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东南大学电气工程学院教授黄学良:智慧交通与智慧能源融合思考 2020-09-24 11:45:15

摘要:东南大学电气工程学院教授黄学良出席大会,并作了《智慧交通与智慧能源融合思考》主题报告。

    能源新闻网讯 2020年9月22日,第三届须弥山大会暨移动能源网生态大会盛大开幕,政产学研媒融800多位嘉宾齐聚江苏常州,共同为移动能源网的未来发展献计献策。东南大学电气工程学院教授黄学良出席大会,并作了《智慧交通与智慧能源融合思考》主题报告。
        以下为东南大学电气工程学院教授黄学良演讲文字实录:

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        借今天星星充电山之道——移动能源主题论坛,跟大家交流一下关于智慧能源和智慧交通的思考。无论是电动汽车,还是充电桩、新能源都发展特别快。我们国家有两个50%的目标:到2050,能源领域新能源发电要到50%,消费端、电气化的渗透率要达到50%,这个过程中间我们会遇到什么问题呢?
        首先新能源的消纳问题,大家知道新能源每年有很多的弃光弃风现象,怎么解决新能源消耗问题?根本的解决思路是要大量建设储能,储能的成本太高了,特别是电力储能建设成本相当之高。如果到了2030年,要建设相匹配的储能投资,我估计一般都投资不起。
        其次,大量的电动汽车无序充电,这对电网的冲击是非常大的,它会造成电压的波动及重载和过载等等问题。对电网来说,电网本身有很多需求,比如现在随着新能源的介入,新能源是不能参与电网调节的,这意味着电网调节能力越来越少,需要有更多的资源参与调节。
        现在电动汽车和充电桩是两个独立网络:电网或者能源网,还有交通网。这原来是两个独立的网络,和电动汽车、充电桩连接在一起,这样的网络叫做智慧能源交通网。在这样的场景下,规模化电动汽车储能资源到底能不能用于消纳新能源?到底能不能减轻充电对电网的影响?能不能对电网提供调频的辅助服务?我们现在要回答这个问题。
        在回答这个问题前,有必要讲一下交通网和能源网的融合场景,这边先列举几个典型场景。第一个场景是新能源电网、电动汽车的场景;第二场景是新能源电网和电动汽车,只不过这里的新能源是分布式的,刚才是集中式的;第三个场景是新能源电动汽车和电网;第四个是新能源和电动汽车直接进行融合;第五,电网和电动汽车融合这样5个典型的具体融合场景。
        在这样的融合场景下,分布式的储能到底有多大的储能潜力。我把电动汽车的典型充电服务构想给大家汇报一下:私家车是电动汽车和电网互动潜力中最大的,之前电动汽车、电网互动重点工作都在大功率充电上面。但注意,因为私家车数量远远大于其它车的数量,另外电动汽车和电网互动有一个非常重要的前提,车和电网一定要进行连接,没有在线率就谈不上互动。你考虑这两点因素以后,私家车跟电网的互动率远远大于其它车型。现在私家车充电大部分采用交流充电,但交流充电和电网没有通讯协议,这是很头疼的事情。
        基于这样的场景分析电动汽车,以2030年为例,我们国家估计会有8000万辆电动汽车,这8000万辆到底意味着什么?通过建模分析得出一个结论,理想情况下:对电网来说,2030年到达8000万辆电动汽车后,它的调峰能力每小时可以达到10亿千瓦时,吸收电量5.6亿,释放电量4.7亿,这是什么概念?2030年电网总装机容量是30.2亿千瓦,平均发电功率是10亿千瓦。我们上百年建设的发电容量是一个数量级能力,这是一个调峰能力。5分钟的向上调频能力是4.8亿,向下7.1亿,都是亿千瓦级,这是海量的。
        对我们电网来说还有一个备用容量概念,通过电动汽车可以达到削峰填谷的作用。以2030年为例,不同场景下不同方式,无序充电也会消纳新能源,有序充电在无序充电基础上消纳更多的新能源。双向充电是在有序充电基础上消纳更多新能源。
        假如无序充电,我们预估对消纳新能源的作用是700亿度左右。如果是有序充电,它可以猛升到3000亿。如果是双向充放电,对于消纳新能源作用可以达到7000亿,整个区间在700-7000亿之间,到底多少,在于我们的工作做的怎么样。这个工作既不是电网一家的事情,也不是我们充电桩企业的事情,也不是运营商的事情,需要靠大家共同推进。包括刘主任这边的标准也很关键,我的意思是这个空间非常之大。
