夏彥輝 《“雙碳”目標(biāo)下的光儲(chǔ)充放技術(shù)及展望》

我的演講主要分為四個(gè)方面：

第一，“雙碳”目標(biāo)及光儲(chǔ)充的背景
我國(guó)在如火如荼地推進(jìn)碳達(dá)峰、碳中和，在我國(guó)電力行業(yè)超過(guò)了40%的碳排放，在交通運(yùn)輸業(yè)超過(guò)了10%，從全球的角度，交通運(yùn)輸業(yè)的碳排放占比超過(guò)了28%，無(wú)論是從全球視野還是中國(guó)的視野，電力+交通運(yùn)輸業(yè)，這兩個(gè)行業(yè)碳排放占比都超過(guò)了一半。充電站這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是連接電力行業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的一個(gè)樞紐，未來(lái)在節(jié)能降碳這個(gè)領(lǐng)域，充電站這個(gè)場(chǎng)景必然是一個(gè)節(jié)能降碳的主戰(zhàn)場(chǎng)。

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)途徑從兩方面：（1）電源側(cè)。能源生產(chǎn)側(cè)加大在光伏和風(fēng)電的建設(shè)力度，風(fēng)電和光伏的發(fā)展也是爆發(fā)式的增長(zhǎng)。（2）用能側(cè)。特別是在交通運(yùn)輸、重卡、機(jī)械運(yùn)輸這些領(lǐng)域，工程車(chē)輛都要加速電動(dòng)化。如圖所示，左邊的圖是近幾年內(nèi)新能源車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的滲透率，雖然從全國(guó)范疇內(nèi)新能源車(chē)到2022年底，新能源車(chē)的滲透率只有4.1%，但是我們要看這個(gè)加速上漲的趨勢(shì)。另外我們要看到中國(guó)東部的一線城市，以上海為例，由于限牌限號(hào)以及新能源車(chē)優(yōu)惠的政策加持下，新能源車(chē)在上海市的存量滲透率已經(jīng)超過(guò)了20%。

展示了數(shù)量、保有量，包括新能源車(chē)和純電動(dòng)車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)充電樁的保有量，車(chē)樁比一直處于下降的狀態(tài)，未來(lái)電動(dòng)車(chē)主從里程焦慮到能量補(bǔ)給的狀態(tài)，充電體驗(yàn)不斷地改善。

光儲(chǔ)充放就是實(shí)現(xiàn)零碳交通的重要載體。前幾年大家聽(tīng)說(shuō)過(guò)對(duì)于新能源車(chē)不好的說(shuō)法，新能源車(chē)如果用的是充電，用的是煤炭發(fā)出來(lái)的電，新能源車(chē)的污染比燃油車(chē)更加嚴(yán)重，這個(gè)也有一定的道理。也就是說(shuō)，單位標(biāo)準(zhǔn)能量的情況下，煤炭的二氧化碳排放是遠(yuǎn)高于石油的，要做到新能源車(chē)真正成為新能源的定義，充電必須用新能源發(fā)出來(lái)的電。一方面，在交通領(lǐng)域的電動(dòng)化替代，既能解決國(guó)家能源的安全，解決石油和天然氣依賴于進(jìn)口的狀態(tài)，又能夠減少二氧化碳的排放。在光儲(chǔ)充一體化電站里面，光伏能夠就地化提供綠色的電力，儲(chǔ)能進(jìn)行充放電，能夠響應(yīng)充電負(fù)荷的需求，在一體化場(chǎng)站里面高效連接清潔能源在生產(chǎn)端、消費(fèi)端，讓新能源車(chē)真正用上新能源電，這樣才能在交通運(yùn)輸領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正的零碳交通。光儲(chǔ)充領(lǐng)域政策從來(lái)不缺乏，國(guó)家層面、省市層面，我們梳理了近兩三年的扶持性政策，有40項(xiàng)之多。最近的政策是5月14日，國(guó)家發(fā)改委和能源局發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，支持新能源車(chē)下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實(shí)施意見(jiàn)》中，明確提出要支持電動(dòng)汽車(chē)車(chē)網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)以及光儲(chǔ)充協(xié)同等控制關(guān)鍵的研究，探索充電樁利用率較低情況下的農(nóng)村地區(qū)，要實(shí)現(xiàn)光伏儲(chǔ)能和充電的基礎(chǔ)化設(shè)施的建設(shè)。另外，還要進(jìn)一步拉達(dá)峰谷電差價(jià)，都為光儲(chǔ)充協(xié)同發(fā)展打好了基礎(chǔ)。我們國(guó)家從政策發(fā)布出去到真正能落實(shí)下去，到真正產(chǎn)業(yè)發(fā)展，需要一定的時(shí)間，我們估計(jì)2~3年內(nèi)在廣大的農(nóng)村地區(qū)，新能源車(chē)會(huì)逐步地推廣下去，而且在農(nóng)村地區(qū)是有一些閑散的屋頂，這個(gè)跟城市都不太一樣，城市里面大部分人都住在公寓，沒(méi)有屬于自己的屋頂，而農(nóng)村地區(qū)大部分勞動(dòng)力都出去工作了，很多屋頂都是閑置的，需要在農(nóng)村地區(qū)開(kāi)發(fā)這種分布式光伏。儲(chǔ)能也是有一些戶外的安裝場(chǎng)景，這個(gè)也是跟城市居住環(huán)境有很大的差異，我們需要重點(diǎn)跟蹤這種發(fā)展趨勢(shì)，特別是在城市和農(nóng)村配電網(wǎng)的承載能力完全不一樣的情況下，城市配電網(wǎng)的車(chē)載能力還是要優(yōu)于農(nóng)村的配電網(wǎng)的建設(shè)。

