国网苏创中心总监李悦：《有序充电的解决方案》

充电运营圈分享：国网智慧能源交通技术创新中心（苏州）有限公司充电中心总监李悦在2021中国国际充电桩运营商大会论坛主题演讲--《有序充电的解决方案》。


以下为演讲实录：

李悦：大家好，感谢组委会的邀请，非常荣幸参加本次充电运营商大会。今天我演讲的主题是一个有序充电的解决方案。首先非常抱歉，要跟组委会说一下，本来的主题是国创苏创整体产品的介绍，但因为我们公司的领导临时有事，所以由我来讲有序充电的解决方案。

在介绍解决方案之前，请允许我简单做一下公司的介绍。国网智慧能源交通技术创新中心，这个名字比较长，我们简称国网苏创中心。我们是一个混合制企业，是国网体系中第一家把充换电技术领域通过混合制度拉起来来做创新中心的。我们本身的目标是把体制内的股东，像南瑞、许继，以及苏州国资，还有民营企业博电、玖行，想结合技术力量以及民营企业灵活机制的两者优势，来打造这个平台。

我们平台有两个定位。

第一，科技创新平台。从国网苏创这个名字上，大家就可以看到两点，一个是智慧能源，一个是交通技术，所以在交通技术上，我们有重卡换电、电动船舶，包括无人飞行器。我们内部也说，国网苏创在水上跑的、地上走的、天上飞的，在新的电气化交通技术上都有布局。结合这个布局，结合新的电气化交通技术的应用场景，我们也做了很多新型智慧能源的技术方案研究及创新，等会儿我会介绍的有序充电解决方案，就是其中之一，它是针对社会、社区老百姓慢充的问题所打造的有序充电解决方案。像电动船舶，我们是国内第一家通过船级社认证的64箱纯电动船舶，当时我们觉得很奇怪，我们也问领导为什么要做这个电动船舶？从整个产业推动的过程中，现在大家也知道，电动汽车的电池成本占40%，现在同等级的电动汽车，大概要三到五年后，综合的应用成本才会和燃油车相同。但我们现在为什么要做电动船舶？经过我们分析，我们做这个64箱的船舶，本身的动力要求、水上运行环境的要求，会造成电池成本远超普通电动汽车里电池所占的30%-40%的成本。但我们企业本身就是秉持创新理念，所以我们要在船舶领域解决这方面的行业问题，解决这个重大困难以及行业突破性的技术，我们结合国网以及社会上的力量，打造了这个64箱的电动船舶，它现在可以从福州跑到上海（两百多公里），通过我们的核算，本身电动船舶在靠岸期间，达到的充电时间往往是有限的，要忙着卸货、装货，在有限的时间内，要满足这么大的船舶动力推进，所以我们也采取了换电模式。

大家可以看到，我们通过新型电动船舶的驱动，能源供给的方式也产生了变化，所以我们在这个行业上其实做了一些领先的事情。在重卡这部分，我们在西藏、内蒙等海拔超过两千米以上的高寒地区，打造了90t第一代换电系统，现在我们打造了第二代180t重卡换电系统，从汽车本身的运营环境、自动化驾驶、三电系统的设计，到本身自动化换电系统的革新上，我们都做了很多努力，这是我们创新平台的主要发展方向。

第二，行业服务平台。国网本身的理念是为社会、行业作出一定服务，刚刚我们说的电动船舶、电动重卡等方面的技术方案，我们非常愿意把我们在这些环境下设计的经验，包括运维上的要求，以及测试标准上的经验，我们希望也愿望去打造这个共享服务平台，为行业产业链的成本，包括产业链上的技术做我们的分享。

