《新型电力系统背景下电动汽车海量分布式储能资源的有...
《新型电力系统背景下电动汽车海量分布式储能资源的有效挖掘》8月22-24日，由充换电百人会、中国充电桩网、中国风光储网、联联充电、国家电投&融和元储、充电联盟等单位联合主办，上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022中国国际光储充产业大会&2022中国国际社区充电产业大会，简称：金砖光储充论坛&金砖社区充电论坛在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。
东南大学电气工程 品牌与公共事务中心教授 黄学良出席论坛并发表主题演讲——《新型电力系统背景下电动汽车海量分布式储能资源的有效挖掘》 。
以下为演讲实录：
黄学良：大家上午好！非常感谢主办方的邀请，让我有这个机会跟大家分享一下《新型电力系统背景下电动汽车海量分布式储能资源的有效挖掘》。
第一，背景。
当今社会能源和环境已构成了对社会发展的重大威胁，各个国家纷纷采用了相应的措施，提出了相应的目标。我们国家也提出了很多工作措施，2020年习近平总书记提出了“双碳”目标。2021年习近平总书记也提出了建设以新能源为主体的新型电力系统这样的要求，在这样的大背景下，我们发现电源的清洁化、能源消费的清洁化已经成为趋势。
今年6月底，保有量数量突破了一千万辆，充电设置也达到了将近400万台。预期到今年年底新增新能源汽车可能能达到600万辆，所以电动汽车的发展势头非常迅猛。在这样的背景下，新能源也好，电动汽车也好，构成了新型电力系统关键的元素。
新型电力系统到底和传统的电力系统有哪些区别？新型的电力系统和传统电力系统主要有六大方面的区别：
一，从系统构成角度看，新能源发电，包括电力电子设备、柔性负荷像电动汽车就是典型的柔性负荷，占比会有很大的提升，对于源侧、网侧、荷侧产生深层次影响。
二，电力电量平衡也会发生很深刻的变化。
三，对电网调控模式也会发生很大变化。
四，对电力系统的稳定。
五，电力系统故障演化的规律
六，电力市场。
以上每个变化都和源侧的新能源和荷侧的大量接入有关系。我们发现，在这样的背景下，传统的源随荷动的确定性电力电量平衡优化决策方式必定要向计及源荷不确定性、源网荷储互动的电力电量平衡优化决策方式转变。在这样的背景下，荷侧的因素会越来越重要，越来越突出。
从电力负荷来说太多了，各种负荷，传统就有大量的负荷，新的负荷今天的主题电动汽车也是一种新型的负荷。电动汽车的负荷和其他负荷在这样的背景下，是不是具有同等地位呢？我认为地位是不一样的。我这里列举了几个理由，在这样的背景下，电动汽车作为一种负荷相对其他负荷，它有一些优势。最主要的优势是，电动汽车从一开始发展起步的时候，基本信息都是具备的。源网荷储，荷要参与电网互动，首先一个基本前提除了能量互动，信息一定要互动。信息互动的基础，电动汽车目前都是具备的，不像其他的负荷，当然电动汽车还有其他的优势，比如充换电基础设施、应用平台，目前的产业处于发展之中，不像其他的荷都已经非常成熟了。既然在发展中，我们就很容易按照适合互动的方向规划和建设。
我们得出一个结论，与其他负荷相比，电动汽车具有更大的参与电网源网荷储互动的优势。这就是和其他负荷不一样的地方。
电网、新能源网、交通网构成了智慧能源交通网。在这样的场景下，我们提出这样一个问题，电动汽车作为全社会最大规模的分布式储能，灵活性调节资源，它到底和电网的互动潜力有多大？能否为电网提供各种各样的调峰等等辅助服务，怎么提供辅助服务？为全社会来说，能否提供帮助消纳新能源？我们有必要探讨一下这些问题。
第二，潜力与特点。
下面看一下电动汽车到底和电网之间到底有多大的互动潜力。如图，我们这个数据是按照2030年的电动汽车的预测数据进行分析的。2020年电动汽车包括出租车、私家车、公务车、公交车等等类型，这是新能源汽车技术路线图2.0版里面已经给出了这几种典型。数量也是按照技术路线图2.0里面给出的。这里面充电模式和日平均互动在线率是我们自己的思考。比如私家车快充占比估计是15%，慢充占比达到85%，这个也不是某个权威组织的数字，是我们团队自己的估计。我们估计的时候，充分地参考了技术路线图2.0关于慢充电能的预测。里面非常明确，慢充电能总量将超过80%以上，因为我本人也参与了电动汽车技术路线图2.0关于充换电基础设施那部分的撰写关于慢充电85%的明确判断，所以我对占比做了这样一个估计。
