中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
原中國電力科學研究院科技部總工程師、教授級高工張祖平在“直流配電與儲能專場”，發(fā)表了題為“大容量直流充電樁集群的調(diào)峰研究”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
張祖平：大家早上好！我為什么選擇這個題目呢？因為我認為電動汽車今后是一個非常大的增長點，電動汽車也很多特性，特別是直流充電樁，它的容量可能占了我們今后負荷的一個很大的比例，我估計也可能再過10年或者20年，咱們至少在城市范圍內(nèi)，它要能占到50%以上的負荷，因此調(diào)峰的問題就很突出。實際上咱們的調(diào)峰電力系統(tǒng)是分層的，哪一個層級都需要調(diào)峰。
今天匯報的內(nèi)容主要包括這么幾個方面，一是我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，我會把國家在新能源汽車方面的一些變化的東西給大家展示一下。第二是純電動乘用車電氣參數(shù)及對電網(wǎng)的影響，第三是電力系統(tǒng)運行的特點及其調(diào)峰需求，第四是利用電動車充電的集群控制功能來進行調(diào)峰，也就是配電層級的調(diào)峰，最后有一個結(jié)束語。
我國的新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀，近十多年來，我國新能源汽車的發(fā)展，總量已經(jīng)穩(wěn)居世界第一位，到2017年全國新能源汽車的保有量已經(jīng)達到了153萬輛，占汽車保有量的0.7%，2017年我國的汽車產(chǎn)量是2900多萬輛，其中新能源分別達到了79萬輛和77萬輛，新能源汽車占汽車銷售總量的2.69%。
新能源汽車的發(fā)展預(yù)測，根據(jù)國家能源局和發(fā)改委的相關(guān)資料，到2018年新能源汽車大概在105到120萬輛，到2020年，新能源汽車市場的份額占當年的7%，這個步子還是邁得很快的，到2025年，新能源汽車的產(chǎn)量預(yù)計達到700萬輛，市場份額大概占20%。隨著保有量的增加，在新建小區(qū)同步規(guī)劃新能源汽車的充電樁，這個配套設(shè)施從發(fā)改委、能源局都給了很多政策，轎車電動化越來越得到消費者的接納。
純電動汽車的百公里耗電量大概15到25千瓦時，由于百公里大概在20千瓦時左右，新能源電池的容量也是逐步提高的，現(xiàn)在的續(xù)航歷程已經(jīng)從100多公里，最新型的汽車已經(jīng)達到了500多公里，它的電池容量也從過去的20到40千瓦時提升到了80到100千瓦時。咱們國內(nèi)目前汽車的容量基本上在四五十千瓦時。我認為今后電池容量提升到100到200千瓦時是能看得見的趨勢，這么大的容量對充電設(shè)施的容量也提出了更高的要求。我們知道交流的充電樁的功率大概在3—5千瓦，現(xiàn)在也發(fā)展到了10—40千瓦，這跟汽車的進步也是同步的。交流充電樁畢竟功率比較小，因為它只是提供一個電源。直流充電樁的充電功率最大的已經(jīng)做到了500千瓦級甚至更高，電壓也是逐步提高的，從220V到380V，現(xiàn)在到直流的750V。這都使得配電網(wǎng)的改造工作面臨極大的挑戰(zhàn)。我以前一直是做大電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)規(guī)劃，我們要考慮這么多的充電功率加入到我們的配電網(wǎng)，我們的電網(wǎng)應(yīng)該怎么進行改造。
下面把交流充電樁、直流充電樁的狀況簡單介紹一下。交流充電樁是慢充，它只是提供電力供應(yīng)，它是為電動汽車里面的一個車載的小功率的直流充電機提供交流電源。既然是車載，它的功率就大不了。交流充電樁目前有7千瓦、10千瓦、22千瓦、40千瓦等功率，充電速度比較慢，要幾個小時甚至十幾個小時，我看有的資料，甚至要30多個小時才能把它充滿。不但充的時間長，而且它的充電功率是不可調(diào)的，它的主要邏輯模塊就是像右邊那個圖一樣（見PPT）。
直流充電樁和交流充電樁的區(qū)別在于，它配置了一個大功率的非車載充電機，由若干充電模塊組成，可直接為電動汽車動力電池充電，因此它的充電功率大，而了充電時間短，它也叫快充，由于你的充電模塊是拼接的，它的充電功率也是可調(diào)的。（見PPT）下面是一個示意圖，這邊是我們的電網(wǎng)，上面的是交流充電樁，就是一個掛在墻上的充電樁，下面是一個直流充電樁，這兩個路徑走哪個都可以，交流的就慢一點，直流的快一點，藍色的那一塊就是電動汽車，交流充電樁是通過車載沖電氣給到高壓配電盒，然后到電池。直流充電樁直接到了電池，它的充電機是在直流充電樁里面。
直流充電樁也叫快充，它的充電模塊是以15千瓦為主，30千瓦充電模塊的需求也變得越來越迫切，主要是鋰電池容量越來越大。由于它是組合起來的，而且它是通過電力電子可以隨意組合，調(diào)整你的充電功率，這些特性都為我們的調(diào)峰提供了一個非常好的特性。
充電樁對電網(wǎng)的影響。咱們現(xiàn)在的新能源汽車保有量還不足以達到調(diào)峰的效果，電動汽車只有達到一定比例，才有有序充電的模式，才能避免配電設(shè)備過載而對電網(wǎng)安全造成不利的影響。如果說新能源汽車多了，充電樁容量大了，才會對電網(wǎng)有影響，咱們的電網(wǎng)承受能力還是很強的。