        海量电动汽车是一个兼具能量型和功率型的优质储能资源,有一个广阔的运营场景。如果用到电网上,它可以用在什么地方?调频、监控市场、调峰等等,它有很多的业务领域。电动汽车储能最大的缺点是分布式的储能,你要利用这个储能资源,不同于集中式的电力储能,它要采取完全不一样(更为复杂)的系统性解决方案。电动汽车的储能不像电力系统的电力储能,电力系统储能是为了储能专门建的。但电动汽车的储能是发展电动汽车过程中自然留下的资源,不是为了储能而储能,这是最大的区别。
        因为前景非常美好,所以潜力非常巨大,可以说是海量的分布式储能。按照院士的说法,这肯定是全社会最大的分布式储能。这存在什么问题呢?第一个问题是各方面接受度问题,包括用户、车企、运营商、中间商。星星充电就是中间商、聚合商或服务商,各方如果都接受,共同推进才能把这个事情做好。第二个是商业模式问题,想去发挥储能作用和调节作用,一般情况下,充电桩直接和车、电网直接和车打交道,这不现实。一定要通过第三方,第三方可能是服务商,可能是聚合商等,一定要通过第三方发挥有效作用,但你的商业模式是什么呢?首先你要让用户得到好处,让第三方得到好处,电网也要得到好处,各方都要有好处,事实上完全可以设计出让各方都受益的机制。
        我们国家的电力市场环境,一定要有真正的电力市场环境建立起以后,才能真正的发挥作用。很可惜的是,国家发改委也好,各个地方也好,都已经出来了很多政策,出了很多鼓励性的政策。但坦率讲,我们国家的电力市场还没有真正建立,还处于初期阶段,包括目前我正在写的充电技术路线图,他们要我专门强调市场环境和激励政策的问题。
        第四个是技术层面,包括电池,桩、网、标准等等,包括区块链技术、5G技术、人工智能技术,肯定都会在这个领域里面得到应用。
        第五个我想简单的借这个机会跟大家展示一下我们电动汽车或者是智慧能源网和智慧交通网融合的前景,从总的趋势看,首先慢慢的主体多元化,能量的流动双向并存,从发展角度先单向后双向,现阶段是单向,单向到一定程度后,慢慢向双向发展,技术到双向以后,也是单双并存。
        第二是从互动角度来说,本地互动和广义互动并存,能源形势多元化,互动场景多元化,前面我至少讲了5个场景,实际上有更多,这是发展总的趋势。
        两个融合至少有四个阶段,第一阶段我们叫做无序充电阶段;第二个阶段叫被动有序阶段;第三个阶段叫主动有序阶段;第四个阶段叫智能双向充电阶段,但目前国家电网公司讲的有序充电在我看来属于被动有序阶段,还没达到主动有序,仅仅只是被动有序阶段,这里面每个阶段都有很多的理论研究,包括系统装备的研发以及标准的制定,有很多很多工作。这是整个2030年以前技术路线图的展望,这个仅仅只是代表课题组的思考,可能有不对的,请大家批评指正。
        给大家介绍一下我们这个领域最新的动态:2018年中国电气工程协会曾经搞了一个电动汽车、电网以及多网融合的论坛。多网融合最主要的是能源网和交通网(能源交通网),当时我们提出了一共7个共识,我们当时提出了一个关于互动理念的7个共识(北京共识),现在看来这7个共识应该是有道理的。
        2018年中国电机工程协会专门成立的能源互联网专业委员会,这里面专门设置了一个能源交通融合组、一个能源交通融合组,也是对这个领域寄予厚望。还有一个就是今年PES准备成立电动汽车技术委员会,本来去年准备整理的,因各种原因预计今年成立。其中有一个电动汽车电网的互动分委会、技术委员会就设在我们东南大学。
        最近天津滨海新区那边专门建立了一个电动汽车电网互动的示范工程,中央台前段时间还报道了。最后跟大家分享一个新能源电动汽车第二融合的实际例子,这个是2018年在苏州同里打造的“三合一”电子公路,它融合新能源因素、电动汽车因素、电网因素。现在我们东南大学也正在参与建设示范工程。
        最后表达几个重点:第一,V2G是支撑智慧能源、交通的一个核心手段。第二,一方面要把电动汽车使用新能源电,另一方面要促进新能源的销量。第三,电动汽车是全社会最大规模的分布式能源,可以发挥调峰调频电网的辅助作用。通过这样的工作,电动汽车才能真正叫新能源汽车,否则不能叫新能源汽车。
        注:本文系能源新闻网整理自黄学良教授在第三届须弥山大会演讲文字实录,未嘉宾本人审阅。