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你的電動汽車 還在燒煤炭?

2021-07-30 08:49:56 虎嗅汽車組   作者: 王笑漁  

前段時間,特斯拉上海寶山區(qū)建設(shè)落成了一座上海光儲充一體化超級充電站,這也是繼西藏拉薩之后,特斯拉在國內(nèi)建的第二座“光儲充”項目——顧名思義,就是光伏+儲能+充電。

不只是特斯拉,此前寶馬與國網(wǎng)電動汽車公司(國家電網(wǎng)全資子公司)簽署合作協(xié)議,計劃在寶馬450家經(jīng)銷商建設(shè)充電、光伏、儲能三合一能源站。去年9月,在北京一家寶馬4S店里,投入運(yùn)營了首例光儲充一體站。

雖然,現(xiàn)階段光伏發(fā)電難以替代“燒煤發(fā)電”,更多的還是起到示范性意義。但無論是新能源車企代表特斯拉,還是電力龍頭企業(yè)國網(wǎng),都在警醒業(yè)內(nèi)的玩家們,重視新能源汽車全生命周期的環(huán)保。

在新能源汽車整個生命周期中,除了鋰電池的生產(chǎn)和回收這些一次性污染。充電,是用戶幾乎每天都需要經(jīng)歷的環(huán)節(jié),在“煤多油少”的中國,如何讓新能源汽車充上“干凈”的電,是值得深思的問題。

國網(wǎng)電動相關(guān)負(fù)責(zé)人在采訪中表示:“雖然電動汽車不像汽油車在行駛時帶來尾氣排放,但是目前我國電動汽車充的電卻大多來自于煤電,它在發(fā)電環(huán)節(jié)仍然會產(chǎn)生溫室氣體和污染物排放。因此,只有當(dāng)電動車使用綠色電力的時候,才能達(dá)到更佳的環(huán)保效果。”

一、干凈的電,從何而來

新能源汽車銷量猛增的背后,是煤炭發(fā)電的尷尬處境。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2021年上半年,新能源汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷雙雙超過120萬輛,分別達(dá)到121.5萬輛和120.6萬輛,這一數(shù)字已經(jīng)超過了2018年全年的總量。公安部最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,截至2021年6月底,全國新能源(4.000, 0.00, 0.00%)汽車保有量達(dá)603萬輛,占汽車總量的2.1%。

雖然,我國火電比例在持續(xù)下滑,但它仍是最主要的發(fā)電類型。

據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,以燃煤發(fā)電為主的火力發(fā)電量,占全國發(fā)電量比例為71.19%。其次,是水力發(fā)電,占比達(dá)到16.37%,然后是風(fēng)力發(fā)電、核能。最后,才是太陽能(6.380, 0.00, 0.00%)發(fā)電,比重僅為1.92%。

綠電,是綠色電力的簡稱,通常指利用風(fēng)機(jī)、太陽能光伏等特定的發(fā)電設(shè)備,將風(fēng)能、太陽能等可再生的能源轉(zhuǎn)化成電能。

這些電能才算得上真正的新能源,但它們都存在著靠天吃飯的特性。在我國,由于大量的綠色新能源電力集中在用電需求較低的西北地區(qū),離東部電力負(fù)荷中心距離較遠(yuǎn),長期以來存在消納難題。

比如在清潔能源產(chǎn)業(yè)的推動上,青海省就走在了前列。今年7月22日在青海湖周邊(西寧)舉辦的環(huán)青海湖(國際)純電動汽車挑戰(zhàn)賽,到今年已經(jīng)是第八屆了。在其他地方,你可能就很難看到如此“環(huán)保”的比賽了。

本質(zhì)上,還是因為青海是個能源大省——清潔能源發(fā)電裝機(jī)達(dá)到2801萬千瓦,相當(dāng)于1.25個三峽電站,其中以風(fēng)電、光電為主的新能源裝機(jī)占全網(wǎng)裝機(jī)的50.4%,是全國新能源裝機(jī)占比最高的省份。

雖然,我國的高特壓技術(shù),具有輸送距離遠(yuǎn)、容量大、損耗低和效率高等優(yōu)勢。比如,在特高壓等新技術(shù)的加持,甘肅的光伏“棄光率”(發(fā)電浪費(fèi)量)從2015年的40%降到了如今不到10%。所以,把西部的“綠電”運(yùn)輸?shù)綎|部沿海城市、北上廣等一線城市并不難。

