在能源轉(zhuǎn)型的大背景和各國紛紛喊出碳中和目標的大環(huán)境下,三元悖論也被引入到了能源領域,能源“不可能三角”的說法被提出并受到廣泛傳播。
能源“不可能三角”說的是,在一個能源體系內(nèi),我們無法同時滿足能源安全、清潔和低廉三個目標。通俗來講,就是由于風、光等新能源不穩(wěn)定性的存在,在我們追求大規(guī)模、高比例的清潔能源時,我們是無法做到既不提高能源價格,又能保證能源安全穩(wěn)定運行的。
但是,如果我們能夠找到一個載體,通過某種手段把上述三個需求進行綜合協(xié)調(diào),使效益最大化,那能源“不可能三角”便有望被打破,碳中和目標也將更具想象空間、更有現(xiàn)實意義。因此,載體是什么?路徑又是什么?便成了能源行業(yè)全力探索的方向。
尋找抓手:新能源汽車
我們都知道,目前,全球碳減排的主要途徑之一是減少燃煤電廠的使用,提高清潔能源發(fā)電占比;之二,便是減少燃油汽車的使用,提高新能源汽車保有量。
國家能源局數(shù)據(jù)顯示,截至9月底,我國煤電裝機占比已下降至44.8%,為11.1億千瓦,而非化石能源裝機容量已增長至12.1億千瓦,實現(xiàn)了低碳清潔能源的趕超。
但是,高比例非化石能源,特別是風、光、水等不穩(wěn)定電源的發(fā)展對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的威脅極大。同時,隨著極端天氣的頻繁出現(xiàn),全球范圍內(nèi)越來越多地發(fā)生大面積缺電事件。
為了保證能源安全穩(wěn)定運行,儲能,這一能夠改變電“即發(fā)即用”特性的設施,被寄予厚望。
可由于儲能電池原材料的限制,新能源配儲的障礙已從技術轉(zhuǎn)變?yōu)槌杀。如果新能源項目均按照現(xiàn)行的普遍政策要求配置20%左右的儲能設施,那新能源發(fā)電的系統(tǒng)成本將極大地上升,能源低廉的訴求定會受到?jīng)_擊。
這時,同樣擁有電池,具備“儲能”功能的新能源汽車便進入了大家關注的范疇。
近年來,不斷有聲音在探討新能源汽車的儲能特性。但是,要將大規(guī)模的新能源汽車變?yōu)榭煽、可調(diào)的可供給電源、可消納負荷、可移動儲能,目前,靠分散單一的充電樁來鏈接新能源汽車并不能完成,新能源汽車的價值也無法完全發(fā)揮出來。
實現(xiàn)載體:虛擬電廠
公安部數(shù)據(jù)顯示,到今年9月,我國新能源汽車的保有量已超過1000萬臺。經(jīng)預測,到2025年,這一數(shù)據(jù)還將翻5倍,達到5000萬臺之多。并且,新能源汽車的車主在購買整車時支付的費用就已經(jīng)包含了電池。
將新能源汽車當做移動儲能設施接入電網(wǎng),電力系統(tǒng)的儲能成本將大大降低,甚至趨近為零。面對如此大的保有量預測規(guī)模和成本優(yōu)勢,在理論上,新能源汽車早已被視為一塊巨大的海綿可供電網(wǎng)調(diào)節(jié)電能。
實則,在國內(nèi)外,已有企業(yè)借助于虛擬電廠平臺對新能源汽車進行調(diào)度,滿足電網(wǎng)調(diào)控的需求并獲得收益。
21世紀初,隨著德國、英國等地分布式能源、新能源的興起,虛擬電廠就已作為電源協(xié)調(diào)管理系統(tǒng)發(fā)揮聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化的作用。如今,隨著我國分布式能源和儲能系統(tǒng)的發(fā)展以及構建新型電力目標的提出,虛擬電廠也在我國逐漸受到重視并進行實踐。
虛擬電廠的本質(zhì)是新型電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)資源的有效補充。它可以通過先進的調(diào)度控制技術和信息通信技術將不同空間的可調(diào)負荷、儲能、微電網(wǎng)、電動汽車、分布式電源聚合起來,實現(xiàn)更為靈活、安全的調(diào)度管理。新能源汽車這些小而分散的設備,通過虛擬電廠的統(tǒng)一控制管理,便能實現(xiàn)與電網(wǎng)的整體調(diào)度與運行優(yōu)化,成為良好的可調(diào)資源。
發(fā)展路徑:充電網(wǎng)+微電網(wǎng)+儲能網(wǎng)
在2014年成立,并率先進入電動汽車充電領域的特來電新能源股份有限公司(以下簡稱“特來電”),經(jīng)過多年的創(chuàng)新實踐和對行業(yè)的發(fā)展理解,重塑了傳統(tǒng)充電樁理念,致力于研發(fā)物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)三網(wǎng)融合的大數(shù)據(jù)生態(tài)充電網(wǎng),并將充電網(wǎng)劃分為三個時代。
他們認為,充電網(wǎng)的第一個時代是“充”的時代,“充”的時代以樁為代表,僅滿足充電的需求,這個時代將在2025年走向終結(jié)。充電網(wǎng)的第二個時代是“電”的時代,這個時代在新能源汽車保有量達到1000萬臺的時候便能開啟,代表是建成虛擬電廠運營平臺。充電網(wǎng)的的第三個時代是“網(wǎng)”的時代,這個時代在新能源汽車保有量超過5000萬臺時將會到來,那時,“網(wǎng)”的時代將以站和終端作為鏈路,深度鏈接著車、人和網(wǎng)。