我们通过这个数据可以非常明显地看出，电动汽车和电网互动最大的潜力在于私家车。但是从数量上来说，从在线率来说要远远少于私家车，我在这边再次跟大家强调一下，我认为新能源汽车和电网互动的最大潜力在私家车。
这是我们评估的以2030年为例，8000万辆电动汽车和电网互动的潜力评估数据，这是一个关于调峰能力的评估数据。首先我想说明一下在理想情况下，我们认为互动的各个环节都做得非常好，技术上面做得非常好，在这个情况下面我们得出一个数据。
第二，我们从两个层面。
（1）从需求侧层面；
（2）从供给侧层面。
我们分别做了评估。我们发现上面一条曲线和下面黑颜色的曲线比较接近，最终我们取得数据就取蓝颜色的数据，取了一个平均。蓝颜色的数据就是我们得到的调峰能力的评价数据，这里面我说明一下，如果只充电，代表充电的曲线；下面蓝颜色的曲线是假设电动汽车能够放电，相当于有一个放电相关的能力。
总的来说，到2030年它的调峰能力平均每小时可以有亿千瓦级。我们吸收电量是5.6亿，释放电量4.7亿。同样，调频的能力也做了评估，平均每5分钟最多可以提供7.5亿向下调频容量，4.8亿向上调频容量。
大家可能只是一个数量概念，你可能没有相对的概念，如果没有相对概念，大家不妨看一下我的PPT右上角。2030年的时候，整个电网的平均发电功率也就10亿千瓦，电动汽车8000万辆和电网的交互能力也是亿千瓦级了。我们这边的数据5.6、4.8、7.5等等，准不准确？我不敢说，这是我们定量评估的结果。我也看过其他的文章，包括电网公司相关的一些文献，一般都认为是亿千瓦级，也就是这个数量级是不会有问题的，这是一个海量的全社会最大的分布式灵活资源。
这里面还有备用能力的评估，右边的图当电动汽车大规模发展以后，对电网实际四是分散加峰的问题，怎么解决这个问题？有序充电是一个解决办法。双向有序是充电有序、放电有序，那个会得到更好的（办法），对电网的冲击更小。右边的图反应的就是这样的情况（如图）。
第三，电动汽车与电网互动到底有哪些作用
电动汽车与电网互动主要解决几个问题：
1、解决充电问题，满足用户需求。
2、发挥其作用。通过互动首先要解决能充电，不光要能充电，还要更容易充电，要降低用户的充电成本“廉充电”，最主要还是解决充电的问题，能充电、易充电、廉充电。
3、在解决充电问题上，电动汽车本身是负荷，它有消耗，有消耗以外同时还有储能，它不仅仅是是储能，它是最大的分布式储能资源怎么发挥它的作用？就是资源利用。
这个资源利用有两个层面：
（1）电网发挥辅助服务；
（2）为社会消纳新能源。
这是我对电动汽车电网互动的作用思考，这个观点我在去年青岛国家第一届创新基础设施充电大会上谈过这个观点，今天再次分享一下。
充电的问题大家比较容易理解，我这边不再重复。如果对电网提供辅助服务的角度，我这边梳理了一些。比如说，它能够参与电网调峰、参与电网调压、调频、阻塞管理、新能源消纳，包括可以提供电能备用。这里面有的大家比较容易理解，如果有电力系统同志在这边比较容易，如果不是搞电力系统的话，有的不一定能够理解。
包括每一个辅助服务的预期效果是什么样的？我这边给大家列举一下，内容比较多，时间有限，我不展开了。
后面也是我们团队自己对各个辅助服务关于某个场景的仿真结果，这是关于调峰业务的仿真结果；
这是电动汽车参与阻塞管理的仿真结果；
这是电动汽车参与电压治理的仿真结果；
这是电动汽车作为一个分布式储能助力消纳新能源的仿真结果。从仿真结果来看，效果是非常好的，这是我们以2030年为例，某一个具体日24小时之内，它的“典型日”能够多消纳多少的新能源，应该说效果非常明显。（如图）
图上这是某一日的，如果我们把数据做一个统计。还是按照2030年这样的场景，从无序充电、有序充电、双向互动，从这三个角度分析一下电动汽车到底对新能源消纳有多大作用。我们做定量分析的时候，没有考虑常规储能的作用。因为常规储能也在发展之中，常规储能把这个因素暂时没考虑，我们只考虑了电动汽车的灵活性柔性负荷的作用，作为一个分布式储能的作用也考虑进去了。我们认为电动汽车既是无序充电，无序充电也会消纳新能源，因为电里面本身就有新能源，你即使不去调控它，也会有消纳，我们估计是700亿，8000万辆的时候假设全部无序充电，它会消纳700亿；
假设做有序充电，有序充电以后是两部分。一部分是本身增加了新能源用电；第二，因为它的储能作用，它可以协同增加其它负荷新能源的消纳，加起来是3000亿。大家注意一下，无序是700亿，有序的时候增加了2300亿，如果双向互动的话，一下子可以增加到7000亿，这个效果是非常明显的。