根據(jù)此前計劃,國家電網(wǎng)計劃在“十四五”期間,新增的跨區(qū)輸電通道將以輸送清潔能源為主,新增輸電能力5600萬千瓦。而早在2019年,國家電網(wǎng)就開始推動“綠電入京”,北京地區(qū)的電動汽車首次用上來自西北地區(qū)的約7000萬千瓦時綠電,滿足了約200萬輛次充電電量。

所以,清潔能源電的輸送不難,難在消納能力。

一位從事能源大數(shù)據(jù)中心項目的人士告訴虎嗅:“光伏發(fā)電,風(fēng)力發(fā)電,潮汐發(fā)電等有利用價值的清潔能源,都存在隨機(jī)性、波動性,以及分布式的特點。而且光伏電站的規(guī)模可能都不大,和傳統(tǒng)的水電廠、火電廠的發(fā)電量比起來,小巫見大巫了。”

盛世景資本智造中國投資總監(jiān)吳川也表達(dá)了類似的看法:“譬如,東部地區(qū)的用電晚高峰,恰逢區(qū)域光伏退出生產(chǎn)時間,這就必然需要大量的西部電力調(diào)入,甚至作為主力電源調(diào)入。”

青海格爾木市太陽能光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū),圖為面積二十多平方公里的太陽能板

青海格爾木市太陽能光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū),圖為面積二十多平方公里的太陽能板

“當(dāng)前,電網(wǎng)消納新能源的能力仍然有限,普遍采用電源調(diào)電源的方式,即依靠火電維持電網(wǎng)穩(wěn)定,進(jìn)而實現(xiàn)不穩(wěn)定電源的入網(wǎng)。未來,電網(wǎng)需要成為‘多種儲能方式+靈活、智慧調(diào)度能力’構(gòu)成的新型電網(wǎng),才能更好消納清潔能源,這也是保障電網(wǎng)安全的科學(xué)之路。”吳川表示。

總的來說,清潔能源電力的使用,目前最大的困境不是生產(chǎn)、也不是運(yùn)輸,而是儲能。

二、特斯拉又帶動一個新版塊

在國內(nèi),常見的儲能方式有幾種:機(jī)械類儲能、電磁儲能、熱儲能、化學(xué)類儲能、電化學(xué)類儲能。

最成熟、規(guī)模最大的是抽水蓄能:在電力系統(tǒng)高峰負(fù)荷時,將上池水回流到下水池推動水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電;在低谷負(fù)荷時,將下池的水抽回上池蓄積起來進(jìn)行儲能。

規(guī)模排在第二的是電化學(xué)儲能,其中以鋰離子電池儲能為主。相比抽水儲能,電化學(xué)儲能由于其受地理因素影響小,應(yīng)用的場景較靈活,隨著成本的持續(xù)下降和商業(yè)化的逐步成熟,或?qū)⒊蔀閮δ苄略鲅b機(jī)的主流。

電化學(xué)儲能中,運(yùn)用的正是新能源汽車上的鋰電池。

比如,特斯拉的儲能墻Powerwall,最早就開始用NCA18650電池,是特斯拉車上用的同款的鋰電池。只不過,一臺特斯拉Powerwall的能量密度遠(yuǎn)小于一臺車的動力電池,只有13.5度電,但可以支持最多10個儲能墻組合起來。你可以簡單地理解為,一塊專門用于儲能的電池。

而特斯拉的光儲充一體化超級充電站,簡單來說就是通過頂棚的太陽能板,將陽光轉(zhuǎn)化為電能。再通過Powerwall儲能設(shè)備儲存能量,使用儲存能量給車輛充電。在負(fù)載和光儲配置平衡時,可實現(xiàn)能源自給自足。

實際上,儲能的分布位置通常也有幾種:發(fā)電側(cè)儲能、電網(wǎng)儲能、供電端儲能。以往的清潔能源要么在發(fā)電側(cè)儲能,要么是電網(wǎng)儲能。而特斯拉推崇的光儲充一體化,其實就是在供電端直接發(fā)電并且儲能,在有限的土地資源里提高能源轉(zhuǎn)換效率。

一位從事能源大數(shù)據(jù)中心項目的人士向虎嗅表示,特斯拉Powerwall的使用場景是很有想象力的,因為特斯拉的核心競爭力是電池管理BMS,可以充分發(fā)揮其價值。在他看來,“光伏發(fā)電+儲能+充電是可以形成一個完美的業(yè)務(wù)閉環(huán)。”

