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電動汽車參與需求響應,是有利可圖的生意嗎?

作者:劉斌 來源:南方能源觀察 發布時間:2020-06-10 瀏覽:
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6月3日,自然資源保護協會(NRDC)與中國電動汽車百人會(China EV100)在線上發布了《電動汽車與電網互動的商業前景—上海市需求響應試點案例》報告(以下簡稱“報告”),并邀請了行業專家、企業管理者共同探索電動汽車與電網協同的路徑、潛力和商業模式。

過去五年,全國新能源汽車保有量年均增速接近60%,截至2019年底,全國新能源汽車保有量已經達到381萬輛,預計到今年底,這一數字將超過500萬。如果新能源汽車市場規模進一步擴大,基于V2G技術的電動汽車儲能將具有巨大的應用潛力。

V2G(Vehicle to Grid)是一種電動汽車與電網的雙向互動技術,電動汽車作為單獨的儲能單元為電網提供調峰、調頻服務。近年來,隨著峰谷差逐年加大,電網企業也在嘗試需求側響應等多種措施來調節負荷,因而V2G技術對于電網極具吸引力。

但V2G不僅僅是技術問題,其實施的關鍵在于如何通過合理的價格信號吸引各方參與其中。

電網峰谷差加大

上海成為電動汽車參與電力需求響應的試點城市,除了電動汽車保有量位居全國前列,另一個重要原因是上海電網用電峰谷差逐年增大,調峰問題日益嚴峻。上海電網負荷呈現出國際大都市用電特征,氣溫是負荷曲線的主要決定因素。

根據報告,2017年上海統調最大用電峰谷差已達13GW,需求側負荷的波動性大,商業、工業以及居民生活中的夏季供冷用電需求占到最高負荷的40%—45%,并且上海目前不參加調峰的市外來電負荷達1000—1100萬千瓦,占全市最高負荷比重大于50% 的時間超過6 個月,這進一步加劇了調峰資源的緊缺程度。

廣州也是電動汽車保有量較大的城市,其電網負荷特征與上海類似。廣州供電局副局長蘇志鵬在線上研討會上表示,2019年廣州電網最高負荷達到19.17GW,較2018年增長14%,用電峰谷差常年在40%左右。

如果通過增加發電裝機來滿足用電負荷最高的“尖峰時刻”,新增發電能力在平時只能被閑置,這并不是解決峰谷差加大最經濟的方式。在上海、廣州等電動汽車保有量較大的城市,將電動汽車作為儲能單元參與電網互動,或許是未來解決該問題的方向之一。

根據國家發改委能源研究所、NRDC與中關村儲能聯盟撰寫的《電動汽車儲能技術潛力及經濟性研究》測算,截至2017年底,全國固定電化學儲能裝機容量約為389.8MW,若按平均4小時放電計算,合計儲能能力約1.6GWh。2017年全國電動汽車產量79.4萬輛,保有量超過170萬量,車載動力電池儲能能力接近90GWh,遠超電化學儲能容量。

“考慮到未來電動汽車較高的市場滲透率,預計到2030年,其理論儲能規模遠超抽水蓄能等其他儲能路線,有望解決當前困擾可再生能源發展的電力系統小時級平衡問題?!薄峨妱悠噧δ芗夹g潛力及經濟性研究》報告指出。

據蘇志鵬介紹,廣州市電動汽車充電負荷增長迅速,全市充電負荷總功率已經達到135萬千瓦,最大運行負荷超過53萬千瓦。

從電網角度來看,V2G車網互動能夠解決電動汽車帶來的充電負荷激增問題并創造新的價值。

V2G的經濟效益

上述報告認為,相比有序充電,目前市場上配備放電功能的新能源汽車和雙向充電樁的數量都有限,因而用戶很難參與充放電互動。同時,充放電模式下,用戶面臨動力電池壽命加速衰減的成本問題。近中期,有序充電的可行性高于充放電,但隨著電池成本降低,充放電的優勢將逐步顯現。

上海市電動汽車參與需求側響應試點活動中,價格激勵對車主和充電運營商的參與意愿有較強的引導作用。

上海以電力用戶的關口計量為準,測算負荷基線與當天響應時段負荷的差值最后乘以補償系數,分成削峰和填谷兩個類型,補償價格上限(基準值)削峰響應為30元/千瓦,填谷響應為12元/千瓦。獲取補償基準值的前提是,單個用戶響應的次數不超過10次/年,響應時長不超過10小時/年。