下面重点介绍一下智慧有序充电解决方案。为什么要讲有序充电解决方案？大家作为行业专家其实也知道，现在汽车基本以运营车辆为主，即到即充，有一个统一有序管理的充电行为，基本是根据实际出行的需求进行充电动作的。我们之前也做过测算，比如到2030年，可能这个时间点还会提前，如果达到5000-8000万辆，如果都是无序充电，都是快充的要求，对整个电网的容量要求，以及电网的投资成本来说，会达到额外的几百亿到上千亿的支出。所以我们认为，在更多汽车保有量的情况下，我们希望是“快充为辅，慢充为主”的局面，这个慢充我们可以进一步把它阐释为“智慧有序的整体解决方案”，这也是考虑能源背景下相符合的发展趋势。本身我们对发展数量做过评估，像公交车，现在是比较大的比例，其次是运营车辆，这两者从前面几年的发展来看，用电量占了电网充电负荷里的大头，但这是前几年的发展趋势。在后面的五到十年，甚至到二十年以后，大家也知道，老百姓乘用车的销量会达到亿量级别，会带来本身能源消费大的趋势变化。另外，本身能源供给这方面也产生了很大的变化。前一阵生产的时候又出现了拉闸限电的情况，当时我也觉得很惊讶，因为这基本是十年前（会发生）的事情了，这几年国网的投资，不用说主要的一二线城市，基本上在很多城镇，我们为了社区配网的投资，包括本身容量的设计，已经预留了足够的冗余度，但还是出现了这样的情况。为什么会产生能源供给阶段性的危机？现在电网侧获取的本身能源生产的比例是有变化的，从双碳角度来讲，传统的化石、电煤、燃煤生产的电力是逐年下降的，现在风光的装机比例逐步上升，但大家也知道，由于天气原因，新能源实际可供的电能占比比较低。在大水漫灌、传统大宗商品价格上涨的时候，造成了燃煤的价格上涨，现在反而传统的燃煤供电对电煤来讲是下降的。同时，可再生能源的可靠性供电还没有上升，所以造成了短时间的变化。在能源生产以及能源消费的趋势下，我们认为社区型智慧有序的充电解决方案是非常重要的，而这个社区智慧有序的充电方案，是需要我们从数字化、网络化、平台化等几个角度进一步阐释的。

大家也可以去展厅上逛一逛，在本身的技术上如何进行有序充电，如何来做数字化的解决方案？大家在展厅上可以看到，有很多（做这方面的）供应商。现在智慧出行的充电解决方案，我个人认为行业中现在最大的瓶颈是体制问题，现在我们在研究用户充电行为的时候，对用户行为刺激最大的因素，大家也知道，主要是经济因素。经过我们近期的试点，这个经济因素主要来源于三方面。一是用户本身的充电。刚才我也讲到了，可能用的是化学能源。如果这个用户的用电参与绿电交易，使用风光、新能源及可再生能源，是可以获得绿电交易本身的激励和补贴的；二是需求侧的响应。夏天也好，冬天也好，在我们本身用电不平衡的角度，电网会对社会上的用电需求进行有效管理。如果我们能够通过这种有序来聚合用户成为大的电力用户，满足这个响应的相应交易政策也是有的，这时候用户充电不需要交钱，可能一度电会获得1块、2块甚至3块的补贴，所以这本身对充电的理念会形成很大的影响；三是应急。经过我们的试点研究，通过本身电网排需侧应急情况的需求，或临时计划的要求，我们会招募用户参与有序用电。如果有用户看到了推送消息，及时赶到台区，或本身就在台区内响应应急要求，他可以获得比上述两者更加高额的经济奖励。

如果要把有序充电、区域充电、消费者充电的市场和技术进一步推广的话，最核心的部分就是在体制和政策上进行革新。

电力系统面临的考验，我就不再过多介绍了。再经过五到十年的发展，达到八千万辆或上亿辆的拥有量，整体用电负荷占年度电网用电负荷在3-10个点之内，比例不是很高。但它往往具备一定时间和空间上的局部冲突。根据实际统计，特别是在晚高峰时期，充电负荷跟平时家用的用电负荷是严重充电的。也就是说，我为了24小时中这2个小时用电负荷的叠加，造成台区重载或过载的现象，一方面要为此增加配网投资，另一个因素大家也知道，社区不会允许你进行报装和桩的投建。所以我们需要通过错峰充电、有序充电解决电网投资问题，以及解决更大规模的电动汽车保有量、充电桩的安装问题。

