智能電網(wǎng):電動(dòng)汽車發(fā)展的支撐
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,石油消費(fèi)進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段,石油消費(fèi)量和進(jìn)口量逐年遞增,石油對(duì)外依存度不斷提高,其中車用燃油增長(zhǎng)占石油消費(fèi)增量的主要部分。我國(guó)自1993年成為石油凈進(jìn)口國(guó)以來,到2007年,石油消費(fèi)量達(dá)到3.46億噸,成為世界上**大石油消費(fèi)國(guó)。同年,國(guó)內(nèi)原油產(chǎn)量達(dá)到1.87億噸,石油進(jìn)口量達(dá)到1.59億噸,對(duì)外依存度達(dá)到47%。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2009年,我國(guó)進(jìn)口原油約2.04億噸,對(duì)外依存度達(dá)到52%,已超過50%這一國(guó)際公認(rèn)的石油**警戒線,石油供應(yīng)**面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)到2020年我國(guó)汽車保有量將達(dá)到1.5億輛,按現(xiàn)有汽車燃油經(jīng)濟(jì)性技術(shù)水平測(cè)算,年消耗汽柴油將突破3億噸,供需缺口巨大。
電動(dòng)汽車能夠?qū)崿F(xiàn)汽車能源從石油向電力的重大轉(zhuǎn)變,從而有效降低我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展對(duì)石油的依賴,保障國(guó)家能源**。
發(fā)展電動(dòng)汽車是提高能源利用效率、促進(jìn)節(jié)能減排的有效途徑。我國(guó)環(huán)境保護(hù)的壓力巨大,汽車尾氣是主要的大氣污染源之一。在主要城市的有害氣體排放中,機(jī)動(dòng)車排放占了較大比重。近年來,國(guó)際上普遍關(guān)注二氧化碳等溫室氣體排放,我國(guó)政府已正式宣布到2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放量比2005年下降40%~45%。因此,在交通領(lǐng)域促進(jìn)節(jié)能減排,發(fā)展“綠色交通”勢(shì)在必行。純電動(dòng)汽車的能源利用效率高于傳統(tǒng)汽車的能源利用效率,可以將污染物從數(shù)量眾多的流動(dòng)污染源(數(shù)千萬輛汽車)轉(zhuǎn)移到數(shù)量有限的固定污染源(各類型發(fā)電廠),以便于對(duì)污染物進(jìn)行集中治理。同時(shí),電力是**能夠大規(guī)模利用煤炭、水力、核能和各種可再生能源的清潔二次能源,隨著我國(guó)可再生清潔能源發(fā)電比重的不斷提高,電動(dòng)汽車節(jié)能減排的效果將進(jìn)一步提高。
電動(dòng)汽車呼喚智能電網(wǎng)
未來,在電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用之后,如果任由其無序充電,將會(huì)極大地增加電網(wǎng)建設(shè)的投入,并且導(dǎo)致設(shè)備利用率大幅度降低。
工業(yè)和信息化部電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告預(yù)測(cè),2030年國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車保有量將達(dá)到6000萬輛,以每輛耗電15千瓦時(shí)/百千米、年平均行駛里程為1.5萬千米估算,每輛電動(dòng)汽車年耗電量為2250千瓦時(shí),6000萬輛電動(dòng)汽車總耗電量為1350億千瓦時(shí),僅占2030年國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)用電量10.37萬億千瓦時(shí)的1.3%左右。但按每輛電動(dòng)汽車充電功率為10千瓦測(cè)算,在*極端的情況下,如果6000萬輛電動(dòng)汽車同時(shí)充電,則峰值充電功率將達(dá)到6億千瓦,達(dá)到2030年國(guó)內(nèi)預(yù)計(jì)總裝機(jī)容量23.2億千瓦的26%。
發(fā)電裝機(jī)及電網(wǎng)是按照*大負(fù)荷功率進(jìn)行建設(shè)的,而回收投資則要按照售電量來計(jì)算,因此,在電動(dòng)汽車無序充電的情況下,電力系統(tǒng)必須按照極端功率需求,為用電量?jī)H為1350億千瓦時(shí)的電動(dòng)汽車配備6億千瓦的發(fā)電裝機(jī)和配套的電網(wǎng)建設(shè),也就是說,發(fā)電裝機(jī)容量增加了26%,但是售電量?jī)H增加1.3%,設(shè)備利用率及投入產(chǎn)出比極不合理。
因此,如果任由電動(dòng)汽車大規(guī)模無序充電,而單靠增加發(fā)電裝機(jī)容量及電網(wǎng)建設(shè),會(huì)導(dǎo)致發(fā)電及電網(wǎng)送電能力難以充分發(fā)揮,發(fā)輸電成本增高,造成資源的極大浪費(fèi)。
根據(jù)上述分析可以看出,如果在滿足電動(dòng)汽車使用需求的前提下,通過有效的技術(shù)經(jīng)濟(jì)手段引導(dǎo)電動(dòng)汽車進(jìn)行有序充電,避開電網(wǎng)負(fù)荷的高峰時(shí)段,合理地分散電動(dòng)汽車的充電功率,就會(huì)減少對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷沖擊,極大地減少不必要的發(fā)電裝機(jī)與電網(wǎng)建設(shè),保證電動(dòng)汽車與電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展。但是如何讓千家萬戶的電動(dòng)汽車“聽話”,進(jìn)行有序充電呢?答案就是智能電網(wǎng)。
智能電網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車
