中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來(lái)自中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、加拿大、西班牙、日本、韓國(guó)、澳大利亞等國(guó)和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
原中國(guó)電力科學(xué)研究院科技部總工程師、教授級(jí)高工張祖平在“直流配電與儲(chǔ)能專場(chǎng)”，發(fā)表了題為“大容量直流充電樁集群的調(diào)峰研究”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
張祖平：大家早上好！我為什么選擇這個(gè)題目呢？因?yàn)槲艺J(rèn)為電動(dòng)汽車今后是一個(gè)非常大的增長(zhǎng)點(diǎn)，電動(dòng)汽車也很多特性，特別是直流充電樁，它的容量可能占了我們今后負(fù)荷的一個(gè)很大的比例，我估計(jì)也可能再過(guò)10年或者20年，咱們至少在城市范圍內(nèi)，它要能占到50%以上的負(fù)荷，因此調(diào)峰的問(wèn)題就很突出。實(shí)際上咱們的調(diào)峰電力系統(tǒng)是分層的，哪一個(gè)層級(jí)都需要調(diào)峰。
今天匯報(bào)的內(nèi)容主要包括這么幾個(gè)方面，一是我國(guó)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，我會(huì)把國(guó)家在新能源汽車方面的一些變化的東西給大家展示一下。第二是純電動(dòng)乘用車電氣參數(shù)及對(duì)電網(wǎng)的影響，第三是電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)及其調(diào)峰需求，第四是利用電動(dòng)車充電的集群控制功能來(lái)進(jìn)行調(diào)峰，也就是配電層級(jí)的調(diào)峰，最后有一個(gè)結(jié)束語(yǔ)。
我國(guó)的新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀，近十多年來(lái)，我國(guó)新能源汽車的發(fā)展，總量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一位，到2017年全國(guó)新能源汽車的保有量已經(jīng)達(dá)到了153萬(wàn)輛，占汽車保有量的0.7%，2017年我國(guó)的汽車產(chǎn)量是2900多萬(wàn)輛，其中新能源分別達(dá)到了79萬(wàn)輛和77萬(wàn)輛，新能源汽車占汽車銷售總量的2.69%。
新能源汽車的發(fā)展預(yù)測(cè)，根據(jù)國(guó)家能源局和發(fā)改委的相關(guān)資料，到2018年新能源汽車大概在105到120萬(wàn)輛，到2020年，新能源汽車市場(chǎng)的份額占當(dāng)年的7%，這個(gè)步子還是邁得很快的，到2025年，新能源汽車的產(chǎn)量預(yù)計(jì)達(dá)到700萬(wàn)輛，市場(chǎng)份額大概占20%。隨著保有量的增加，在新建小區(qū)同步規(guī)劃新能源汽車的充電樁，這個(gè)配套設(shè)施從發(fā)改委、能源局都給了很多政策，轎車電動(dòng)化越來(lái)越得到消費(fèi)者的接納。
純電動(dòng)汽車的百公里耗電量大概15到25千瓦時(shí)，由于百公里大概在20千瓦時(shí)左右，新能源電池的容量也是逐步提高的，現(xiàn)在的續(xù)航歷程已經(jīng)從100多公里，最新型的汽車已經(jīng)達(dá)到了500多公里，它的電池容量也從過(guò)去的20到40千瓦時(shí)提升到了80到100千瓦時(shí)。咱們國(guó)內(nèi)目前汽車的容量基本上在四五十千瓦時(shí)。我認(rèn)為今后電池容量提升到100到200千瓦時(shí)是能看得見的趨勢(shì)，這么大的容量對(duì)充電設(shè)施的容量也提出了更高的要求。我們知道交流的充電樁的功率大概在3—5千瓦，現(xiàn)在也發(fā)展到了10—40千瓦，這跟汽車的進(jìn)步也是同步的。交流充電樁畢竟功率比較小，因?yàn)樗皇翘峁┮粋€(gè)電源。直流充電樁的充電功率最大的已經(jīng)做到了500千瓦級(jí)甚至更高，電壓也是逐步提高的，從220V到380V，現(xiàn)在到直流的750V。這都使得配電網(wǎng)的改造工作面臨極大的挑戰(zhàn)。我以前一直是做大電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)規(guī)劃，我們要考慮這么多的充電功率加入到我們的配電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)應(yīng)該怎么進(jìn)行改造。
