讓充電的新能源汽車化身電網(wǎng)穩(wěn)定利器

新能源汽車充電的現(xiàn)狀

今天，大多數(shù)新能源汽車是通過現(xiàn)有電源充電的，這些電源中有不少仍在使用不可再生能源 (例如電網(wǎng)電源) 。為了維持碳中和或碳負(fù)值狀態(tài)，應(yīng)對氣候變化的嚴(yán)重影響，政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 在其第六次評估報告中強烈建議采用可再生能源。如果將充電基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂每稍偕茉?(太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水電) ，這些能源的可用性和可靠性會自然地存在一些不足，但新能源汽車依然是交通應(yīng)用實現(xiàn)碳減排的重要途徑。因此，業(yè)界必須為下面幾個問題給出解答：

太陽能發(fā)電如何應(yīng)對夜間或陰天？

風(fēng)電如何應(yīng)對刮風(fēng)不規(guī)律或風(fēng)力不夠強的情況？

將可再生能源轉(zhuǎn)化為電能的過程是否能完全消除碳排放？

要解答這些關(guān)鍵問題，就必須分析當(dāng)前電網(wǎng)電力的獲取方式，以及為新能源汽車充電所需的條件。

全球電力來源

在不同地區(qū)，主干電網(wǎng)的電力來源存在很大的差異；即便在特定的地理區(qū)域內(nèi)，相鄰地區(qū)的電力來源也可能會有區(qū)別。圖1所示為1985年以來全球電力生產(chǎn)方式的變化，從中我們可以看出：

煤炭仍然在全球范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位，但已經(jīng)出現(xiàn)下降趨勢

天然氣位居第二，自2010年以來呈增長態(tài)勢，目前維持在平穩(wěn)狀態(tài)

可再生能源所占比例不大，但表現(xiàn)出了明顯的增長趨勢，風(fēng)能和太陽能自2010年起迅速增長

2020年，全球電力來源占比如下：

煤炭：34%

天然氣：23%

水電和其他可再生能源：19%

核能：10%

風(fēng)能：7%

石油：4%

太陽能：3%

隨著全球能源需求從2020年的80TWh繼續(xù)上升到2030年的525至860TWh，提高可再生能源占比便成為一件非常必要的事情。人口增長和電氣化運動正在推動這一趨勢。然而，電力需求增加的另一個關(guān)鍵因素，源自于氣候變化的壓力?，F(xiàn)階段，全球近2/3的電力依然來自于化石燃料，我們必須減少對化石燃料的依賴，并轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂脤夂蚋押玫目稍偕茉础?/p>

然而，這種急劇增長的電氣化趨勢會對電網(wǎng)造成巨大壓力，因為充電高峰期的電網(wǎng)負(fù)荷會變得更大，可再生能源的存儲也會面臨更大的挑戰(zhàn)。要緩解需求激增對充電基礎(chǔ)設(shè)施的影響，技術(shù)創(chuàng)新是一劑良方，而汽車對電網(wǎng) (V2G) 技術(shù)就是這些創(chuàng)新中的一員，它讓電能可以在電網(wǎng)和新能源汽車之間雙向流動。

V2G簡介

當(dāng)V2G技術(shù)得到采用后，電網(wǎng)就好似配備了許多移動充電寶，將儲能的工作從發(fā)電站中分散開，形成一種類似于邊緣計算的格局。這項技術(shù)可以將路上的每輛新能源汽車攜帶的電力利用起來，在需要時靈活地將電力送回電網(wǎng)中，而且通過離網(wǎng)充電獲得的電力也可以利用起來；也就是說，V2G開啟了電網(wǎng)和車輛間的雙向能量傳輸。V2G之所以能夠運作，是因為相當(dāng)數(shù)量的消費者只使用了電池容量的一小部分；這種方法可以優(yōu)化電池利用率，讓相同的組件可以產(chǎn)生更多效益。