“相較傳統(tǒng)的直流充電站,儲能充電技術(shù)對廠商的方案研發(fā)能力與落地運(yùn)營能力都提出了更高的要求,需要車企提前進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)積累。”小鵬汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

在當(dāng)前,鋰離子電池儲能發(fā)展最大的阻礙是電池安全問題。

今年初引發(fā)轟動的“4·16事件”——北京豐臺儲能電站起火爆炸,涉事電站為北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司運(yùn)營的25MWh直流光儲充一體化電站中的儲能電站部分,使用的是磷酸鐵鋰電池。

儲能領(lǐng)跑者聯(lián)盟理事長杜笑天認(rèn)為,事故儲能電站大概率使用了退役的磷酸鐵鋰梯次利用電池,可能存在一致性差、安全性低等問題。

不過,寧德時代(556.800, 0.00, 0.00%)試圖解決這些問題。

7月29日,寧德時代發(fā)布新一代鈉離子電池。鈉離子電池和鋰離子電池的工作原理相似,不過由于能量密度低、初期成本高等問題,使得它在“續(xù)航軍備競賽”的階段被業(yè)界所忽視。但具有性能安全、溫度范圍適應(yīng)性寬等特性的鈉離子電池,在儲能領(lǐng)域有著更多“施展拳腳”的機(jī)會。

在鈉離子電池發(fā)布會上,寧德時代董事長曾毓群還表示,其公司三大核心業(yè)務(wù)之一就是,以可再生能源發(fā)電和儲能替代固定式化石能源。所以,寧德時代在發(fā)電端、電網(wǎng)端和用戶端都做了很多努力,電化學(xué)儲能方面進(jìn)行了重點布局。

從政策角度來看,鈉離子在內(nèi)的新型儲能技術(shù)即將走向臺前。

7月15日,國家發(fā)展改革委、國家能源局正式發(fā)布關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見。其中,提到堅持儲能技術(shù)多元化,推動鋰離子電池等相對成熟新型儲能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用,以及鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?;囼炇痉?。

根據(jù)上述文件顯示,“新型儲能具有可以突破傳統(tǒng)電力供需時空限制、精準(zhǔn)控制和快速響應(yīng)的特點,是應(yīng)對新能源間歇性、波動性的關(guān)鍵技術(shù)之一,且具有選址布局靈活等多方面優(yōu)勢,因此加快新型儲能規(guī)?;l(fā)展勢在必行。”

國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)供電公司工作人員在查看移動儲能艙

國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)供電公司工作人員在查看移動儲能艙

“碳中和成為了中國工業(yè)領(lǐng)域一大熱門話題,光儲充相關(guān)技術(shù)將有望成為新能源汽車車企推動碳減排,實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵技術(shù)之一。”小鵬汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴虎嗅。而根據(jù)光大證券(15.570, 0.00, 0.00%)的預(yù)測,2025年我國儲能投資市場空間約0.45萬億元,2030年約1.3萬億元,2060年或達(dá)5萬億元。

三、每一臺電動汽車,都是儲能單元

“充儲一體化是大勢所趨,要大力開展電動汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)的互動技術(shù)研究及商業(yè)模式創(chuàng)新。因為電動汽車規(guī)模化發(fā)展,在帶來巨大機(jī)遇的同時,也帶來了巨大挑戰(zhàn)。”國網(wǎng)電動相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

這里打個比方,充電站好比一個個的小銀行,銀行都有自己的小金庫。如果突然大量人來取錢,銀行肯定會出現(xiàn)擠兌。那么類似,充電樁與儲能設(shè)施相結(jié)合,則能應(yīng)對大功率充電并減少對電網(wǎng)的沖擊。

“公共快充站的布局與當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)容量有一定的關(guān)聯(lián),儲能充電方案的出現(xiàn),可以讓充電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將更多的快充站布局在電網(wǎng)容量有限的區(qū)域,如高速公路服務(wù)區(qū)、旅游景點,老城區(qū)住宅。”小鵬汽車相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴虎嗅。

國網(wǎng)電動與寶馬首座充光儲一體能源示范站

國網(wǎng)電動與寶馬首座充光儲一體能源示范站

根據(jù)國網(wǎng)電動方面的預(yù)計,到2040年我國將達(dá)到3億輛電動汽車,銷量占比50%到60%,年用電量將增加2.68萬億千瓦時,占全社會用電量占比17%;日充電功率可達(dá)5.87億千瓦,占2040年新能源裝機(jī)量18.81億千瓦的31%。要知道,2020年我國整體發(fā)電量累計也才7.42萬億千瓦時。

