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电动汽车参与需求响应,是有利可图的生意吗?

作者:刘斌 来源:南方能源观察 发布时间:2020-06-10 浏览:次
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6月3日,自然资源保护协会(NRDC)与中国电动汽车百人会(China EV100)在线上发布了《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》报告(以下简称“报告”),并邀请了行业专家、企业管理者共同探索电动汽车与电网协同的路径、潜力和商业模式。

过去五年,全国新能源汽车保有量年均增速接近60%,截至2019年底,全国新能源汽车保有量已经达到381万辆,预计到今年底,这一数字将超过500万。如果新能源汽车市场规模进一步扩大,基于V2G技术的电动汽车储能将具有巨大的应用潜力。

V2G(Vehicle to Grid)是一种电动汽车与电网的双向互动技术,电动汽车作为单独的储能单元为电网提供调峰、调频服务。近年来,随着峰谷差逐年加大,电网企业也在尝试需求侧响应等多种措施来调节负荷,因而V2G技术对于电网极具吸引力。

但V2G不仅仅是技术问题,其实施的关键在于如何通过合理的价格信号吸引各方参与其中。

电网峰谷差加大

上海成为电动汽车参与电力需求响应的试点城市,除了电动汽车保有量位居全国前列,另一个重要原因是上海电网用电峰谷差逐年增大,调峰问题日益严峻。上海电网负荷呈现出国际大都市用电特征,气温是负荷曲线的主要决定因素。

根据报告,2017年上海统调最大用电峰谷差已达13GW,需求侧负荷的波动性大,商业、工业以及居民生活中的夏季供冷用电需求占到最高负荷的40%—45%,并且上海目前不参加调峰的市外来电负荷达1000—1100万千瓦,占全市最高负荷比重大于50% 的时间超过6 个月,这进一步加剧了调峰资源的紧缺程度。

广州也是电动汽车保有量较大的城市,其电网负荷特征与上海类似。广州供电局副局长苏志鹏在线上研讨会上表示,2019年广州电网最高负荷达到19.17GW,较2018年增长14%,用电峰谷差常年在40%左右。

如果通过增加发电装机来满足用电负荷最高的“尖峰时刻”,新增发电能力在平时只能被闲置,这并不是解决峰谷差加大最经济的方式。在上海、广州等电动汽车保有量较大的城市,将电动汽车作为储能单元参与电网互动,或许是未来解决该问题的方向之一。

根据国家发改委能源研究所、NRDC与中关村储能联盟撰写的《电动汽车储能技术潜力及经济性研究》测算,截至2017年底,全国固定电化学储能装机容量约为389。8MW,若按平均4小时放电计算,合计储能能力约1。6GWh。2017年全国电动汽车产量79。4万辆,保有量超过170万量,车载动力电池储能能力接近90GWh,远超电化学储能容量。

“考虑到未来电动汽车较高的市场渗透率,预计到2030年,其理论储能规模远超抽水蓄能等其他储能路线,有望解决当前困扰可再生能源发展的电力系统小时级平衡问题。”《电动汽车储能技术潜力及经济性研究》报告指出。

据苏志鹏介绍,广州市电动汽车充电负荷增长迅速,全市充电负荷总功率已经达到135万千瓦,最大运行负荷超过53万千瓦。

从电网角度来看,V2G车网互动能够解决电动汽车带来的充电负荷激增问题并创造新的价值。

V2G的经济效益

上述报告认为,相比有序充电,目前市场上配备放电功能的新能源汽车和双向充电桩的数量都有限,因而用户很难参与充放电互动。同时,充放电模式下,用户面临动力电池寿命加速衰减的成本问题。近中期,有序充电的可行性高于充放电,但随着电池成本降低,充放电的优势将逐步显现。

上海市电动汽车参与需求侧响应试点活动中,价格激励对车主和充电运营商的参与意愿有较强的引导作用。

上海以电力用户的关口计量为准,测算负荷基线与当天响应时段负荷的差值最后乘以补偿系数,分成削峰和填谷两个类型,补偿价格上限(基准值)削峰响应为30元/千瓦,填谷响应为12元/千瓦。获取补偿基准值的前提是,单个用户响应的次数不超过10次/年,响应时长不超过10小时/年。