近阶段，我们充电，主要是从电网把电动拉到电车里。另外，从电网本身的角度，以后大家可以想象一下，如果有一亿辆电动汽车，每辆车有50度电，这就是50亿度电的庞大储能。所以我们认为，第二阶段的有序不仅仅是有序充电，它可以反过来，把电池里组成的电量反向送到电网里，这样更匹配以后我们做的分布式光伏储能资源，它跟现有相比最大的特性是减少了分布式储能的投资成本，也会带来另外一个极大的特点，它是移动性的，有可能在我需要储能的时候它不一定在位，所以这里面也存在概率论的问题。

我们现在做了一个课题研究。现在咱们愿意买电动汽车，但基本上觉得不是很划算，就是因为电池寿命只有这几年，可能再过两三年，我们买的新一代电动汽车的电池，本身的质量、技术已经是更新换代了，所以现在大家往往觉得买新能源汽车不是很划算。我们想通过有序充电的解决方案，把用户现有车辆的30%-40%的投资，假如说20万辆的车，你花了10万块钱买了电池，但不好意思，你开了五年可能只跑了五万多公里，这10万块钱的电池投资，可能其中8-9万都没有落到自己的口袋里。我们希望通过整体有序的解决方案，在这几年老百姓使用的过程当中，通过储能动力电池的放电获得经济收益，挽回他这10万块钱的经济投资，你可以认为这是梯次电池利用的整体思路。现在循环充电5000次以上、20公里的计算，数据比较老了，基本达到50万公里、100万公里，以及3000次以上长寿命的电池，其实在技术上已经很成熟了，我个人认为在后面一两年，在中高端的电力汽车上，这种成熟的长寿命电池，是我们可以在使用过程中享受到的。如果一个电池成熟，老百姓可以通过本身用车、用电的场景获得一定收益，整体智慧用电的解决方案会显得非常有意义。

怎么把智慧有序用电的经济收益给到老百姓？这肯定也是大家非常关心的。我们有几种方案思路，其实也很简单，主要就是谁投资、谁收益，谁获得了低价格的电能，谁就给予相应的经济补偿。（PPT图示）这是一个电力用户的场景，大家可以想象一下。如果大家在家里，充电成本是3毛钱-5毛钱/度，比如现在深圳展览中心就是一个大的电力用户，或者你们的办公场所，或者我们的工业园区，是一个大的电力用户。我们的角色是什么？我们实际就是50度电的搬运者，你搬一趟，就可以从3毛钱卖到1块钱，卖给电力用户，到了工商业的电价，可能是1.1元或1.2元，对电力用户来讲，可以节省1-2毛钱的电力成本，这个成本就可以通过运营商、设备投建商清分，反馈给最终的老百姓，这就是现在的试点逻辑。我们还有一个比较大的试用场景，等会儿会介绍我们在这个商业逻辑上所做的准备。

技术方案。现在我们画了一个大的框，估计大家也很熟悉，主要是一个桩通过4G联网。现在我们在中间加了一个能源控制器，这个名字大家不用太关注，大家可以把它理解为在小区或园区有一个智能设备。这个智能设备是干什么的？这个智能设备会获取桩/变压器、普通用电的负荷信息，比如空调、生产设备、照明等的用电信息，我们在这个小区/园区/台区把这些信息综合在一起，可以实时控制充放电的过程，做功率控制、时间控制，结合电价信息、交易信息、应急电价信息、经济信息，以及现有台区的负荷信息，可以控制用户充放电的行为，可以更有效、更经济地满足台区本身的用电质量和容量，满足了要求，才能获得相应的收益。目前我们在十多个省市做了几十个试点了。

我们找了一个园区/台区的智能设备，充电桩直接连到了物联网平台、云平台，现在基本社会上的运营商投建的都是这种模型。这种模型有生命周期，因为它减少了设备的投建成本，对充电桩本地的充电方式、控制方式的要求都比较简单，基本就是现有的方案。这个现有方案有它的生命力，我们可以通过平台侧、云端的数据进行交互，把我们所需要知道的台区用电信息通过云端交互来控制充电桩，它的优点是易于推广，成本比较低，对我刚才所介绍的方案来说，它是更精准、更实时的应电负荷情况，这是粗颗粒度的经济奖励，这种对用户的刺激是可行的。如果更深层次、精细化地获取交易价格，计算用电负荷，计算对电池本身需求的匹配度，那往往刚才讲的方案更合适。

