風起云涌,小荷才露尖尖
2016年,我拜訪蔚來汽車沈總,從他那第一次聽到“能源互聯網”這個概念。我當時就被他給洗腦了。走出他的辦公室,我就在當當上搜了一下能源互聯網,立即買了一本劉老板的書、《全球能源互聯網》。當年,我們將雙向高頻隔離的大功率充放電模塊作為創業初的一個重大項目,并申請到了一筆深圳科創委基金。
在沈總的規劃中,換電站的電池可以用來“削峰填谷”。在電價較低的用電“低谷”期(電網負荷低谷),將電網的電儲存到電池里;在電價較高的用電“高峰”期(電網負荷高峰),再將電池里儲存的電賣給電網。利用“峰-谷”的電差價產生經濟收益。
……
一轉眼,時光流逝到2022年8月20日時,我讀到沈總關于“虛擬電廠”的長文《每一個蔚來換電站,都可以是一座虛擬電廠》,很是感嘆蔚來汽車宏大、長遠、前瞻、深邃的頂層設計能力,以及實現頂層設計過程中展現的堅定意志和堅持。從2016到2022,對于一直處于過山車狀態的新能源行業,不長也不短。2017年12月16日,蔚來首款量產車ES8才正式發布。
沈總規劃中的“填峰削谷”,在中國還沒有商業化,但已處在試點之中。2022年8月26日,深圳虛擬電廠管理中心正式揭牌。這是國內首家虛擬電廠管理中心。深圳虛擬電廠已接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14家,接入容量達87萬千瓦,接近一座大型煤電廠的裝機容量。近期,各地政府關于儲能的政策超密集發布。豬飛的節奏。一地雞毛的前夜。
劉主任敏銳地觀察到電動汽車參與分布式儲能的大趨勢。
他在2023年初指出:發揮電動汽車作為分布式儲能作用,實現電動汽車充換電與電網間的雙向互動一直是兩個行業共同的愿望。隨著我國純電汽車保有量超過1000萬輛,分布式儲能的效果開始顯現。上海、北京開始要求建設智能樁的政策推動了充電設施的性能要求更新。能源行業《電動汽車充放電雙向互動》等系列標準的制定有助于車網互動向標準化方面發展。智能樓宇、綜合能源園區的建設也為實現充放電雙向互動提供了基礎。2023年,電動汽車與電網間的雙向互動逐漸進入市場探索、標準制定、產品更新的階段。深層次、大范圍的車網互動還需要電池技術進一步改進、電力體制改革進一步深入和政策配套進一步開放。
V2X,X的主角有家庭、用電設備和電網
V2X的市場應用,包括V2L、V2H、V2G、V2V,等。在中國市場,B2V可能也是有大空間的。
V2L(Vehicle to Load)是便攜式儲能電源的替代產品和伴侶產品。V2H(Vehicle to House)在當前應用主要是作為家庭的應急電源,但是將會衍生很多應用場景。V2H其實也是V2L,車輛電池連接各種家用負載。
"晚上在家用 0.3 元把車充滿電,車子開到公司,車輛電池的電給公司用,公司是 1.3 元一度電,一天賺個午飯錢。” 這個概念可能也是V2H,但也可能是V2G(Vehicle to Grid),車輛直接上網接受調度。V2G對電網管理的要求很高,我不認為商業模式短期內能跑通。
在電網接納零散的發電之前, 將車輛電池作為蓄水池的儲能應用是重點,商業化已經明朗。
V2V(Vehicle to Vehicle)和B2V(Battery to Vehicle),這兩者或許將“卷”出中國特色。
V2L
我沒明白便攜式儲能為什么這么火?買個1度電的電池放在家里,一年有那么一到兩次,周末、節假日去海邊露營、拍視頻?視頻廣告從業者長時間在戶外拍視頻,普通的充電寶不夠用,倒是很真切的需求。但是,如果是為了滿足這些需求,這個市場能有多大?
