8月22-24日，由國家電投&融和元儲、新型儲能產業聯盟、風光儲百人會、中國風光儲網等單位聯合主辦的2022中國國際光儲充產業大會（簡稱：金磚光儲充論壇）在常州香格里拉大酒店圓滿閉幕。本屆大會設置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業細致入微的分析，也有行業專家為市場發展提出的設想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，積極助力構建“雙循環”新發展格局。

 

東南大學電氣工程教授 黃學良出席論壇并發表主題演講——《新型電力系統背景下電動汽車海量分布式儲能資源的有效挖掘》。

 

 

大家上午好！非常感謝主辦方的邀請，讓我有這個機會跟大家分享一下《新型電力系統背景下電動汽車海量分布式儲能資源的有效挖掘》。

 

第一，背景。

 

當前能源和環境問題已構成了對社會發展的重大威脅，各個國家紛紛采用了相應的措施，提出了相關目標。2020年習近平總書記提出了“雙碳”目標。2021年習近平總書記進一步提出了建設以新能源為主體的新型電力系統的要求，在這樣的大背景下，我們發現電源的清潔化、能源消費的清潔化已經成為趨勢。

 

今年6月底，電動汽車保有量數量已經突破了一千萬輛，充電設施也達到了將近400萬臺。預期到今年年底新增新能源汽車可能達到600萬輛，所以電動汽車的發展勢頭非常迅猛。在這樣的背景下，新能源、電動汽車等構成了新型電力系統關鍵的元素。

 

新型電力系統到底和傳統的電力系統有哪些區別？新型電力系統和傳統電力系統主要有六大方面的區別：

 

一，系統構成。

 

二，電力電量平衡方式。

 

三，電網調控模式。

 

四，電力系統穩定控制。

 

五，電力系統故障演化規律。

 

六，電力市場。

 

以上每個變化都和源側的新能源、荷側以電動汽車為代表的柔性負荷的大量接入有關系。我們發現，在這樣的背景下，傳統的源隨荷動的確定性電力電量平衡優化決策方式必定要向計及源荷不確定性、源網荷儲互動的電力電量平衡優化決策方式轉變。也就是說，荷側的作用會越來越重要。

 

電動汽車負荷和其他傳統負荷相比，在這樣的背景下，是不是具有同等地位、作用呢？我認為地位是不一樣的。我這里列舉了7個理由，電動汽車負荷相對其他負荷，它有一些優勢。最主要的優勢是，電動汽車、運營商和互動相關的基本信息是具備的。源網荷儲互動，除了能量互動，信息一定要互動。信息互動是基礎，電動汽車具備支持互動的信息，不像其他負荷。當然電動汽車還有其他的優勢，比如電動汽車是全社會最大的分布式儲能資源；該產業目前處于發展之中，容易按照適合互動的方向進行規劃、建設。這些都是其他負荷不具備的優勢。

 

我們可以得出一個結論，與其他負荷相比，電動汽車具有更大的參與電網源網荷儲互動的優勢。

 

這是電網、新能源網、交通網構成的智慧能源交通網示意圖。在這樣的場景下，我們提出如下問題：電動汽車作為全社會最大規模的分布式儲能、靈活性調節資源，它到底和電網的互動潛力有多大？能否為電網提供調峰等各種各樣的輔助服務？怎么提供輔助服務？對全社會來說，能否幫助消納新能源？我們有必要探討一下這些問題。

 

第二，潛力與特點。

 

下面分析一下電動汽車和電網之間到底有多大的互動潛力。如圖，我們這個數據是按照2030年的電動汽車的預測數據進行分析的。這是新能源汽車技術路線圖2.0版里面給出的典型的電動汽車，包括出租車、私家車、公務車、公交車等類型。保有量也是參考的技術路線圖2.0的。各車型的充電模式和日平均互動在線率是我們自己的估計。比如私家車快充占比估計是15%，慢充占比達到85%。我們估計的時候，充分地參考了技術路線圖2.0關于慢充電能的預測。技術路線圖2.0里面的估計是，電動汽車規模化發展以后慢充電能總量將超過80%以上。

 