智能電網(wǎng)以包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電、調(diào)度和信息通信等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對(duì)象,以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備和**元器件等為基礎(chǔ),通過引入新的通信、自動(dòng)控制和信息技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)的提升,*終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行更加可靠、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保?;?dòng)性是智能電網(wǎng)的一個(gè)基本內(nèi)涵,智能電網(wǎng)是一個(gè)與用戶雙向互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò),能夠?yàn)橛脩籼峁╇娋W(wǎng)實(shí)時(shí)用電信息,通過市場(chǎng)手段,引導(dǎo)用戶改變用電習(xí)慣,提高終端用電效率,優(yōu)化用電方式。
針對(duì)電動(dòng)汽車用戶,智能電網(wǎng)可以通過電價(jià)政策引導(dǎo)用戶主動(dòng)調(diào)整充電操作,還可以在用戶同意的情況下,自動(dòng)調(diào)節(jié)控制電動(dòng)汽車的充電操作,進(jìn)而保證電動(dòng)汽車的有序充電。
以上功能是通過先進(jìn)的計(jì)量表計(jì)、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、電動(dòng)汽車智能充放電管理系統(tǒng)以及智能充電設(shè)施實(shí)現(xiàn)的。先進(jìn)的計(jì)量表計(jì)為用戶提供電價(jià)信息;實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)保證電網(wǎng)與用戶的信息交互;電動(dòng)汽車智能充放電管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)綜合電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)以及電動(dòng)汽車充電需求,在不影響用戶使用的前提下,通過智能充電設(shè)施對(duì)電動(dòng)汽車的充電操作進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,采取降低充電功率或延時(shí)進(jìn)行充電等手段響應(yīng)電網(wǎng)的需求,保證電網(wǎng)與充電操作的協(xié)調(diào)進(jìn)行。
比如,一般電動(dòng)汽車用戶下班,晚上7點(diǎn)左右到家,肯定在停車時(shí)就習(xí)慣性地開始充電,可這時(shí)正好是電網(wǎng)的高峰負(fù)荷時(shí)段,將會(huì)峰上加峰,增加電網(wǎng)的負(fù)荷壓力。智能電網(wǎng)可以通過分時(shí)電價(jià)來引導(dǎo)用戶調(diào)整其充電操作,晚上7點(diǎn)的高峰時(shí)段電價(jià)較高,而凌晨以后的低谷時(shí)段電價(jià)很低,用戶為了節(jié)約充電成本,就會(huì)主動(dòng)通過智能充電設(shè)施延時(shí)充電功能將充電操作調(diào)整到凌晨以后,既不影響用戶充電,又避免對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)荷沖擊,同時(shí)通過低谷電價(jià)降低了電動(dòng)汽車用戶的使用成本。
在同一個(gè)小區(qū)擁有多輛電動(dòng)汽車的情況下,如果在夜間低谷時(shí)段同時(shí)充電,充電功率仍然會(huì)較大,會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)荷沖擊,這時(shí),就需要通過智能用電管理系統(tǒng)及智能充電設(shè)施對(duì)多輛電動(dòng)汽車的充電操作進(jìn)行統(tǒng)籌管理了。假設(shè)電動(dòng)汽車的充電時(shí)間為3個(gè)小時(shí),0點(diǎn)到6點(diǎn)是電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段,就可以將這個(gè)小區(qū)的電動(dòng)汽車分成兩組,分別在0點(diǎn)到3點(diǎn)和3點(diǎn)到6點(diǎn)兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行充電,就可以將電動(dòng)汽車的*大充電功率降低一半。
隨著電池技術(shù)的突破和智能電網(wǎng)的建設(shè),電動(dòng)汽車*終將作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元,成為智能電網(wǎng)的一部分,通過完善的智能用電網(wǎng)絡(luò)及電動(dòng)汽車充放電基礎(chǔ)設(shè)施有效利用其儲(chǔ)能特性,對(duì)平抑電網(wǎng)負(fù)荷峰谷波動(dòng)、接納間歇性可再生能源以及提高電網(wǎng)運(yùn)行效率起到重大作用。
電動(dòng)汽車用戶可以在晚上7點(diǎn)回家后,利用車載電池剩余的電能為小區(qū)用電負(fù)荷進(jìn)行供電,減少小區(qū)高峰負(fù)荷對(duì)大電網(wǎng)的供電需求,起到“削峰”的作用,而仍然在低谷時(shí)段充電,起到“填谷”的作用,大規(guī)模的電動(dòng)汽車通過這種手段能夠有效地平抑電網(wǎng)的負(fù)荷波動(dòng),降低系統(tǒng)所需的備用容量,提高電網(wǎng)運(yùn)行效率;同時(shí)通過高峰反送電與低谷充電的電價(jià)差,電動(dòng)汽車用戶能夠降低使用成本,甚至供電收入大于充電支出,而取得直接經(jīng)濟(jì)效益。
綜上所述,智能電網(wǎng)能夠引導(dǎo)電動(dòng)汽車進(jìn)行有序充放電,提高自身的運(yùn)行效率;同時(shí)為電動(dòng)汽車提供可靠、經(jīng)濟(jì)、便利的充電服務(wù),解決電動(dòng)汽車電能供給的后顧之憂,成為電動(dòng)汽車發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)支撐。