瞭望 | 将来买一辆电动车,就等于为电网提供一
《瞭望》:国内车网互动技术的落地前景如何?
欧阳明高:首先要认识到,电动车的电池动力系统本质上就是一套储能系统。
《瞭望》:为什么你认为电池和电动车等能在新能源电力系统中发挥重要作用?
中国科学院院士欧阳明高
以锂离子电池为代表的纯电动车,将在新能源电力存储中发挥重要作用。有数据预计,2040年中国电动车保有量将达到3亿辆,如果以每辆车电池容量平均65千瓦时计算,全国车载储能容量约为200亿千瓦时,这与当前我国每天消费总电量基本相当。可以说,电动车正在改变人类能源利用方式,推动新能源革命的到来。
近二十年来,我国科研人员已经突破了新能源汽车动力系统技术平台与电池、电机、电控三大核心技术。近十年来,锂离子电池已经广泛应用于电动车。
《瞭望》:对希望进行车网互动布局的城市来说,下一步工作重点是什么?
在中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高看来,新能源革命有五大重点:从传统化石能源向可再生能源转型,特别是光伏与风电的大规模应用;能源从集中式转向分布式;利用氢气和电池等技术存储间歇式能源;发展能源互联网;电动车成为用能和储能终端。
第二,加强快充技术攻关。电动车充电模式可以分为慢充和快充,对于私家车,最佳充电方式是慢充,但是高速公路或长途出行需要采用120~350千瓦超快充补电。中国电力企业联合会于2020年公布了大功率快充新标准——超级充电标准,预计2025年可全面提供超快充服务。清华大学已经开发出无析锂安全快充技术,当电量下降到50%时进行补电,充电5分钟能跑200公里。
从传统电力系统与新能源电力系统的比较来看,传统电力系统是发电厂将一次能源转换成电能,经过输电、变电、配电到最终电力用户,从而完成电能从生产到使用的全过程。在此过程中的能量传输是从集中式发电端到用电端的单向流动,具有“源随荷动”的基本特点。而新能源电力系统中的光伏、风机发电是随时间、季节变化的,同时用电负荷也是变化的,这就要求“源—网—荷—储”之间可以进行灵活的互动调控。因此,为应对新能源发电的间歇性和波动性,保障电网稳定运行,配置储能系统必不可少。
《瞭望》:未来电池技术的创新发展方向有哪些?
技术方面,目前电池续航里程和电池寿命问题已显著改观,有关数据显示,电动车的续航里程已从推广初期的150公里左右,普遍提高到500~600公里,豪华电动车正在向1000公里续航迈进。从衡量电池单位重量或单位体积能够提供能量的指标——比能量来看,过去十年提升了3倍,成本下降了85%。高比能量电池安全性、冬季续航能力、高速公路超级快充等方面技术已经取得突破,正在制定标准、逐步推广应用的过程中。
《瞭望》:如此看,纯电动车要成为未来分布式储能的重要工具,关键在于电池。当前我国车载电池产业发展水平如何?
浙江省长兴县“家之窗电动汽车充电站”,工作人员指导车主进行扫码充电(2022年6月7日摄)? 徐昱摄/本刊
未来,电池还将呈现需求大幅上升与成本显著下降趋势。我国目前电池产能只有1亿千瓦时,预计到2025年,中国前五家锂离子电池企业总产能将超过10亿千瓦时。同时,锂离子电池系统成本将快速下降。根据中国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,预计到2025年,磷酸铁锂电池系统成本将降至0.5元/瓦时,循环寿命将达到5000~次。
电动车将改变能源利用方式
这是一种规模大、成本低、安全性高的分布式储能技术,被认为是新型智慧电力系统的重要组成部分。随着电动车数量增加和市场机制的完善,其商业化可实施性正在不断优化。截至2018年,欧盟、美国、日本等国家和地区已开展了70多个车网互动项目。在我国,车网互动技术和市场发展还处于起步阶段。
电池技术日趋成熟
产业方面,我国生产的电池供应约占全球产能的60%~70%。全球十大电池厂商中,我国企业占七席,包括第一名的宁德时代和第三名的比亚迪。