我們通過這個數據可以非常明顯地看出，今后電動汽車和電網互動的最大潛力在于私家車。其他車型無論從數量上來說，還是從在線率來說要遠遠少于私家車。我在這邊再次強調一下，從全社會角度看，我認為新能源汽車和電網互動的最大潛力在私家車。

 

這是我們評估的以2030年為例，8000萬輛電動汽車和電網互動的潛力評估數據。這是理想情況下，關于調峰能力的評估數據。我們是從兩個層面得到的這個評估數據。

 

（1）從需求側層面出發進行評估；

 

（2）從供給側層面出發進行評估。

 

最終取的是平均值。藍顏色的曲線就是我們得到的調峰能力的評價數據，這里面我說明一下，上面的藍色曲線代表的是單向充電情況下的能力曲線；下面藍顏色的曲線是假設電動汽車能夠放電情況下的能力曲線。

 

總的來說，到2030年電動汽車的調峰能力平均每小時可以有億千瓦級。同樣，對調頻能力、備用容量也做了評估，，能力也是億千瓦級的。

 

大家可能只是一個數量概念，可能沒有相對的概念。大家不妨看一下PPT右上角。2030年的時候，整個電網的平均發電功率也就10億千瓦，8000萬輛電動汽車和電網的交互能力也是億千瓦級了。這是一個海量的全社會最大的分布式靈活資源。

 

當電動汽車大規模發展以后，對電網負荷實際是峰上加峰的問題，怎么解決這個問題？有序充電是一個解決辦法。如果雙向有序，包括充電有序、放電有序，這個問題會得到更好的解決，對電網的沖擊更小。右邊的圖反映的就是這樣的情況（如圖）。

 

第三，電動汽車與電網互動到底有哪些作用

 

通過電動汽車與電網互動主要解決幾個問題：

 

1、解決充電問題，滿足用戶需求。通過互動首先要解決能充電。不光要能充電，還要更容易充電，要降低用戶的充電成本，達到“廉充電”的目的，即要實現能充電、易充電、廉充電。

 

2、發揮電動汽車作用。電動汽車本身是負荷，它有能源消耗，同時還是儲能，這是它區別于普通儲能的方面，所以有時候說它是最大的分布式靈活性資源。那怎么發揮它的作用？就是資源利用。

 

這個資源利用有兩個層面：

 

（1）為電網發揮輔助服務；

 

（2）為社會消納新能源。

 

這是我對電動汽車與電網互動的作用思考。這個觀點我在去年青島召開的第一屆中國電動汽車充電設施技術創新大會上談過這個觀點，今天再次分享一下。

 

充電的問題大家比較容易理解，我這邊不再重復。從對電網提供輔助服務的角度，我這邊梳理了一些。比如說，它能夠參與電網調峰、參與電網調壓、調頻、阻塞管理、新能源消納，包括可以提供電能備用。這里面有的概念大家比較容易理解，有些概念電力系統的同行會更容易理解。

 

每一個輔助服務的預期效果是什么樣的？我這邊給大家列舉一下。

 

這些是我們團隊對各種輔助服務在不同場景下的仿真結果：這是關于調峰業務的仿真結果；

 

這是電動汽車參與阻塞管理的仿真結果；

 

這是電動汽車參與電壓治理的仿真結果；

 

這是電動汽車作為一個分布式儲能資源助力消納新能源的仿真結果。從仿真結果來看，效果是非常好的。這是我以2030年為例，某一個典型日24小時之內，能夠多消納多少的新能源，應該說效果非常明顯。（如圖）

 

這是2030年全年的估計數據，從無序充電、有序充電、雙向互動這三個角度，分析一下電動汽車到底對新能源消納有多大作用。我們做定量分析的時候，沒有考慮常規儲能的作用。因為常規儲能也在發展之中，這個因素暫時沒考慮，我們只考慮了電動汽車的靈活性柔性資源的作。我們認為電動汽車即使是無序充電，不去調控它，也會消納部分新能源，我們估計是700億度左右；假設有序充電，那么一部分是電動汽車本身的用電量中會增加新能源電；第二，因為它的儲能作用，它可以協同增加其它負荷的新能源消納。加起來是3000億度。請大家注意一下，無序是700億度，有序情況下增加了2300億度；如果雙向互動的話，估計可以增加到7000億度。通過電動汽車與電網互動，從助力新能源消納角度看，這個效果是非常明顯的。

