先要明确的一点是,新能源汽车会增加系统的整体电力需求,这点对于发电企业来说肯定是利好消息。如果把光伏和风电挑出来说,对风电更是利好,因为(借用知友一句话)“晚上也能北风那个吹”,正好与充电时间相重合。
那么到底能帮助消纳多少电呢?我借英国的数据做个大概的计算:
- 根据 National Grid 的 gone green scenario 数据,2015-2035 年英国一辆电动车平均年耗电量在 2000-4000 度电(考虑到技术提升,电动车的使用频率和距离会增加),那我在这里取个平均值 3000 度电(这个数据可以调整,但是就算调整了后面的结论也好看不到哪里去)。
- 再取一个比较典型的风机容量3 MW,英国风力发电的平均容量因子是28%。
假设我们只用风力发电去满足电动汽车充电需求,不考虑外部限制因素(比如并网限制或是其他问题造成的切风),只是纯粹看发电用电情况做一个计算:
也就是说一个风机一年发的电可以够 2453 辆车用一年!!!(嗯我知道这么说有很多前提条件..咱就假设发电和充电完美匹配)
上面听起来很美好是不是?嗯……那我们换个说法,如果我们想通过增加电力需求而缓解火电和可再生能源之间矛盾,我们需要让大家购买并常规使用 2453 辆电动汽车,以保证多建的一个风机所发的电能够全部被消耗掉。_:(´ཀ`」 ∠):_
再看看中汽协的数据,15 年已购买的和 16 年预测购买的电动汽车数量是 33 万辆和 70 万辆(还没考虑一批汽车厂商骗补,新能源汽车销售数据有水分)。那么考虑 15% 的平均弃风率,借用一下 28% 的容量因子假设,我们可以借下面算式得出这两年电动车购买量“对应”的可利用风电容量分别是 456MW 和 967MW。再看下我国 15 年的风电装机 30753MW,上面的容量数据分别对应风电 2015 年装机容量的1.5% 和 3.1%……然后已上网风电(注意是已上网,不光是 2015 年装机的风电)占全国总发电量多少呢?来自 2015 年中电联统计快报的数据是 3.3%……
就此引出第一点:
现在的电力汽车这点消耗量在新能源发电里都只占非常小的比例,更别说用火电了。新能源汽车是有“可能”帮助消纳新能源发电,缓解火电和可再生能源发电之间的矛盾,但是按照现在中国新能源汽车这个发展速度……好像有点“远水解不了近渴”。
2. 并网
电动汽车的另外一个好处是可以给系统提供备用容量服务,帮助可再生能源并网。首先简要介绍下备用容量服务:可以概括为由于新能源发电的不稳定性和随时可能出现的常规机组故障,系统需要有一定的备用容量以保证发电和用电的实时平衡。传统的备用容量都是由火电机组半发提供的,但是现在越来越多的讨论开始放在了需求侧响应上。其实电动汽车的充电和 V2G 形式的放电也可以看做是一种需求侧响应,所以也可以用来提供系统的备用容量服务。但由于现阶段电动汽车的数量较少,用它为新能源发电提供备用服务还只是在理论或小范围试验阶段。
在此提出第二点:
新能源汽车能通过调整充电时间或 V2G 技术为可再生能源并网提供帮助,但是以现在的新能源汽车发展规模,恐怕只是“杯水车薪”。
3. 配电网之殇
这一条可能跟新能源并网的关系不大,但是我想提几句。首先为什么用“配电网之殇”来形容配电网运营者的悲痛心情呢?是因为当下主流的居民侧新能源技术对他们来说貌似都不是好消息……
手头没有国内的数据,就直接拿英国 Ofgem 的数据来写了:
英国的传统低压电网是根据每户 2kVA 的 after diversity 负载所对应的热功率(thermal rating)和降压值(voltage drop)来设计的。但是一个家用电力汽车的充电桩至少是 3kVA,再加上其他的新负荷,比如说电热泵,如下图所示。配电网运营者就要被迫升级它的配电网线路容量,或者通过智能控制需求负荷,进行区域电网调峰。
所以引出第三点,
新能源汽车的普及会增加配电网的运营成本,让配电网被迫升级线路或是通过需求侧响应技术进行调峰。
4. 燃料电池汽车
提一句燃料汽车。这个技术现在成本太高,实用价值不大。但是燃料汽车也是可以和新能源发电联系起来的,比如通过使用过剩风电电解水生氢,只是当前效率太低,只有 20% 多的有效电力利用率。但是欧盟是在花大力气做的,比如我所参与的欧洲氢能源机动性项目(H2ME),整体的资金将近 6800 万欧元,做前期的可行性分析调研,为大力发展燃料电池汽车铺路。
所以综上所述,新能源汽车的技术瓶颈即便被克服了,按照现在这个普及速度,对新能源发展的贡献也非常有限。所以大家如果想指望用新能源汽车帮助新能源发展的话,还是洗洗睡先等 20 年吧.....( >﹏<。)~
图片源自网络,侵删。
另外做个小广告,本人 10 月 30 日要开一场 live,是讲关于英国电气工程留学的(貌似跟本题有点不相关 ...(。•ˇ‸ˇ•。) ...),有兴趣的朋友可以参加一下。入口:Kevin Zhang