下面再簡單介紹一下電力系統(tǒng)運行的特點。電力系統(tǒng)是最大的人造系統(tǒng)，它和其它的能源不一樣，不太能儲存，它是在同一瞬間完成發(fā)、輸、配、用的。電力生產(chǎn)和消費的整體性、同時性和隨機性是電力生產(chǎn)最突出的特征，當然咱們可以用儲能技術(shù)把同時性弱化，但是咱們所有的儲能加起來和整個電力系統(tǒng)的規(guī)模相比，它還不是一個數(shù)量級的，整體性就說明所有的設(shè)備都要參與，同時性就是發(fā)、輸、配、用同時進行。隨機性是什么意思呢？因為這是一個最大的人造系統(tǒng)，負荷變化、設(shè)備異常、突發(fā)干擾等，都會使得我們的電網(wǎng)或者用電線隨時發(fā)生一些變化，因此要進行監(jiān)控、跟蹤等等，來保證我們的電網(wǎng)的安全運行。
電力系統(tǒng)為什么需要調(diào)峰？這跟我們的電力系統(tǒng)的負荷曲線是密切相關(guān)的。大家知道我們的生產(chǎn)生活的用電規(guī)律，它有一個周期性的特點，比如說白天生產(chǎn)的用電增加，到晚上民用的用電增加，到后半夜大都休息了，生產(chǎn)也暫停了，這時候是一個低谷，有峰有谷，電力系統(tǒng)負荷自然的峰谷差大概在30%到50%甚至更高，但是也有一些工業(yè)用電是比較平緩的，比如說大型機房的服務(wù)器，石化企業(yè)等等，這些是連續(xù)生產(chǎn)的，但是那些畢竟是少數(shù)，絕大部分是高高低低波動的，這就是電力系統(tǒng)的特征。如果我們不調(diào)峰，給電網(wǎng)造成的壓力是很大的，因為我們電網(wǎng)設(shè)備的容量要把最高的負荷覆蓋住，如果你能把峰削掉，就可以減緩我們的設(shè)備投資的壓力。
調(diào)峰目標是通過技術(shù)手段對符合曲線進行削峰填谷，使電網(wǎng)達到安全可控、經(jīng)濟運行的目的?？傮w來說一是整體要平衡，二是分區(qū)要平衡，三是分層要平衡，整體平衡的技術(shù)手段，我們是通過日調(diào)度，比如說抽水蓄能，它的調(diào)峰能達到數(shù)千萬千瓦級。還有就是分區(qū)，比如說粵東地區(qū)、粵西地區(qū)等等，你只有分區(qū)平衡，才能減少聯(lián)線潮流的串動。
這是我去年到惠州那個抽水蓄能電站拍的照片，這是他們的主控室，有8臺機，中間那個是它的上庫，后面一個是它的大的轉(zhuǎn)子，最后一個是機房，這也是國內(nèi)一個比較大的抽水蓄能電站。
分層就是有超高壓層、配電網(wǎng)層。上面如果調(diào)得多了，對下面也是有幫助的，下面有一定的調(diào)峰手段，不但對各個局部是有好處的，對上級調(diào)峰的壓力也可以降低。
充電樁的調(diào)峰能力。電動汽車有一個非常好的特點，它的充電過程具有隨時可中斷性，我在充電的過程中給它斷一下電沒關(guān)系，因此它非常適合給電網(wǎng)調(diào)峰，它可以靈活控制總體的充電功率。我們現(xiàn)在單一的直流充電樁達到了百千瓦以上，如果是若干集群（幾千千瓦），對一個配電網(wǎng)調(diào)峰是非常好的有效的調(diào)節(jié)工具。因此充電樁今后的發(fā)展就是有序充電，它對咱們整體的控制系統(tǒng)都提出了很高的要求，這也是一個從事自動控制行業(yè)的增長點。
充電樁的調(diào)峰策略，參與調(diào)峰的充電樁應(yīng)該是以削峰為主、填谷為輔。我這里說的填谷，實際上我不希望填補，主要是為了削峰。小功率交流樁不建議參與調(diào)峰，因為它本身不可控，而且就它那點電量，不足以使我們把峰調(diào)下來。大功率直流充電樁，而且是比較多的充電樁，才可以參與調(diào)峰。
充電樁的調(diào)峰控制模式，一是集中控制，我們不能讓電動車剛充電就把它調(diào)整，如果當它的充電量大于80%了，可以優(yōu)先調(diào)減它的充電功率，對于已充電大于50%的可以考慮適當調(diào)節(jié)。如果對于已充電量小于50%，也就是說它電池里沒什么電的，一般來說，除非確有必要，暫不要調(diào)整。二是分散控制，不同的配電變壓器，不同的饋線，不管是怎么充，不應(yīng)該引起相應(yīng)的配電變壓器和中壓饋線過載。
另外一個是不建議利用動力電池返送調(diào)峰。我現(xiàn)在看到好多文章說V2G，實際上我在參加一些國際會議的時候也跟國際上的一些專家交流，他們也不建議電池返送，因為電池本身很昂貴，它的充電次數(shù)是有限的，我只要減少給你的充電功率就可以了。另外就是要加強配電網(wǎng)建設(shè)，提高配電網(wǎng)自身的供電能力。
最后是一個結(jié)束語，單一直流蟲連樁額定功率大（可達百千瓦級），且充電功率可實現(xiàn)平滑調(diào)節(jié)，它不僅僅是模塊并列可以采用，而且它本身也是可以調(diào)節(jié)的，它如果在配電網(wǎng)負荷中的占比達到一定的規(guī)模（一般至少要30%到50%），在集群控制模式下，更加適合參與配電網(wǎng)層的調(diào)峰，可為配電網(wǎng)的安全運行提供有效的手段。
謝謝大家。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
