2040年增至3亿至4亿辆;500万辆电动汽车夜间同时以10千瓦充电;总负荷将达5000万千瓦
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当前,全球范围内以可再生能源替代化石能源、以电动汽车替代燃油车为核心的能源变革正在推进,构建“源网荷储”一体化的新型电力系统成为电力系统建设的方向。随着新能源汽车保有量迈向亿级规模,电动汽车在作为交通工具之外,也具备成为电力系统调节资源的条件。相关测算显示,到2030年,中国电动汽车保有量将达1.1亿至1.6亿辆,2040年进一步增至3亿至4亿辆。伴随超快充设施普及,集中充电带来的负荷冲击日益凸显:若500万辆电动汽车夜间同时以10千瓦功率充电,总负荷将达5000万千瓦,超出单一城市电网的承载极限。推动充电行为从无序走向有序、进而实现车网互动(V2G),成为破解充电容量瓶颈的路径。
车网互动的本质是将电动汽车从单纯的负荷转化为兼具负荷与电源双重属性的移动储能单元。电动汽车在用电低谷时充电、高峰时向电网反向放电,可用于削减电网峰值负荷,车主也可通过参与电力交易获得收益。以单车电池包70千瓦时计算,利用富余循环次数参与储能交易,全生命周期累计收益可达1.5万至7.5万元。由此,电动汽车从单一的消费品转变为具有资产属性的产品。
针对公众关心的电池寿命与安全问题,研究显示,科学开展车网互动不会加速电池衰减,反而有助于延长电池的日历寿命。当前车用磷酸铁锂电池在容量衰减至70%前,可完成约3000次满充满放循环,而家用车在10至15年使用期内仅消耗约500次循环,存在大量富余。通过双向脉冲等技术,可使锂分布更均匀、抑制析锂,改善快充与低温性能。车网互动还使电池更多处于半电状态,避免满电长期停放对日历寿命的损害,在精确识别风险因素的前提下,可防范安全事故。
在应用推广上,车网互动已形成三类典型场景:一是园区场景,将车载电池与光伏、储能设施协同运行;二是交通场景,通过光储充一体化及重卡换电电池为乘用车充电,减轻对大电网的冲击;三是建筑场景,打造“房—车—网”一体化系统,实现建筑用能与车网互动的综合管理。
在储能布局方面,中国城市以高层建筑为主,家庭安装固定式储能条件有限,利用地下车库中的电动汽车进行储能更具现实可行性。按照《新型电力系统建设“十五五”规划》,到2030年,车网互动聚合可调充电规模达到5000万千瓦。测算显示,到2040年,随着固定式储能增速放缓,车网互动储能容量或超过40亿千瓦时;到2050年,3.5亿辆电动汽车的车载电池总容量将达250亿千瓦时,在应急情况下可满足全国一天的用电需求。
今后5年是车网互动产业的启动期。随着技术标准完善、市场机制健全和商业模式成熟,上亿辆电动汽车将汇聚成电网的移动充电资源,为新能源发展提供支撑。