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电动汽车储能技术潜力及经济性研究

北极星电力会展网来源:ERR能研微讯作者:李鑫 成功2018-06-01 09:22:12

推动汽车电动化不但对环境产生直接的正面影响,也为能源系统清洁转型带来重大契机。通过有序充电、车电互联(V2G)、电池更换、退役电池储能等方式,大量电动汽车可作为分布式储能,为电力系统提供可观的灵活性资源,进而有效提升电力系统对波动性可再生能源的消纳能力。

当前动力电池成本及智能充电技术等仍然是制约电动汽车电力系统储能的重要因素。在对2030年全国电动汽车市场规模预测的基础上,研究报告对电动汽车储能的应用潜力及经济性水平进行了分析。

1电动汽车储能方式

有序充电

虽然在有序充电下电动汽车无法向电网或负荷直接放电,但仍可通过改变充电时间(电力需求响应)的方式参与电网削峰填谷,实现“虚拟储能”作用。电动汽车有序充电的储能功率取决于车辆的充放电功率,其储能电量取决于车辆能效及出行强度。

车电互联

车电互联(V2G)储电能力主要受电池容量影响。当前电动汽车动力电池容量普遍有限,电池续航能力以满足道路出行为主,车辆参与V2G将加速电池老化,给用户带来极高成本。但随着电池容量的增加和循环寿命的提升,电动汽车续航能力将逐渐超过日常交通出行需求,此时V2G的价值将快速显现。该电池容量临界点因用户出行需求而异,并可根据动力电池全寿命周期及单次充电续航里程等指标进行衡量。

电池更换

电池更换为电动汽车电能的快速补充提供了可能。由于车辆与电池实现了分离,电池更换模式最大程度释放了车载电池的储能潜力,从车辆卸载的电池可以根据电力系统的调峰需求随时进行充放电,此时动力电池储能类似于固定电池储能电站。对于电池更换而言,每两次电池更换之间允许有较长的等待时间,使卸载电池可以兼顾电网调节需求和电池寿命进行充放电,在将电池储能价值最大化的同时,尽可能地延长电池使用寿命。电池更换模式下电动汽车的理论储能潜力取决于用于更换的备用电池容量。

退役电池

随着车载动力电池寿命终结,退役电池有望通过梯次利用的方式间接参与电网储能。对于退役动力电池,根据其电池容量和寿命特点可以采取不同处置方法,主要包括:1.梯次利用,将退役动力电池用于其他性能要求较低的领域;2.循环利用,将退役电池的重金属、化学材料及副产品进行分解提取。2012年国务院《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中明确提出:“要制定动力电池回收利用管理办法,建立动力电池梯级利用和回收管理体系,明确各相关方的责任、权利和义务”。

2研究结论

1、快速成长的电动汽车产业已经并将继续成为电化学储能成本下降的首要驱动力。

受规模效应的影响,不断扩大的电动汽车产业将加速锂电池成本下降,从而提升其在电储能领域的应用规模。近年来,动力电池成本降速超过固定锂电池储能,考虑到目前电动汽车产业仍处于发展初期,预计未来锂电池成本具有巨大下降空间。

2、电动汽车本身也可成为规模可观且经济高效的储能资源。

电动汽车可通过有序充电、V2G、电池更换、退役电池储能等方式直接或间接参与电力系统储能运行,实现与固定储能相同或相似的功能。考虑到未来电动汽车较高市场渗透率,预计到2030年,其理论储能规模远超抽水蓄能等其他储能技术路线,有望解决当前困扰可再生能源发展的电力系统小时级平衡问题。

3、各类电动汽车储能方式存在较大潜力与经济性差异

对比四类电动汽车储能模式,有序充电成本最低,但其储能应用潜力受限于车辆出行强度;V2G储能应用潜力最高,但其市场化推广取决于电池技术进步与成本下降速度;电池更换储能灵活度最高,但仅适用于特定车型。

3政策建议

1.降低电动汽车充电服务市场门槛

建议放开住宅及办公地点充电市场,允许公共充电服务公司通过集中建设、集中运行的方式为私家电动汽车用户提供充电服务,从而为未来电动汽车充电行为集中引导奠定基础。

2.创新电动汽车充电价格机制

应鼓励对私人充电桩执行峰谷分时电价,逐步放开公共充电桩目录电价管理,鼓励有条件的地方基于当地负荷及新能源发电特性,引入灵活的分时充电价格机制。对于V2G及退役电池储能等具有放电能力的并网方式,建议参考用户侧峰谷电价制定放电价格,或将电动汽车V2G及退役电池储能纳入分布式发电资源管理,鼓励电动汽车放电参与电力就近交易。理顺电动汽车充电价格机制,有序放开电价与服务费政府管制,允许充电服务商与分散电动汽车用户签订灵活的充电服务价格套餐。此外,应鼓励充电服务商参与直购电和现货市场交易,消除上游波动性可再生能源电力与下游电动汽车灵活负荷之间互动的价格障碍。

3.以绿证/碳积分激励有序充放电

建议将绿色证书/碳积分奖励纳入电动汽车电力消费环节,对参与电力需求响应及储能服务的充放电行为,按照单位千瓦时“转移”电量,给予绿色证书或碳积分。对于未参加绿色证书或碳积分交易的有序充放电量,建议减免征收可再生能源电价附加。

4.开展电动汽车储能运营综合试点

建议结合新能源示范城市、电动汽车示范运营区、电力现货市场交易、分布式能源市场交易等项目,协调发改、能源、工信、住建等政府职能部门,引入集中充电设施建设与运行模式,放开充电政府定价,探索适应我国国情的电动汽车储能商业运营模式。

原标题:电动汽车储能的4种方式在技术潜力和经济方面孰劣孰优?

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