此次試點對住宅區私人充電樁、辦公地專用充電樁以及電池換電站參與需求響應的運行效果進行了對比分析。

私人充電樁參與需求響應方面,相比平日充電負荷,參與響應的159 個私人充電樁在響應日的充電負荷明顯提升,在填谷響應時段(2:00—5:00)平均充電負荷達到1068千瓦,是平日(6月1日)該時段充電負荷的7.8倍。此外,6月7日響應日159個響應充電樁平均充電量為64.5千瓦時,遠高于平日(6月1日)平均充電量9.35千瓦時。當年響應頻次為5次時,樁年均收益為71元,如果響應頻次達到10次,年收益為141,內部收益率為27%。

相比私人充電樁,專用充電樁具備較高的響應率及電價補償,參與需求響應的經濟性相對較高。根據專用充電樁削峰需求響應經濟性分析,當年響應頻次為3次時,年補償收益為70元,若響應頻次提升至10次/年,則樁均年收益達到235元,內部收益率接近50%。

換電站參與削峰的響應率在三種充電設施里最高。響應日響應時段(10:00—11:00)合計充電功率為140千瓦,相比平日平均充電功率745千瓦降幅達到81.2%。由于換電站充電時間管控能力較強,其經濟性遠好于私人充電樁和專用充電樁,當年均響應次數為3次時,單站年均收益率就達到1500元以上;若響應次數達到10 次,單站年均收益率超過5000元,內部收益率達到202%。

就參與需求響應的收益水平看,以目前上海市換電網絡運營強度看,換電站參與需求響應的收益率最高。雖然專用及私人充電樁收益率相對偏低,但也分別達到21% 和9%。

利益共享機制

隨著電池技術的進步以及電動汽車市場規模擴大,電動汽車作為靈活性電源的經濟價值將進一步提升。V2G落地的關鍵在于,需要設計合理的激勵政策,通過有效的利益共享機制提高整車廠商、運營商、車主等主體參與的積極性。

其中電力市場建設是V2G規模推廣的重要基礎。中國電力企業聯合會標準化中心副主任劉永東在研討會上表示,電力市場建設的核心是發現電的價值成本,電力在高峰低谷有不同的市場價值,開放的電力市場才能把V2G建設好。

目前電動汽車參與輔助服務市場和能量市場仍然面臨困難,上述報告指出,現階段我國電力輔助服務市場設計存在充放電功率、持續充放時間、充放電量規模等準入門檻,缺乏分散型用戶側資源的準入政策;二次調頻市場容量有限;可再生能源消納市場空間存在不確定。而在能量市場,電動汽車參與電力市場的地位尚未得到充分確立;多數城市峰谷電價差較窄,用戶側利用峰谷價差套利空間有限。

據上海市電力需求響應中心主任鄭慶榮介紹,充電樁企業參與需求側響應存在三個方面的阻礙,一是技術層面,具備V2G能力的充電樁不足,并且電網的預測和控制隨機性負荷的難度比較大;二是標準方面,現階段沒有獨立的關口計量裝置,只能采用樁企提供的數據,數據的準確性有待進一步研究;三是政策層面,輔助服務市場的調用機制不完善,樁企參與車網互動的商業模式不清晰,積極性不高。

劉永東建議,V2G涉及配電和電力市場,需要注重頂層設計的全面性,覆蓋所有環節。

報告也建議,首先應確立電動汽車移動儲能資源的市場地位,明確電動汽車參與電力市場的準入條件,適度降低電動汽車參與市場的門檻。

其次應設計合理的激勵政策,逐步完善車網互動的市場機制。近中期,以政策激勵為主推動電動汽車參與需求響應,充分發揮降低配電網投資的價值,擴充需求響應專項資金來源,并創新非資金補貼獎勵。按補償成本和合理收益的原則,明確電網企業、電動汽車車主、充電運營商等各方收益分享方式,并為參與V2G 的車輛設計提供合適的電池質保、保險產品。

關鍵字:電動汽車 儲能

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