此次试点对住宅区私人充电桩、办公地专用充电桩以及电池换电站参与需求响应的运行效果进行了对比分析。

私人充电桩参与需求响应方面,相比平日充电负荷,参与响应的159 个私人充电桩在响应日的充电负荷明显提升,在填谷响应时段(2:00—5:00)平均充电负荷达到1068千瓦,是平日(6月1日)该时段充电负荷的7。8倍。此外,6月7日响应日159个响应充电桩平均充电量为64。5千瓦时,远高于平日(6月1日)平均充电量9。35千瓦时。当年响应频次为5次时,桩年均收益为71元,如果响应频次达到10次,年收益为141,内部收益率为27%。

相比私人充电桩,专用充电桩具备较高的响应率及电价补偿,参与需求响应的经济性相对较高。根据专用充电桩削峰需求响应经济性分析,当年响应频次为3次时,年补偿收益为70元,若响应频次提升至10次/年,则桩均年收益达到235元,内部收益率接近50%。

换电站参与削峰的响应率在三种充电设施里最高。响应日响应时段(10:00—11:00)合计充电功率为140千瓦,相比平日平均充电功率745千瓦降幅达到81。2%。由于换电站充电时间管控能力较强,其经济性远好于私人充电桩和专用充电桩,当年均响应次数为3次时,单站年均收益率就达到1500元以上;若响应次数达到10 次,单站年均收益率超过5000元,内部收益率达到202%。

就参与需求响应的收益水平看,以目前上海市换电网络运营强度看,换电站参与需求响应的收益率最高。虽然专用及私人充电桩收益率相对偏低,但也分别达到21% 和9%。

利益共享机制

随着电池技术的进步以及电动汽车市场规模扩大,电动汽车作为灵活性电源的经济价值将进一步提升。V2G落地的关键在于,需要设计合理的激励政策,通过有效的利益共享机制提高整车厂商、运营商、车主等主体参与的积极性。

其中电力市场建设是V2G规模推广的重要基础。中国电力企业联合会标准化中心副主任刘永东在研讨会上表示,电力市场建设的核心是发现电的价值成本,电力在高峰低谷有不同的市场价值,开放的电力市场才能把V2G建设好。

目前电动汽车参与辅助服务市场和能量市场仍然面临困难,上述报告指出,现阶段我国电力辅助服务市场设计存在充放电功率、持续充放时间、充放电量规模等准入门槛,缺乏分散型用户侧资源的准入政策;二次调频市场容量有限;可再生能源消纳市场空间存在不确定。而在能量市场,电动汽车参与电力市场的地位尚未得到充分确立;多数城市峰谷电价差较窄,用户侧利用峰谷价差套利空间有限。

据上海市电力需求响应中心主任郑庆荣介绍,充电桩企业参与需求侧响应存在三个方面的阻碍,一是技术层面,具备V2G能力的充电桩不足,并且电网的预测和控制随机性负荷的难度比较大;二是标准方面,现阶段没有独立的关口计量装置,只能采用桩企提供的数据,数据的准确性有待进一步研究;三是政策层面,辅助服务市场的调用机制不完善,桩企参与车网互动的商业模式不清晰,积极性不高。

刘永东建议,V2G涉及配电和电力市场,需要注重顶层设计的全面性,覆盖所有环节。

报告也建议,首先应确立电动汽车移动储能资源的市场地位,明确电动汽车参与电力市场的准入条件,适度降低电动汽车参与市场的门槛。

其次应设计合理的激励政策,逐步完善车网互动的市场机制。近中期,以政策激励为主推动电动汽车参与需求响应,充分发挥降低配电网投资的价值,扩充需求响应专项资金来源,并创新非资金补贴奖励。按补偿成本和合理收益的原则,明确电网企业、电动汽车车主、充电运营商等各方收益分享方式,并为参与V2G 的车辆设计提供合适的电池质保、保险产品。

关键字:电动汽车 储能

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