V2G優(yōu)化了電力的生產(chǎn)、使用和運輸方式。汽車電池將與遠(yuǎn)程儲能解決方案聯(lián)網(wǎng)，在用電高峰期提高對電網(wǎng)的電力輸送，并在汽車充電時 (夜間或用電低谷期) 優(yōu)化供電。V2G還可以提供有關(guān)車主能源使用習(xí)慣的數(shù)據(jù)，鼓勵他們通過優(yōu)化自己的行為來更積極地管理能源使用，降低出行成本；同時，車主還可以將電力賣給電網(wǎng)，從而獲得一種新的收入來源。降低新能源汽車的總擁有成本，正是提高其全球采用率的基本市場驅(qū)動力之一。

此外，從V2G產(chǎn)生的電力數(shù)據(jù)中，我們還可以得知車輛何時使用、何時產(chǎn)生電力，這也有助于公用事業(yè)部門根據(jù)需求和消費者行為的趨勢來優(yōu)化能源生產(chǎn)，降低能源供應(yīng)商和消費者的成本。

V2G還能提供一項社會效益：它可以向原本沒有遠(yuǎn)程儲能設(shè)施的地方提供這樣的能力。將車輛的用電情況與電網(wǎng)連接起來，所產(chǎn)生的最大優(yōu)勢，就在于能夠在車輛和電網(wǎng)之間根據(jù)需要對電力進行儲存、調(diào)節(jié)和供應(yīng)。

太陽能綠色新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施

綠色電動車充電使用太陽能電池板，讓光子激發(fā)電子，產(chǎn)生電流流向車輛并充滿電池的充電容量，其中向電網(wǎng)或家庭供電的基礎(chǔ)設(shè)施就是用戶的家用新能源汽車充電器。將能量從電網(wǎng)輸送到電池的電路，同樣可以用來將電池中的多余能量輸回電網(wǎng)，并以市場價或協(xié)商價格獲得收入。用電需求和能源可用性決定了能源是從電網(wǎng)中獲取，還是回饋給電網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)提供了一種按需提供能源的方式，同時可以將多余的能源保存起來供日后使用。

對于間歇性的太陽能發(fā)電，要使電力供應(yīng)能力保持平穩(wěn)以便按需使用，一種自然的方式就是將其與電池儲能結(jié)合起來。當(dāng)電池充滿電后，就可以根據(jù)需要在任何地方使用這些能源，無論是在車上還是在家里。V2G解決了可再生能源的存儲難題，這是提高可再生能源使用率的過程中所剩的主要挑戰(zhàn)之一。

還有哪些挑戰(zhàn)會影響可再生能源的使用率？

電力的優(yōu)勢之一在于它的高效率。它將電池的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，消除了產(chǎn)生碳排放的熱能中間環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)存在30%的效率損失。隨著電力需求激增，V2G確實可以緩解可再生能源的不穩(wěn)定性以及電網(wǎng)所承受的壓力，但這項技術(shù)在得到廣泛采用之前仍有一些挑戰(zhàn)需要克服。

目前，車用直流充電正迎來發(fā)展機遇，因而需要有適當(dāng)大小的轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來進行能量傳輸。雖然現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率高達95%的交流-直流轉(zhuǎn)換器，但許多此類產(chǎn)品依然只能實現(xiàn)80%-90%的效率。因此，業(yè)界有必要根據(jù)新能源汽車的電池容量來定制電源轉(zhuǎn)換器，并且努力提高轉(zhuǎn)換效率，從而直接增加電力輸出。

結(jié)語和要點提煉

由可再生能源驅(qū)動的新能源汽車，可以通過V2G技術(shù)為可再生能源電網(wǎng)的調(diào)節(jié)發(fā)揮巨大作用。這種方法可以在綠色的太陽能可用時充滿新能源汽車的電池容量，并根據(jù)需要從電網(wǎng)獲取電力或?qū)㈦娏剌斀o電網(wǎng)。V2G提供了一種靈活的儲能選項，解決了可再生能源應(yīng)用中的一大問題。這項技術(shù)將能源可用性與消費者需求聯(lián)系起來，積極地吸引用戶，并為能源供應(yīng)商和消費者提供高效、經(jīng)濟的方法。

審核編輯：郭婷