第二，光儲(chǔ)充放應(yīng)用場(chǎng)景。
首先回顧一下整個(gè)演進(jìn)過(guò)程：
第一階段：由于充電負(fù)荷的增長(zhǎng)，首先想到的是就地裝一些分布式光伏，能夠?qū)_一些充電負(fù)荷，能夠降低充電負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的影響，所以出現(xiàn)了充電樁+光伏的安裝應(yīng)用模式。隨著技術(shù)的發(fā)展以及光伏裝機(jī)增大，以及充電負(fù)荷繼續(xù)增長(zhǎng)，我們發(fā)現(xiàn)充電負(fù)荷每日運(yùn)行曲線和光伏發(fā)電曲線不太匹配，所以出現(xiàn)了光伏就地消納能力不足以及存在棄風(fēng)棄光以及充電負(fù)荷高峰時(shí)光伏無(wú)法發(fā)出的情況，所以增加了儲(chǔ)能進(jìn)行調(diào)節(jié)。
第二階段：我們今天正在實(shí)現(xiàn)商業(yè)化初期的光儲(chǔ)充一體化電站，未來(lái)進(jìn)入到第三階段。
第三階段：剛才鏈宇科技講到V2G、車(chē)網(wǎng)互動(dòng)的功能，成為“雙碳”目標(biāo)路線的重要支撐。它的影響因素要考慮光伏和儲(chǔ)能裝機(jī)成本，分布式光伏已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了無(wú)補(bǔ)貼的上網(wǎng)，可以完全算得過(guò)經(jīng)濟(jì)賬，而儲(chǔ)能目前還局限于中國(guó)東部地區(qū)，特別是從山東一直往南走到廣東東部地區(qū)情況，峰谷電價(jià)差拉得足夠大，特別是江蘇峰谷電價(jià)差達(dá)到了1.4元/度，儲(chǔ)能完全有它的應(yīng)用場(chǎng)景，我們希望政策有一定的穩(wěn)定性，保護(hù)儲(chǔ)能投資和用戶投資的積極性。

政策方面多地已經(jīng)出臺(tái)了鼓勵(lì)光儲(chǔ)充放的相關(guān)政策，但是實(shí)際的場(chǎng)地、電網(wǎng)接入還需要協(xié)調(diào)配合的問(wèn)題，另外還要加大光儲(chǔ)充放怎么參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)的一些交易品種，不能局限于只是需求響應(yīng)，它的盈利模式過(guò)于單一。

這是光伏+充電樁的具體應(yīng)用場(chǎng)景，包括高速服務(wù)區(qū)、企業(yè)園區(qū)，它有比較充裕的屋頂和閑置的場(chǎng)地進(jìn)行光伏安裝。
 
光儲(chǔ)充系統(tǒng)首先是本地的解決方案，光伏和儲(chǔ)能都裝在本地，實(shí)現(xiàn)了光伏發(fā)電的就地消納，讓新能源車(chē)用上了本地發(fā)的光伏綠電。

城市商場(chǎng)和地下停車(chē)場(chǎng)的充電場(chǎng)景下，很難找到一些足夠的場(chǎng)地去安裝光伏，這時(shí)候就要提出一些廣義的光儲(chǔ)充解決方案，即用一些區(qū)塊鏈技術(shù)，通過(guò)綠電交易的手段，實(shí)現(xiàn)充電負(fù)荷，購(gòu)買(mǎi)一些遠(yuǎn)端發(fā)出來(lái)的光伏和風(fēng)電的綠色電力。
 