10月29日,特來電2022充電網(wǎng)新技術新產(chǎn)品發(fā)布會召開,特銳德 特來電董事長于德翔表示,“充電網(wǎng)正式開啟‘電時代’,以‘充電網(wǎng)+微電網(wǎng)+儲能網(wǎng)’為載體的虛擬電廠平臺的發(fā)布,將深度融合新能源發(fā)電和新能源汽車,能夠輔助電網(wǎng)高效調(diào)峰,是實現(xiàn)碳中和的有效路徑。”
特銳德 特來電董事長于德翔
具體來說,一方面,隨著大規(guī)模新能源汽車的應用,通過充電網(wǎng)鏈接規(guī);履茉雌,利用新能源汽車大部分的停泊時間,可把棄風、棄光、棄水的綠電充到新能源汽車里,滿足新能源發(fā)電的波動實時調(diào)整用電需求,最大限度消納可再生能源。
另一方面,目前,新能源汽車的使用電能大比例來自于燃煤發(fā)電,所以無法從源頭解決碳排放的問題。特來電還在充電網(wǎng)的基礎上,設計開發(fā)出光儲充放的新能源微電網(wǎng)系統(tǒng),實現(xiàn)“新能源車充新能源電”。
此外,把大規(guī)模新能源汽車的電池鏈接成巨大的儲能網(wǎng),通過充、儲、放、調(diào)實現(xiàn)大規(guī)模新能源上網(wǎng),打破新能源消納痛點。同時,充電站也是電動汽車退役電池梯次利用的最佳場景。直接使用電動汽車和退役的整體電池包,不做內(nèi)部改動,就近接入充電網(wǎng)發(fā)揮儲能價值,能夠?qū)崿F(xiàn)動力電池的最大化價值利用。
充電網(wǎng)通過有效聚合電動汽車移動儲能及梯次利用固定儲能電池,形成超大規(guī)模儲能網(wǎng),構成虛擬電廠參與電網(wǎng)互動和調(diào)度。為此,特來電還發(fā)布了充電型微電網(wǎng)創(chuàng)新產(chǎn)品、梯次電池儲能技術創(chuàng)新產(chǎn)品和駐地站“特惠充”創(chuàng)新產(chǎn)品三大產(chǎn)品,以打造新型電力系統(tǒng)中最關鍵的靈活性資源。
可以給公交車快速充電的智能柔性充電弓
小區(qū)共享充電站
應用于重卡的智能柔性充電機器人
商業(yè)模式:能源增值
根據(jù)特來電的發(fā)展路徑,特來電構建以“充電網(wǎng)、微電網(wǎng)、儲能網(wǎng)”為載體的用戶側(cè)虛擬電廠,支持充放電和光伏、儲能等分布式資源的高效聚合優(yōu)化,完成和多個網(wǎng)、省、地級調(diào)控中心的對接互通,基于有序充電、低谷充電、高峰賣電、微網(wǎng)光伏、梯次儲能、車網(wǎng)互動等豐富的應用場景,實現(xiàn)能源增值業(yè)務。
北極星電力網(wǎng)獲悉,在充電網(wǎng)方面,根據(jù)特來電發(fā)展戰(zhàn)略,到2030年,充電網(wǎng)年充電量將達到1000億kWh,減碳4200萬噸。
在微電網(wǎng)方面,特來電充電網(wǎng)已實現(xiàn)接入分布式光伏裝機容量6MW,消納綠電近4億kWh,參與系統(tǒng)調(diào)峰輔助服務近200萬kWh。面向2030年,特來電將有效利用充電網(wǎng)資源,預計可集成分布式光伏等新能源裝機能力達到5GW,結(jié)合開放的電力交易,預計可實現(xiàn)大部分充新能源電或低谷電,有效降低全社會交通運輸成本,根據(jù)現(xiàn)有調(diào)峰數(shù)據(jù)預測,每年可參與調(diào)峰輔助服務的電量超過50億kWh以上。
在儲能網(wǎng)方面,截止目前,特來電充電網(wǎng)理論上具備提供超過1GW的可調(diào)負荷。基于特來電發(fā)展戰(zhàn)略,到2030年,充電網(wǎng)可提供超過15GW的可調(diào)負荷和每年超過50億kWh的儲能潛力,可梯次利用超過10GWh的退役動力電池。
為了給“增值”上一道保護網(wǎng),自2015年開始,特來電還利用充電網(wǎng)體系,創(chuàng)新性地打通車輛BMS和充電樁CMS,通過大數(shù)據(jù)將防護、預警延伸到時間軸和空間軸,系統(tǒng)性建立了基于新能源汽車充電網(wǎng)的在線檢測和大數(shù)據(jù)分析的兩層安全防護技術體系。使得充電過程及安全隱患可監(jiān)視、可預警、可控制、可追溯,利用充電網(wǎng)技術解決了世界性燒車難題。
中國電力企業(yè)聯(lián)合會副秘書長兼標準化管理中心主任劉永東表示,在電力市場的建設過程中,新能源汽車和電網(wǎng)的互動變得越來越重要,前景也越來越廣闊。構建以“充電網(wǎng)、微電網(wǎng)、儲能網(wǎng)”為載體的虛擬電廠,不僅能夠通過新能源汽車實現(xiàn)綠電開發(fā)利用,還能為電力系統(tǒng)提供可靠的支撐和靈活性資源,疊加趨近于零的儲能成本和無限的增值可能,能源“不可能三角”有望被打破。
來源:北極星儲能網(wǎng) 作者:錚錚