充电论坛：夏彦辉《光储充换检一体化电站关键技术》

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。



阳光电源股份有限公司 南京研究所所长 夏彦辉出席论坛并发表主题演讲——《光储充换检一体化电站关键技术》 。

以下为演讲实录：

夏彦辉：大家好！阳光电源在光伏和储能领域都有不错的业绩和市场占有率。在充电桩领域在深圳有一个专门的子公司，所以我们在“光储充”一体化电站里面，核心的“光储充”设备都是自产的。所以我们在这个领域有自己独特的见解。

昨天开闭门会的时候，产业界的各位领导都在吐槽“光储充”电站还没有经济性，甚至有些媒体发给我的采访问题直接提问，对于光储能和充电桩哪一个最优先降本，我们的观点是，不要过分地把精力花在降本上，降本对于行业的伤害蛮大的。

我们评估未来3~5年，这个行业会迎来爆发式的增长。截止到今年6月底，全国纯电动汽车保有量是810万台，预计到2025年也就是三年以后，这个保有量要增长到2300万台。由此可以看到，这个行业的发展后劲。

尤其在没有经济性的情况下，我们更应该沉下心来把精力和时间花费在关键技术的研究上，特别是在一体化电站的经济优化运行上。下面关注一下电站关键性的技术，我的报告分为四部分：分别是起源、初探、挑战和展望。

第一，起源。

政策方面，从国家、省、市三级政府非常支持“光储充”电站一体化建设和商业化运营。

回顾一下发展历程，电动车从出身以来就有两条技术路线，分别是充电，以特斯拉为代表的发展出来的专用品牌的超充站，后来又发展到了标准化充电站，又发展到今天的“光储充”电站。另一条以运营车辆和家庭轿车的换电技术路线，重现了蔚来的品牌换电站。换电过程中又发展出充换间一体化电站。今天直接演化到“光储充换检”五大功能为一体的电站。它的定义是，集可再生资源接入、能量存储、电动汽车充电、电动汽车换电、电动汽车检测服务五大功能于一体。最重要的是要有一个综合管理系统，实现里面的协调优化运行，才能达到它的经济性。它的功能可以协同配网、可再生资源、储能系统、换电系统、充电设施，形成微网智能化场景。它可以消纳新能源，延缓电网增容扩容、充电站建设，以及电动汽车的检测，以及虚拟电厂V2G这些商业模式。如图是一体化电站的结构，包括配电设施、光伏发电系统、储能系统以及充电桩负载和换电电池组。它可以平抑冲击性负荷、减少配电增容费用，促进分布式新能源消纳，实现对电网负荷的削峰填谷，提高电站的运行效益。

二，初探。

我们梳理了三个领域，九大关键技术。分别从规划配置、优化运行、运行控制和运营交易三个层面九大关键技术一一讲解一下。

一，要做好充电站的充电负荷预测，这也是解决目前充电桩的使用率偏低的主要痛点的关键技术，而且对于储能的配置也是一个重要的输入条件。充电站的负荷预测它与传统的变电站负荷预测有很大的区别，它的充电负荷在时间和空间上存在很大的不确定性的特点。从单车的充电站影响因素，到整个站的充电站的影响因素，以下是我们罗列的影响因素。

二，充电负荷预测方面，一个是模型驱动，其次是数据驱动。具体的不再详细叙述，但是未来需要将两大技术路线进行融合，也就是说物理模型和数据联合驱动，提高充电站负荷预测的精度。

三，储能容量优化配置，容量和功率。新电池电芯最近两三年在涨价，特别是从山东到广东沿海省份，这两年峰谷电差价一直在拉大，我们判断在未来几年内储能会迎来爆发式增长。我们提出了双重优化的配置模型，上层解决储能怎么定容的问题，包括一体化电站储能的容量和储能的功率。它的输出作为下层如何使用，就是充放电的输入，它的目标是运行成本的最优，决策的变量是电量储能的充放电曲线，考虑储能在全生命周期的经济性评估。如图是储能容量优化配置的技术路线图以及约束条件，最后输出一个优化方案，包括储能容量、储能功率、储能充放电策略与配网的功率交换，年系统年费支出IRR以及SCR。

四，动力电池梯级利用方面，特别是在换电站领域，可以通过BMS对电池进行检测，对于SOC状态低于80%的电池，可以从电动汽车上推移下来，作为一体化电站里面储能的补充，可以降低电站的投资成本和运营成本。目前动力电池利用的关键技术包括动力电池的性能评估，包括容量的测试，内阻的特性和倍率性能测试。梯级利用技术包括电视筛选和备租技术。在原一体化电站系统的基础上增加电池管理器和梯级利用储能系统。

五，充电桩功率精细化控制。把充电桩当成一种柔性的可调节的负荷，参与电网的需求响应，削峰填谷以及参与电网的稳定控制。比如配电网的负荷过载，变压器和线路的重载，以及电压稳定，甚至有些地方出现了频率的稳定，对于不同的充电站里面的充电负荷，对电力系统的稳定影响因素和敏感度是不同的，甚至同一个充电站里面不同的充电桩当前的运行状态和电池SOC的状态，可调节的容量对于电网的贡献度也是不同的。