V2G的應(yīng)用場(chǎng)景，當(dāng)前電力系統(tǒng)存在尖峰超載和新能源消納不足兩個(gè)問(wèn)題。通過(guò)V2G的模式，電動(dòng)汽車(chē)可以充當(dāng)非常好的調(diào)節(jié)資源。當(dāng)然它的應(yīng)用場(chǎng)景比較合適的是工業(yè)園區(qū)、目的地的場(chǎng)景，它是有充足的停車(chē)位的空間，聚合了一些能量以后，可以為當(dāng)?shù)睾碗妰r(jià)比較高的工商業(yè)負(fù)荷，每度電能有超過(guò)一塊錢(qián)的收益。比如我是50、60度電的電動(dòng)汽車(chē)，我賣(mài)出去30度，每天能夠?qū)崿F(xiàn)30塊錢(qián)的收益，每月按22天算，每月有660元的額外收益。雖然不是太多，但是能夠包得住你使用電動(dòng)汽車(chē)日常的充電成本和維護(hù)的成本。

第三，光儲(chǔ)充放系統(tǒng)級(jí)技術(shù)及展望。
（1）電站系統(tǒng)拓?fù)涞那闆r，目前90%以上是交流側(cè)耦合的拓?fù)?，因?yàn)樗飨到y(tǒng)之間獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾，優(yōu)勢(shì)是易于運(yùn)行管理，而且運(yùn)用的產(chǎn)品都是現(xiàn)成的通用產(chǎn)品，不需要定制化開(kāi)發(fā)，成本相對(duì)來(lái)說(shuō)低一些，但是它面臨的挑戰(zhàn)是光伏發(fā)電的功率經(jīng)過(guò)直流到交流，又回到直流的模式，運(yùn)用的效率比較低，設(shè)備利用率也比較低，擴(kuò)容的時(shí)候還需要跟供電公司打申請(qǐng)，有可能會(huì)涉及到一些其他商用負(fù)荷停電申請(qǐng)的情況。
 
（2）直流側(cè)耦合，也分兩種。一種是AC/DC的模塊，其他的加各種各樣的DC/DC，當(dāng)然也有一種崔總講的能量路由器，把紅色部分把所有電力電子器件集合到一個(gè)地方，它的能量轉(zhuǎn)換效率高一些，而且可優(yōu)化各種設(shè)備的容配比，提高設(shè)備的利用率，但是前提要規(guī)?；茝V應(yīng)用以后，它的認(rèn)證成本低、開(kāi)發(fā)建設(shè)成本周期也短，擴(kuò)容的時(shí)候只需要在內(nèi)部做改造就行了，不需要跟供電公司打交道，也不需要涉及到停電申請(qǐng)，但是也有挑戰(zhàn)，直流電力電子設(shè)備可靠性有待考驗(yàn)，相對(duì)控制也是比較復(fù)雜，比交流側(cè)耦合復(fù)雜。未來(lái)在大規(guī)模的充電場(chǎng)站、交通樞紐、公交換電站以及重卡運(yùn)行站，10MW以上應(yīng)用的場(chǎng)景有可能出現(xiàn)中壓直掛，直接升到中壓直掛的變流器，優(yōu)勢(shì)可以省掉一個(gè)變壓器，不需要電網(wǎng)公司申請(qǐng)專(zhuān)用的變壓器或者跟其他工商業(yè)負(fù)荷混在一起運(yùn)行。它也有一定的挑戰(zhàn)，特別是在負(fù)荷率比較低的情況下，運(yùn)行的成本還是非常高的。

（3）另外一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是充電站負(fù)荷預(yù)測(cè)。如果充電樁使用率能達(dá)到百分之七八十的情況下，充電站回收周期我們?cè)u(píng)估之后在3~5年內(nèi)。在建站初期一定要做好充電的負(fù)荷預(yù)測(cè)，對(duì)于充電樁的配置、儲(chǔ)能的功率和容量配置以及儲(chǔ)能調(diào)節(jié)策略，以及外購(gòu)電的策略，參與輔助服務(wù)的報(bào)量報(bào)價(jià)，都有基礎(chǔ)意義。我們基于傳統(tǒng)在變電站的用電負(fù)荷的算法基礎(chǔ)上，結(jié)合充電負(fù)荷的一些特征，利用了一些知識(shí)圖譜和利用特征細(xì)分篩選方法，明顯提高了預(yù)測(cè)的精度。

（4）柔性充電控制技術(shù)，特別是適合于變壓過(guò)載的情況。比如工商業(yè)負(fù)荷包括飯店、電影院他們的重要性都比充電樁負(fù)荷高一些，在優(yōu)先保證他們的情況下，怎么樣把配電富余的容量分配給相應(yīng)的充電樁，提高充電車(chē)主的充電感受，這是柔性控制核心的目的，主要控制策略是監(jiān)測(cè)到電表配電的功率，通過(guò)秒級(jí)的速度送過(guò)來(lái)以后，判斷整個(gè)配電下網(wǎng)的功率是否越限，如果越限就把實(shí)時(shí)功率進(jìn)行下調(diào)，如果一些車(chē)已經(jīng)充飽或者已經(jīng)開(kāi)走的情況下，把剩余的功率要在秒級(jí)的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)把它分配給相應(yīng)地正在充的電動(dòng)車(chē)，提高車(chē)主充電感受以及提高電站運(yùn)行效率和翻臺(tái)率。