面對激增的電動汽車,單純的增長電網(wǎng)容量,而忽視車輛電池與電網(wǎng)的互動,顯然是不健康的發(fā)展。因為電動汽車的充電接入是分散的、隨機(jī)的。所以,電動汽車的充電特性會進(jìn)一步加劇區(qū)域電網(wǎng)峰谷差,電網(wǎng)調(diào)節(jié)難度加大,單純增容升級線路,會使全社會電力投資翻倍,增加終端用戶的用電成本。

目前有兩種方式,讓電動汽車參與到與電網(wǎng)的良性互動當(dāng)中:一個是有序充電、 一個是V2G。

有序充電,簡單的說就是“定時充電”,主要作用就是“削峰填谷”。

很多人可能對峰谷電價沒什么概念。舉個例子,像北京朝陽公園國家電網(wǎng)充電樁,早上7點前的電價為0.3342元/度(不含服務(wù)費(fèi)),而早上10點至下午3點的電價為0.944元/度,兩者相差約0.61元/度。以蔚來汽車最新的100度電池包為例,在谷時電價充電和峰時電價充電,最大差額能達(dá)到61元。

比如在北京環(huán)球度假區(qū),國家電網(wǎng)在這建了一座國內(nèi)規(guī)模最大的集中式智慧有序充電站。這種有序充電樁,可利用智慧車聯(lián)網(wǎng)平臺設(shè)定功率輸出控制策略,通過功率控制引導(dǎo)車主錯峰充電,在滿足車主充電需求前提下,為車主選擇電價更加優(yōu)惠的時段進(jìn)行充電,降低充電成本。

另外一點,就是以往的居民社區(qū)充電存在的私接亂建、不具備通信功能、同區(qū)不同平臺、普遍采用無序充電模式等問題。有序充電樁本質(zhì)上還是,讓其接入智能充電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺,便于進(jìn)行數(shù)字化管控,俗稱“更智能”。

目前,國家電網(wǎng)公司已在國內(nèi)18個省份建設(shè)了5.2萬個有序充電樁,覆蓋4789個居民社區(qū),服務(wù)車主5.47萬名,轉(zhuǎn)移高峰電量432萬千瓦時。通過智能充電,可將80%以上的充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電網(wǎng)低谷時段,并100%滿足用戶充電需求,實現(xiàn)社會整體充電成本最低。

而有序充電,也是實現(xiàn)V2G的基礎(chǔ)。

V2G,其實是車輛到電網(wǎng),Vehicle-to-grid的英文縮寫。每輛電動車都相當(dāng)于一個儲能單元,停用時可以連接電網(wǎng),將車載電池的電能銷售給電網(wǎng)系統(tǒng),由此獲得收益。如果車載電池需要充電,電流則由電網(wǎng)流向車輛。

據(jù)了解,國家電網(wǎng)公司已在全國14個省市開展車網(wǎng)互動智能充放電試點項目建設(shè)近40個,布局V2G充放電終端近400個。目前,北京試點車主可通過V2G獲得的年收益超過4000元,完全可以抵消充電費(fèi)用,實現(xiàn)終身免費(fèi)充電。

此外,3億輛電動汽車的動力電池電量可達(dá)到200多億度,可為電網(wǎng)提供120億度儲能,400GW的調(diào)節(jié)能力,用于調(diào)峰、調(diào)頻、需求響應(yīng)、綠電交易、緊急備用等,助推電網(wǎng)清潔化運(yùn)行。

寫在最后

比亞迪(257.200, 0.00, 0.00%)董事長王傳福非常強(qiáng)調(diào)閉環(huán)管理,比亞迪整個戰(zhàn)略是堅持閉環(huán)管理:太陽能+儲能+電動汽車全產(chǎn)業(yè)鏈全市場產(chǎn)品,實現(xiàn)了從能源的獲取到存儲到應(yīng)用,擺脫對化石能源的依賴。不僅有利于解決空氣污染,還有助于解決國家的能源危機(jī)。

當(dāng)然,可能不是所有人能理解車企為何要做這些能源技術(shù)儲備,看起來更像是包裝、炒作。王傳福則說道:“我們做這些就是為了責(zé)任,為了爭一口氣,你說我們現(xiàn)在為了錢嗎?我們又能用多少錢?就是希望能夠把產(chǎn)業(yè)做大,為中國人爭一個面子,爭一口氣。”




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:電動汽車,燒煤炭