下面把交流充電樁、直流充電樁的狀況簡(jiǎn)單介紹一下。交流充電樁是慢充，它只是提供電力供應(yīng)，它是為電動(dòng)汽車?yán)锩娴囊粋€(gè)車載的小功率的直流充電機(jī)提供交流電源。既然是車載，它的功率就大不了。交流充電樁目前有7千瓦、10千瓦、22千瓦、40千瓦等功率，充電速度比較慢，要幾個(gè)小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)，我看有的資料，甚至要30多個(gè)小時(shí)才能把它充滿。不但充的時(shí)間長(zhǎng)，而且它的充電功率是不可調(diào)的，它的主要邏輯模塊就是像右邊那個(gè)圖一樣（見PPT）。
直流充電樁和交流充電樁的區(qū)別在于，它配置了一個(gè)大功率的非車載充電機(jī)，由若干充電模塊組成，可直接為電動(dòng)汽車動(dòng)力電池充電，因此它的充電功率大，而了充電時(shí)間短，它也叫快充，由于你的充電模塊是拼接的，它的充電功率也是可調(diào)的。（見PPT）下面是一個(gè)示意圖，這邊是我們的電網(wǎng)，上面的是交流充電樁，就是一個(gè)掛在墻上的充電樁，下面是一個(gè)直流充電樁，這兩個(gè)路徑走哪個(gè)都可以，交流的就慢一點(diǎn)，直流的快一點(diǎn)，藍(lán)色的那一塊就是電動(dòng)汽車，交流充電樁是通過(guò)車載沖電氣給到高壓配電盒，然后到電池。直流充電樁直接到了電池，它的充電機(jī)是在直流充電樁里面。
直流充電樁也叫快充，它的充電模塊是以15千瓦為主，30千瓦充電模塊的需求也變得越來(lái)越迫切，主要是鋰電池容量越來(lái)越大。由于它是組合起來(lái)的，而且它是通過(guò)電力電子可以隨意組合，調(diào)整你的充電功率，這些特性都為我們的調(diào)峰提供了一個(gè)非常好的特性。
充電樁對(duì)電網(wǎng)的影響。咱們現(xiàn)在的新能源汽車保有量還不足以達(dá)到調(diào)峰的效果，電動(dòng)汽車只有達(dá)到一定比例，才有有序充電的模式，才能避免配電設(shè)備過(guò)載而對(duì)電網(wǎng)安全造成不利的影響。如果說(shuō)新能源汽車多了，充電樁容量大了，才會(huì)對(duì)電網(wǎng)有影響，咱們的電網(wǎng)承受能力還是很強(qiáng)的。
下面再簡(jiǎn)單介紹一下電力系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn)。電力系統(tǒng)是最大的人造系統(tǒng)，它和其它的能源不一樣，不太能儲(chǔ)存，它是在同一瞬間完成發(fā)、輸、配、用的。電力生產(chǎn)和消費(fèi)的整體性、同時(shí)性和隨機(jī)性是電力生產(chǎn)最突出的特征，當(dāng)然咱們可以用儲(chǔ)能技術(shù)把同時(shí)性弱化，但是咱們所有的儲(chǔ)能加起來(lái)和整個(gè)電力系統(tǒng)的規(guī)模相比，它還不是一個(gè)數(shù)量級(jí)的，整體性就說(shuō)明所有的設(shè)備都要參與，同時(shí)性就是發(fā)、輸、配、用同時(shí)進(jìn)行。隨機(jī)性是什么意思呢？因?yàn)檫@是一個(gè)最大的人造系統(tǒng)，負(fù)荷變化、設(shè)備異常、突發(fā)干擾等，都會(huì)使得我們的電網(wǎng)或者用電線隨時(shí)發(fā)生一些變化，因此要進(jìn)行監(jiān)控、跟蹤等等，來(lái)保證我們的電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
電力系統(tǒng)為什么需要調(diào)峰？這跟我們的電力系統(tǒng)的負(fù)荷曲線是密切相關(guān)的。大家知道我們的生產(chǎn)生活的用電規(guī)律，它有一個(gè)周期性的特點(diǎn)，比如說(shuō)白天生產(chǎn)的用電增加，到晚上民用的用電增加，到后半夜大都休息了，生產(chǎn)也暫停了，這時(shí)候是一個(gè)低谷，有峰有谷，電力系統(tǒng)負(fù)荷自然的峰谷差大概在30%到50%甚至更高，但是也有一些工業(yè)用電是比較平緩的，比如說(shuō)大型機(jī)房的服務(wù)器，石化企業(yè)等等，這些是連續(xù)生產(chǎn)的，但是那些畢竟是少數(shù)，絕大部分是高高低低波動(dòng)的，這就是電力系統(tǒng)的特征。如果我們不調(diào)峰，給電網(wǎng)造成的壓力是很大的，因?yàn)槲覀冸娋W(wǎng)設(shè)備的容量要把最高的負(fù)荷覆蓋住，如果你能把峰削掉，就可以減緩我們的設(shè)備投資的壓力。