六，储能充放电功率优化控制。需要考虑的影响因素是，负荷预测数据以及光伏发电功率数据，以及当前的需量功率，以及当前的实时的节点电价，我们开发出来一个最优求解器，通过优化的目标、考虑约束条件，包括电池SOC容量限制、电池需求限制，电网要求不能反充电到电网，最终求解出来未来一天内每15分钟储能如何运行。如右图是储能优化以后的仿真结果，能够明显地降低对电网的影响以及对电网需量电费额外的费用。

七，参与电网调频/调压。左边是电力系统频率扰动的动态过程，三个时间尺度分别是惯量、一次调频和二次调频，这三个时间尺度去支撑电力系统的频率稳定。在正常阶段，光伏和储能可以为电力系统提供惯量支撑，在一次调频阶段，也就是在1~30秒时间尺度内，充分利用光伏和储能的调节速度快的特点，快速响应频率的变化。二次调频阶段，可以利用综合管理系统，调整充电桩的功率。

如图是参与调频和调压的技术路线，从配网到“光储充”一体化电站，到每个电动车到储能系统怎么分解电网的有功和无功的需求、电网的频率和电压的调节需求，既要考虑电动车车主的充电需求，他希望在进来时刻的SOC和离开时刻电量的需求，还要考虑储能的安全极限。

八，运营交易层面，第一个关键技术是充电定价的实时电价的传递，目前一体化电站运行模式比较单一，主要收入来源是充电服务费。未来它的定价主要受制的因素是竞争对手的策略和投资回报期望，以及用户对于充电价格的敏感度。运营高峰期目前成本的高电价成本并没有实时向用户进行传导，充电服务费目前多为单一，有的地方是峰谷定价模式。自从2020年后，运营商自主定价权限在放开。我们需要考虑怎么定价的因素，包括投资成本、运营成本以及投资收益的期望。我们传递的目标想一个是增加光伏自用比例，降低用电成本。二是购电成本向充电用户实时传导，特别是未来我国电力在用能侧加速推进以后，这也是非常迫切要去做的，增加电站的盈利空间。三是收取汽车充电服务费，储能充放电电价收益，参与辅助服务市场，能够实现盈利模式的多元化。

如图是实时电价的策略模型，它考虑了资本要素、土地要素、劳动要素以及资本家要素，形成了通过价格手段，引导电动汽车充电行为的价格传导的模型。通过这个模型，一个是引导电动汽车有序地充电，其次能够激发车主参与V2G，响应电网辅助服务的需求。其次，通过实时电价的传递，能够为用户提供决策的依据。

九，以智慧综合能源系统模式运营。在“光储充”一体化电站里面，车主在充电半小时到一小时的等待区，怎么提供电站的收益？比如电动车过来充了50度电，充电服务费3毛一度，充电的费用盈利也就15块钱，如果在充电站里面实现了多元化经营，比如卖一杯咖啡的收益都比充电的费用高很多，所以要考虑服务区内多种经营，多种用能的需求，特别是用冷用热的负荷。

十，以虚拟电厂方式参与辅助服务市场。最近虚拟电厂炒得比较火热，很多股票连续一星期涨停，在市场上评估我们国家虚拟电厂年市场容量在800~1000亿左右。如图，这里面罗列了美国、英国以及我国目前在分布式能源储能和需求侧响应目前的市场现状。

“光储充”一体化电站就是典型的虚拟电厂，如果我的容量不够足够大，不够参与虚拟电厂的门槛，我们就可以作为一个虚拟电厂运营商的聚合对象，参与交易中心的报价。如果我的电站负荷容量足够大的话，我自己就是一个聚合商，去参与虚拟电厂的辅助服务市场，赢取额外的收益。

第三，挑战。

我们认为，目前主要存在的问题还是在检测方面。电池检测方面存在很大的技术壁垒，包括标准的缺失、适用范围的制约，以及数据来源的受限。

第四，展望。

展望一下未来，市场容量，随着电动汽车保有量的不断增多，预计到2025年一体化电站市场容量将达到100亿，到2030年市场容量能达到1000亿。技术发展的去向，包括汽车驱动系统检测、换电标准化，不同厂家的电动车能不能实现电池的互换。其次是配网协同、智能微电网虚拟电厂这些商业模式。第三是绿电，如图在本地建光伏的话，受限于当地的条件，可能就能装一百多千瓦，还不如一个充电桩的需求，怎么实现远端绿电的消纳。还有绿证、碳证的交易，阳光电源抱着比较开放的心态，我们判断目前“光储充”一体化电站目前处于黎明前的黑暗时代，在座各位一起努力，提高新能源消纳，助力双碳目标实现，体现企业的真正价值。

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