 

這個是電動汽車的儲能和其他儲能對比的圖（如圖）。

 

結論：規模化電動汽車兼具能量型和功率型的儲能優勢，它具有廣闊的應用前景。

 

第四，電動汽車與電網、新能源融合的技術架構

 

電動汽車和電網互動既然作用那么大，它的基礎架構應該是什么樣的？我們這邊不妨跟大家探討一下。

 

這是第一階段的技術架構，就是為了滿足電動汽車充電需求的。在這個過程中，電動汽車充電帶來的各種問題暴露了，那怎么辦？我們認為需要做有序充電。而且初期階段往往是自治情況下的有序充電，還達不到和電網進行互動，所以我們叫做“被動的有序充電”，這是第二階段。

 

第三個階段，電網接入進來了，可以進行更大范圍的有序充電，我們叫“主動有序”。從電網角度看，一種是基于需求響應的有序充電；另一種是基于主動調控的有序充電。圖里面可以看得很清楚（如圖）。

 

最后一個階段，電能雙向互動階段。

 

這么龐大、復雜的系統，需要各方協同才能共同推進。這里我想從電網的角度，比較一下基于需求響應和基于主動調控的電動汽車與電網互動的異同點：兩者在工作的側重點、業務的協同、技術現狀、效用等方面有明顯的區別。

 

以前需求響應講得比較多一點，這里我們從主動調控角度，梳理了一些想法，時間有限，我不多展開了。

 

最后我要對電動汽車和電網互動成效做一個展望。我們梳理了一下發展趨勢，總的來說，我們認為發展趨勢是互動主體多元化、能量流動單向雙向并存、本地互動與廣域互動并存、能源形式多樣化、互動場景多樣化。昨天討論的“光儲充”很多情況下屬于本地互動，電網接入以后，可以實現廣域的互動。同時，能源形式多樣化、互動場景多樣化。

 

剛才講了四個階段，這里我們梳理了每個階段需要解決的聚焦問題或者痛點問題，以及它的特點。。當前正處于第一階段向第二階段的過渡期。

 

第二階段要聚焦什么問題？我認為要著力解決電動汽車較大規模發展后的充電問題。第二階段的特點主要是電動汽車與運營商之間的就地互動為主，這時候能量是單向的，信息是雙向的。

 

第三階段也是有序充電，這時候電網深度介入了，而且電網接入以后，不光能夠實現本地的互動，也能夠實現廣域的互動。這個時候能量是單向的，信息也是雙向的。

 

在前三個階段的基礎上，最后就會過渡到智能雙向充放電階段。而且我覺得只要把前面三個階段的工作做好了，體系、架構建立起來了，后面可以順利地過渡到第四個階段。

 

第四個階段是很多人講的V2G階段，，它和有序充電的技術體系、技術架構比較類似，因此第二、第三階段的有序充電工作是非常關鍵的。這些都屬于電動汽車和電網互動范疇的工作。從產業、技術發展角度，我覺得還是循序漸進推進這個工作，會更有利于發展。

 

這是關于整個技術路線圖，從各個階段、理論研究、標準制定的設想。

 

第五，電動汽車與電網互動成效展望我們通過上述工作，要達到什么樣的目標，或者對未來有怎樣的展望？這里還是借用一下新能源汽車技術路線圖2.0里面，關于2025、2030、2035年總體目標、應用領域、關鍵指標的表述。我這邊列了一下，供大家參考（如圖）。

 

總結：

 

1、EV是新型電力系統背景下源網荷儲互動的主力軍之一；

 

2、EV儲能是全社會最大的分布式儲能資源；

 

3、電動汽車與電網互動技術是發揮EV分布式資源作用的核心技術；

 

4、借助電動汽車與電網互動技術，可以滿足用戶充電需求，也可以發揮調峰調頻等電網輔助服務作用，有利于新能源消納；

 

5、EV分布式儲能資源喚醒，需要各方協同努力。

 

我們要積極推動電動汽車與電網互動工作，讓電動汽車真正成為新能源汽車，為實現雙碳目標發揮積極作用。謝謝大家！