調(diào)峰目標(biāo)是通過(guò)技術(shù)手段對(duì)符合曲線進(jìn)行削峰填谷，使電網(wǎng)達(dá)到安全可控、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的?？傮w來(lái)說(shuō)一是整體要平衡，二是分區(qū)要平衡，三是分層要平衡，整體平衡的技術(shù)手段，我們是通過(guò)日調(diào)度，比如說(shuō)抽水蓄能，它的調(diào)峰能達(dá)到數(shù)千萬(wàn)千瓦級(jí)。還有就是分區(qū)，比如說(shuō)粵東地區(qū)、粵西地區(qū)等等，你只有分區(qū)平衡，才能減少聯(lián)線潮流的串動(dòng)。
這是我去年到惠州那個(gè)抽水蓄能電站拍的照片，這是他們的主控室，有8臺(tái)機(jī)，中間那個(gè)是它的上庫(kù)，后面一個(gè)是它的大的轉(zhuǎn)子，最后一個(gè)是機(jī)房，這也是國(guó)內(nèi)一個(gè)比較大的抽水蓄能電站。
分層就是有超高壓層、配電網(wǎng)層。上面如果調(diào)得多了，對(duì)下面也是有幫助的，下面有一定的調(diào)峰手段，不但對(duì)各個(gè)局部是有好處的，對(duì)上級(jí)調(diào)峰的壓力也可以降低。
充電樁的調(diào)峰能力。電動(dòng)汽車有一個(gè)非常好的特點(diǎn)，它的充電過(guò)程具有隨時(shí)可中斷性，我在充電的過(guò)程中給它斷一下電沒(méi)關(guān)系，因此它非常適合給電網(wǎng)調(diào)峰，它可以靈活控制總體的充電功率。我們現(xiàn)在單一的直流充電樁達(dá)到了百千瓦以上，如果是若干集群（幾千千瓦），對(duì)一個(gè)配電網(wǎng)調(diào)峰是非常好的有效的調(diào)節(jié)工具。因此充電樁今后的發(fā)展就是有序充電，它對(duì)咱們整體的控制系統(tǒng)都提出了很高的要求，這也是一個(gè)從事自動(dòng)控制行業(yè)的增長(zhǎng)點(diǎn)。
充電樁的調(diào)峰策略，參與調(diào)峰的充電樁應(yīng)該是以削峰為主、填谷為輔。我這里說(shuō)的填谷，實(shí)際上我不希望填補(bǔ)，主要是為了削峰。小功率交流樁不建議參與調(diào)峰，因?yàn)樗旧聿豢煽?，而且就它那點(diǎn)電量，不足以使我們把峰調(diào)下來(lái)。大功率直流充電樁，而且是比較多的充電樁，才可以參與調(diào)峰。
充電樁的調(diào)峰控制模式，一是集中控制，我們不能讓電動(dòng)車剛充電就把它調(diào)整，如果當(dāng)它的充電量大于80%了，可以優(yōu)先調(diào)減它的充電功率，對(duì)于已充電大于50%的可以考慮適當(dāng)調(diào)節(jié)。如果對(duì)于已充電量小于50%，也就是說(shuō)它電池里沒(méi)什么電的，一般來(lái)說(shuō)，除非確有必要，暫不要調(diào)整。二是分散控制，不同的配電變壓器，不同的饋線，不管是怎么充，不應(yīng)該引起相應(yīng)的配電變壓器和中壓饋線過(guò)載。
另外一個(gè)是不建議利用動(dòng)力電池返送調(diào)峰。我現(xiàn)在看到好多文章說(shuō)V2G，實(shí)際上我在參加一些國(guó)際會(huì)議的時(shí)候也跟國(guó)際上的一些專家交流，他們也不建議電池返送，因?yàn)殡姵乇旧砗馨嘿F，它的充電次數(shù)是有限的，我只要減少給你的充電功率就可以了。另外就是要加強(qiáng)配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)自身的供電能力。
最后是一個(gè)結(jié)束語(yǔ)，單一直流蟲連樁額定功率大（可達(dá)百千瓦級(jí)），且充電功率可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)，它不僅僅是模塊并列可以采用，而且它本身也是可以調(diào)節(jié)的，它如果在配電網(wǎng)負(fù)荷中的占比達(dá)到一定的規(guī)模（一般至少要30%到50%），在集群控制模式下，更加適合參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰，可為配電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供有效的手段。
謝謝大家。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
