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新能源系统需要充分挖掘电动汽车储能潜力

2022年6月28日 09:19  21世纪经济报道  

林伯强(嘉庚创新实验室研究员,厦门大学中国能源政策研究院院长)

电动汽车作为新能源系统的一个重要组成部分,正在迅猛发展,需要对其未来的作用有一个科学定位,并以此进行产业布局。电力结构的清洁化转型是实现“碳中和”目标的重要方面。风电光伏的大规模并网消纳和替代传统火电,成为实现“碳中和”的必经之路,由于风电光伏的不稳定特征导致需要建设与之相对应的储能系统来解决电力供需不匹配。

电化学储能被认为是当前解决电力“消纳难”的关键技术,但电化学储能由于在生产、使用和最终报废阶段都会不可避免地产生大量的污染物,其在产品生命周期的环境成本不可忽略。加之,电化学储能系统寿命有限(10年左右),大量的充电和放电过程后,其寿命会显著下降。随着新能源发电在电力消费中的渗透率持续提高,相应催生的储能需求增长与电化学储能系统增长之间将产生很大的缺口,在没有其他新的储能材料来支撑发展的情况下,政府将面临两个选择:

一是通过持续增加电化学储能系统的投资部署来满足增长带来的需求。随着电化学储能材料应用的快速增长,其生产和报废阶段产生的污染排放越来越大。另外,大规模的电化学储能部署会带来大量的经济成本,而能源系统成本的上升将可能导致大宗商品价格上涨,不利于经济增长。

二是寻找电化学储能替代手段。在满足电力上网调峰调频需求下,积极探寻电化学储能替代方案,电动汽车可能成为电力系统的储能装置,或将是电化学储能的有效补充。动力电池可以起到和电化学储能系统相同的功能性作用。使用电动汽车替代电化学储能的优点是,电动汽车的储能性功能是消费者在使用电动汽车过程中的第二功能(第一功能是出行),其成本已经在消费者购车过程中被支付,电动汽车的使用不会为社会带来能源使用成本的显著变化。另外,随着交通部门的深度电气化持续推进,电动汽车在未来会实现规模化发展,大量动力电池在电动汽车上的应用使得电动汽车作为移动的储能系统起到电网调峰、促进消纳的作用,这将有可能变得可行。

电动汽车作为战略性新兴产业,具有广泛的外部性。一是由于其在使用阶段不排放污染物,是空气污染治理的有力手段。二是从燃油汽车向电动汽车的转变可以有效降低石油对外依赖程度,保障能源安全。三是作为移动的储能系统与电网进行协调互动,起调峰调频作用,可以提升电网接纳电力的能力。

电动汽车成为有效储能系统需要做好如下几个方面的工作。

第一,规模化推进智能化充电基础设施建立。电动汽车快速发展与滞后的充电设施建设之间的矛盾日益凸显,充电设施不足为消费者带来的充电焦虑是影响消费者购买行为的关键。虽然近年来政府对于电动汽车充电桩建设不断提供政策支持,充电桩的保有量呈现指数增长,但目前仍然不能完全满足电动汽车用户的需求,特别是公共快速充电桩不足成为阻碍消费者购买电动汽车的主要原因。另外,动力电池技术提升虽然使电动汽车的续航里程实现质的飞跃,但仍然不能满足用户实现远途出行的需求。政府已经出台了相关的计划解决相关问题,比如工信部发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》提出建立“电动化、网联化、智能化”的电动汽车充电基础设施。

第二,通过有效规划措施引导消费者错峰充电,实现削峰填谷作用。随着交通电气化的程度不断提高,大规模的电动汽车接入电网会对电网负荷产生影响,峰对峰的充电模式会提高电网的供电压力以及运行风险,并催生大量的备用以及调峰调频成本。谷对谷的充电模式会造成设备利用率低,导致资源浪费。科学引导消费者采用错峰充电模式是实现资源优化配置,降低电网运行风险的关键。理论上消费者对充电电价比较敏感,愿意为相对更低的电价改变自己的充电行为。然而,从目前全国实施的峰谷分时电价看,峰谷分时电价对消费者充电行为影响不足,因为大部分消费者并没有选择用电低谷进行充电,因此需要大幅度提高峰谷分时电价差。政府应设置更加严格的规制措施,除了促使充电桩企业充分考虑用电负荷分布,还需要推行更加有效的峰谷分时电价,引导消费者进行错峰充电。

第三,完善政策法规,推动电动汽车退役动力电池多情景梯级利用。随着第一批车载动力电池退役,再利用问题逐渐引起相关部门的高度重视。近年来,政府陆续发布多个指导文件,以规范动力电池梯级利用工作。但是,动力电池梯级利用仍然处在初始探索阶段,没有形成完整的动力电池梯级利用产业链条。首先,政府应根据动力电池梯级利用的试点项目和实施效果,总结发展经验和制定更加完善的发展规划,以推动梯级利用产业稳步发展。其次,需要积极探索动力电池多情景梯级利用方案,并制定相应的方案标准,解决动力电池多样性带来的回收利用难题,以实现充分利用不同属性动力电池的最优配置。另外,面对未来电动汽车动力电池梯级利用市场爆发式的增长模式,政府应提前规划市场管理方案,确立准入标准,以确保动力电池梯级利用以及回收过程中的安全问题,推进动力电池梯级利用实现产业化发展。

(编辑:洪晓文)

编 辑:路金娣
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