一、电动汽车与电网之间关系的现在

目前天然气出租车的持续里程基本上150公里,在许多城市已经普及多年。其成功经验基本是两点:一是加气站布局基本合理,能满足出租车运营里程半径的要求,二是加气体的过程比较短,10分钟基本可以完成。而目前的电动出租车持续里程已经超过200公里,却推广不起来,与天然气出租车相比,一是充电站布局不到位,二是充电时间过长。目前电动汽车推广应用的瓶颈已经前移到了充电站环节。于是提出换电模式,有被人们提起,而换电要解决的是,车载电能补充过程过长的问题,同样面临站点布局合理性的问题。

电动汽车与电网之间关系的现在是:电网单向给电动汽车补充电能,基本方式有2种模式,一是电网给电动汽车充电,目前充电模式处于主导地位;二是电网给电池充电到位,给电动汽车换电。

二、电动汽车与电网之间关系的未来

到2030年,中国电动汽车将实现8000万辆,未来电动汽车的车载电池可能作为智能电网中的移动储能单元,在电网高峰负荷时段向电网传输电能,而在电网非高峰负荷时段电网又向其充电。于是未来电动汽车与电网之间关系一定是互动的关系,即车电互联模式(vehicle to grid,简称V2G。V2G的概念最初是由美国能源专家Amory B Lovins于1995年提出的,随后美国特拉华大学(University of Delaware)的Willett Kempton研究团队对其做了进一步发展与实验论证,并在2007年10月成功将一辆电动汽车接入电网并接受调度命令。一位科学家提出慨念,一位科学家进行了实践,为后来者提供研究样本。

三、电动汽车与电网互动模式的优势

V2G模式具有以下优势:

①能为车主提供额外的收入。这个模式能为车主抵消购买电动汽车的部分花费,为免费使用汽车,提供了可行性。电动汽车不再仅是代步打的工具,而是可以赚钱的手段。

②电动车电池可以为电网提供辅助服务。作为电网的缓冲,如调峰或调频,增加电网稳定性和可靠性,可以降低电力系统运营成本;

③可以提供临时性电源,比如抗震救灾时能力。汽车到了现场,就有电源了,尤其为通信设备提供电源,其优势更为明显。

三、电动汽车与电网互动的基本路线及技术方案

电动汽车与电网互动,目前不积极的一方是电网。电网公司为了控制电池,则倾向于以换电为主,解决推动更换电池的方式,其主要理由是,可以节省大量的充电等候时间。

但是这种模式要求电池和电动汽车的高度标准化,不适合汽车商业市场的竞争规律,也不符合人们的汽车消费习惯,汽车企业更愿意采用充电模式。中国汽车工程学会提出的电动汽车与电网互动推进的基本路线(见图1),预测到了2023年 中国电动汽车与电网互动就会启动,主要是乘用车、公交车和出租车。这个图看出来,当电动车汽车到一定规模以后,一定要求,电动汽车与电网互动起来,这是基本发展趋势。显然,支撑电动汽车与电网互动的技术一定是充电技术,而不是换电技术,即使是出租车行业,如果要参与电动汽车与电网互动,必须推行充电模式。也就是说,充电技术模式和换电模式的比较,到了一定规模以后,大家就会停止讨论了。

图1 电动汽车与电网互动的基本路线图  

四、未来电动汽车与电网互动模式

8000万辆电动汽车通过充电器(桩)直接接入电网,进行快速充电时,无疑会造成电网的巨大扰动,电网没有能力与电动汽车互动的。未来电动汽车与电网互动模式,一定是建立类似加油站的分布式能量站,安装低成本的、长寿命的兆瓦级储能电池。第一,他可以可从电网充电储存电量后,给电动汽车快速充电;第二,电动汽车的充电方式由用户自己选择,可以选择在能量站快充,也可以选择在停车场或家庭车库进行慢充。第三,能量站还能够与电网互动,用于电力调峰或调频;第四,电动汽车可以移动组成供电网络,弥补电网能力的不足。

结论:开发低成本、长寿命的新型储能电池和可以安全快速充电的新型动力电池是实现未来电动汽车与电网互动的两大关键技术。