这边是关于电动汽车的分布式储能和其他储能对比的图（如图）。
结论：规模化电动汽车以后既具有能量型的和功率型的储能优势，它具有广阔的应用前景。
第四，电动汽车与电网、新能源融合的技术架构
电动汽车和电网互动既然作用那么大，它的基础架构应该是什么样的？我们这边不妨跟大家稍微探讨一下。
这是第一阶段的技术架构，就是为了满足电动汽车充电需求的。在这个过程中，电动汽车发展各种各样的问题暴露了，暴露以后怎么办？我们认为需要做有序充电。而且这个阶段往往是自治情况下的有序充电，还达不到和电网进行互动，所以我们叫做“被动的有序充电”，这是第二阶段。
第三个阶段，电网接入进来了，它可以更大范围的有序充电，而且这个时候我们就会第三阶段，我们叫“主动有序”，这个主动有序从电网层面往往是按照需求响应的方式。
图里面可以看得很清楚（如图），第三个阶段我们认为还有另外一个方式，就是基于主动调控的有序充电。
最后一个阶段，基于主动调控的双向电能互动。
某一个行业、某一方面无法完成这么大的系统，需要各方协同才能把这么大的事情做完，这是关于技术架构的观点。
这里面我讲到从电网的角度，第一阶段可能是以需求响应的方式去参与有序充电，后面更多地用主动调峰的方式参与电动汽车电网的互动，这两个是不一样的。今天电力系统的同志不多，我这边就不展开了。
企业需求响应比较多一点，我们从主动调峰角度，梳理了一些想法，时间有限，我先放一边了。
最后我要对电动汽车和电网互动成效做一个展望。我们梳理了一个发展趋势，总的来说，我们认为互动主体多元化、能量流动单向双向并存、本地互动与广域互动并存。昨天讨论的“光储充”属于本地互动，大量通过电网接入以后，可以实现广义的互动。同时，能源形式多样化、互动场景多样化。
刚才讲了四个阶段，我们对每个阶段聚焦的问题或者要解决什么痛点问题，它的特点是什么？我们做了梳理。现在正处于第一阶段和第二阶段，我认为是发展之中。
第二阶段要聚焦什么问题？我认为要解决充电问题。第二阶段的特点主要是电动汽车与运营商之间的就地互动为主，这时候能量是单向的，信息是双向的。
第三阶段也是有序充电，这时候电网深度接入了，而且电网接入以后，不光能够实现本地的互动，也能够实现广义的互动。这个时候能量是单向的，信息也是双向的。
在这三个阶段基础上，最后就会达到智能双向充换电阶段，而且我觉得只要核心工作把前面三个阶段的工作做完了，后面可以非常顺利过渡到第四个阶段。
第四个阶段是很多人讲的V2G阶段，做好有序充电是非常关键的，它整个技术路线、技术架构差不多，比如你这个桩只是单向充电，你换一个桩它能双向的，你这个平台只是单向充电，你换个平台加点功能就是双向，整个架构核心技术差别不大。所以，从产业角度、技术角度，我觉得还是循序渐进推进这个工作，会更有利于产业发展。
这是关于整个技术路线图，从各个阶段、理论研究、标准制定的设想，这个图我在去年的会议上也讲过了。
第五，电动汽车与电网互动成效展望
我们通过这样的工作，要达到什么样的目标或者展望？借用一下技术路线图2.0里面，关于2025、2030、2035年总体目标、应用领域、关键指标，这个表是我参与写的，我这边列了一下，供大家参考（如图）。
总结：
1、EV是新型电力系统背景下源网荷储互动的主力军之一；
2、EV储能是全社会最大的分布式储能资源；
3、V2G技术是发挥EV分布式资源作用的核心技术；
4、借助V2G技术，可以满足用户充电需求，也可以发挥调峰调频等电网辅助服务作用，有利于新能源消纳；
5、EV分布式储能资源唤醒，需要各方协同努力。
我们要积极推动电动汽车与电网互动工作，让电动汽车真正成为新能源汽车。这个观点我在很多场合讲过了，很多把新能源汽车、电动汽车混为一谈。我认为电动汽车不是天然的新能源汽车，为什么电动汽车叫做新能源汽车？我认为要满足两个条件：
（1）本身用电量里面要有足够多的新能源；
（2）电动汽车作为储能，要协同其他的负荷来消纳更多的新能源。
满足这两个条件，才能叫“新能源汽车”。
谢谢大家！
信息来源：网易汽车 注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅
2022.08.22
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