当然这两个技术路线才刚刚开始，从智慧解决的方案来说，还缺少两个重要的框图和角色，本身控制的方案，不仅仅是理论上平台和桩的控制，它更多是通过平台互联，或者平台跟第三方运营商、物业、场站管理系统来控制的桩，需要在数据、安全、交易算法上进一步研究。包括桩跟车辆友好的交互界面，让用户无感、友好地参与到有序调度当中，这也是发展的方向。包括通过大数据计算，什么样地区的用户，满足他什么样的行为，让他来参与有序，这也是一个研究方向。所以现在大家看到的这两个技术路线，还只是初步开始的阶段。

现在国网苏创中心做了很多技术准备，我们和国内主流车企对有序互动的车桩兼容性做了储备，现在多达十多款的主流车型已经完成了兼容性测试，我们也相应推出了一些测试方案和要求，包括本身对车辆BMS软件升级的要求，下一步我们也会进一步通过行标做推广，为产业做下一步的准备工作，后台的一些管理系统也是必需的，时间原因今天不重点介绍了。大家也知道，本身交流桩缺少车桩通信，所以我们在小功率V2G桩上也做了很多研究，包括桩相应的通用形式规范，包括有序交互的用户储能并网、入网以及电能质能要求，都做了相应要求。

产品我们不做重点介绍了，一个是车联网平台，还有一个融合终端APP，这是台区侧的设备，这是很多主机厂和其他运营商非常关心的，以后他们的充电桩如何并入到电网？他们需要具备充电桩和设备互通的能力。车网互动的策略，其实刚才也介绍了，这也是其中有序解决方案的灵魂及核心，现在它部署到了智能设备里，现在它是云边协同、多重计算的发展方向，通过通信协议的丰富，以及互通数据协议的增加会进行更多计算，达到更有效的充放电控制，从而提升控制效率，提升用户参与电力交易的奖励。如果大家的算法不精准、数据不准确，参与到电力交易的时候，可能拿不到补贴。因为你没有实时性满足电力的调度需求，反而造成反向的问题，那可能获得的不是补贴，可能是相应的惩罚。

最后一部分，场景。我们现在做了几个场景划分，还是比较简单的。这个场景后面会越来越丰富，现在最主要的是在居民小区和工业园区的应用场景。这里面两个场景的划分，一个是车辆性质，有可能是居民用车，其次，有可能是企业的生产用车。不同的车辆属性、行为，会造成场景的不一致。

试点效果，这只是简单有序的充电调度，还没有谈到放电的情况。主要是把晚高峰80%的充电负荷转移到低谷里，同时满足用电需求，缓解小区容量的限制，形成有序充电为主、应急快速为辅的为老百姓做的充电服务模式。

（PPT图示）这是我们建设试点运营的情况，包括我们和一些主流主机厂合作的情况。

我们在北京人济大厦通过集中式的员工用车，放电给电力用户，这个电力用户就是人济大厦，我们验证了这个技术模型和商业模型。其次，我们做了响应华北调峰电力辅助市场，响应充电桩，响应调度的ACG指令。当响应这个ACG指令的时候，辅助服务市场会给予用户一定的经济奖励。

刚才讲的是华北的辅助市场，这是我们参与上海市南的24小时和48小时的用电调度，满足之后可以获得相对的经济收益。这个规模做得比较大，总共有48台15kW的V2G车辆放电，在长城工业园区做的，这个放电获得了联合国工业发展组织全球能源基金的支持，用户参与园区充放电时，会获得不同价格的激励，我们可以得到不同用户在不同价格下充电行为的影响（分析）。

我们在浙江宁波做的试点，台区桩通过了设备试点。

整体情况就给大家介绍到这里，谢谢大家。

（注：本文未经演讲者审阅，仅作为分享学习资料）