（5）儲(chǔ)能調(diào)控技術(shù)。裝在充電站運(yùn)行場(chǎng)景的儲(chǔ)能設(shè)備不能局限于每天一充一放，兩充兩放，我們要根據(jù)每天實(shí)時(shí)充電樁的負(fù)荷、配電下網(wǎng)功率、光伏發(fā)電的情況以及需量電價(jià)的情況，最優(yōu)求解出每15分鐘充放電的曲線，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能優(yōu)化的調(diào)度，降低充電站運(yùn)營(yíng)的成本，這是未來(lái)特別有前景的，特別是在廣大農(nóng)村的情況下，在農(nóng)村的實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)充一體化，并且能夠?qū)崿F(xiàn)能量聚合管理，使用虛擬電廠的技術(shù)手段，參與電網(wǎng)的電力交易和輔助服務(wù)的市場(chǎng)。當(dāng)然它的特點(diǎn)是每個(gè)聚合對(duì)象都是非常小的，都是5kW幾kW的數(shù)量級(jí)，相對(duì)城市幾百千瓦，甚至兆瓦級(jí)的充電站，數(shù)量級(jí)是不可同日而語(yǔ)的。

 最后，車(chē)網(wǎng)互動(dòng)面臨的主要障礙及解決思路。

（1）目前存在比較大的市場(chǎng)資格的獲取難度，比如我們參與安徽的需求響應(yīng)，去年2022年提5MW就可以參與了，這是一個(gè)入門(mén)的門(mén)檻。2023年變成了10MW，打擊了大家參與的積極性，比如在廣東它的聚合能力要求300千瓦就可以參與了，這個(gè)就是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的優(yōu)勢(shì)。理論上應(yīng)該是鼓勵(lì)大家參與的話，容量門(mén)檻應(yīng)該是逐年降低的。

（2）用戶交互與引導(dǎo)，需要充分地評(píng)估每個(gè)車(chē)的聚合能力。我們應(yīng)該多給一些鼓勵(lì)措施，而不是出臺(tái)一些懲罰措施，有些地方比如幾次響應(yīng)不達(dá)標(biāo)，就強(qiáng)制把你拉入到有序用電的范疇和黑名單，也是傷害了廣大車(chē)主和虛擬電廠的積極性。

（3）數(shù)據(jù)共享與安全。虛擬電廠參與電力系統(tǒng)輔助服務(wù)，很大的障礙是目前僅僅局限于需求的響應(yīng)，怎么接入到電力部門(mén)的專(zhuān)網(wǎng)，參與更實(shí)時(shí)的調(diào)頻響應(yīng)?？上驳氖牵鲁踉谏钲谔摂M電廠通過(guò)5G切片的技術(shù)，已經(jīng)參與到調(diào)頻應(yīng)用的市場(chǎng)。

（4）有效的價(jià)值傳導(dǎo)，要制定友好的電力機(jī)制和多種電力的輔助服務(wù)的交易品種。


陽(yáng)光電源聚焦于風(fēng)、光、儲(chǔ)、站、氫五大賽道，紅色部分是今天論壇重點(diǎn)關(guān)注的光儲(chǔ)充和V2G。右邊是陽(yáng)光電源在這個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如圖所示是相關(guān)的三種產(chǎn)品以及戶用光儲(chǔ)充的解決方案。最核心的還是要搞一些能量管理系統(tǒng)，硬件方面同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越趨同了，怎么樣在電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量?jī)?yōu)化和經(jīng)濟(jì)調(diào)度以及參與綠電電力交易市場(chǎng)，提升產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力，我們支持基于就地化和云端的部署。

我們實(shí)現(xiàn)的工程項(xiàng)目，在安徽交控集團(tuán)的肥東服務(wù)區(qū)的實(shí)際充電站的場(chǎng)景，除了在車(chē)棚上裝了一些光伏，在高速公路沿線的坡道上也裝了光伏。充電容量非常大，因?yàn)樗皇蔷窒抻谶@一個(gè)服務(wù)區(qū)，它是有150多個(gè)服務(wù)區(qū)逐步推廣，這個(gè)只是光伏和儲(chǔ)能目前在肥東服務(wù)區(qū)的場(chǎng)景。還有湖北和重慶做的工程項(xiàng)目。