很多人告訴我,便攜式儲能和戶用儲能現在很火,是因為俄烏戰爭。戰火摧毀了烏克蘭的電力設施,烏克蘭人民靠光伏電池板和便攜式儲能滿足家庭用電需求,白天通過太陽能電池板將太陽能轉換到便攜式儲能電池里面去,晚上通過便攜式儲能給家庭做飯、供電。戰爭中斷了俄羅斯對歐洲的天然氣供應,電價猛漲,歐洲人不堪重負,每家每戶都安裝光伏屋頂,將太陽能轉換到戶用儲能電池里面去,盡量用儲能電池的電力給家庭供電。
能效電氣于2023年3月發布了便攜式直流放電機UCD3500,是全球第一款無需外接電池的就可直接從電動汽車快充口取電的取電神器,是V2L的典型應用。UCD3500通過直流充電槍頭連接到電動汽車的直流快充槍座(槍頭和槍座符合國標GB/T 20234.3-2015),將動力電池的直流電接轉換為額定電壓220V、額定功率3kW的交流電。峰值功率可達到3.9kW。UCD3500接受的電壓范圍是300-500V。采用能效電氣標簽化的獨立風道技術設計,防護等級高達IP65。
UCD3500的定位是:讓電動汽車變成了“超級移動電” ; 讓“移動戶外電源”有了大容量的能源倉,豐富人們的潮流生活。在中國,電動汽車更是“戶外移動電源”的“能源倉”,因為:
1.有些露營場所并不允許車輛靠近。
2.廣告拍攝,大范圍移動,車輛也是無法停靠在拍攝地的。
“移動戶外電源”雖然能提供兩度電的大電池,但畢竟容量有限。電動汽車的電池容量相對于“戶外移動電源”的電池容量,則是“超級大”了。拍攝間隙,回到停放在拍攝目的地的停車場,從電車上取電,將“移動戶外電源”補滿電。
海邊燃氣篝火。大噱頭。但是,我們不應阻擋人民群眾對幸福浪漫美好生活的向往。對于車企來說,有1%的需求,都是值得做個選配件的。
V2H
今年6月以來,江蘇、四川、重慶、山西等多地已開始執行新的峰谷電價政策。貴州、廣西、北京發布了關于峰谷電價調整的征求意見稿。各地針對優化峰谷時段劃分、進一步擴大峰谷電價水平、完善峰谷電價結算方式等方面做出調整。其中北京、四川、廣西、江蘇自7月起開始執行新的尖峰電價。用電峰平谷電價比例有的地區調整到為1.8:1:0.4。
假設一天谷底時長為9小時,一臺22kW雙向樁在谷底時間可以保存198度電。假如一度電可以節省1元錢,一臺22kW雙向樁一天可以賺198元。實際上,對于家庭使用,一天并不需要這么多電,也難以配這么大的電池包。假設一個五口之家,一天需要XX度電,…… 問題是,車子沒法作為家庭儲能的全時應用。
V2G
“電網”是個模糊的詞匯,我通過一篇科普文章具象化了“電網”。據我了解,當前在研究和試點10kV支線以內的“并網”。但是,一旦電網準備好車輛電池并網,將塑造出全新的生態,將影響全家萬戶。這方面的想象力,能有多大,就有多大。和無線充電、自動駕駛比起來,V2G的商業化進程會更快。
歐陽明高院士一直在為這個前景進行鼓與呼。我在另外一篇文章中摘錄過他的大段講話。今天摘錄另外一段。里面的科普部分和我前面的表述有些重疊。但歐陽院士的科普更到位。
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09 電動汽車能變成電網的充電寶
我們一般的時候是電網給車充電,我們現在也可以用車給電網充電,把車變成電網的充電寶,這不就雙向了嗎?也就是說,這個車既可以充電又可以往回放電,這就叫車網互動。比如說大家都在下班的時候六點鐘來充電,那這電網是受不了的,但如果我們后半夜充電,我們反倒是把后半夜那個波谷給它填了,而我們的波峰還沒有,所以這就叫削峰填谷。這個還不是車網互動,只是有序充電,也就是我們用一個后臺來調度大家充電,我們叫廣義的車網互動,有序充電到車網互動,有序叫V1G單向的,車網互動是叫V2G雙向的。
10 車網互動能為多方贏得收益
那么我們還可以擴展到什么呢?就是車跟車充電,車跟房子、車跟建筑、車跟微網 都可以互動,不一定非要只是跟大電網互動,所以這個靈活性非常非常的大,我們這個用戶是有收益的,而且可以創造很多就業機會。大家這么多車,他要聚合起來 有很多人會辦這個公司。而且政府也可以參與建立后臺,國家電網也會參與調動,大家都有收益。
那我們比較一下我們電動汽車儲能,跟前面說到的像現在的這種固定式儲能電站相比有什么特點呢?第一成本低,我們電動車本來就是買來的,已經是買了出了錢的;第二呢風險低,因為我們電動車的安全事故不會有特別大的事故,因為它電池比較少,當然技術難度有提高。
大家會疑問呢?我這個車又開車又儲能,那個電池就廢了對吧,實際上,我們現在的電池壽命是富余的。如果每次滿電跑500公里的電動車,你要是1000次(滿充滿放)循環的壽命,你能開多少呢?50萬公里。你要2000次的循環壽命,100萬公里。而一般來講,私家車一年也就開1萬多公里,我們十年,也就是一二十萬公里,所以我們電池的壽命是富余的。
另外我們90%的時間車都是停著的,所以在90%這個時間是可以用來進行車網互動賺取收益的。我們一輛車的力量是很小的,如果把所有的車合起來就大了。
11 2030年后車網互動儲能總量將超過儲能電站
我們現在預計2040年,中國大概會有三億輛電動車,如果每輛車平均是65度電,那3億輛車是200億度電,我們車上可以裝200億度電。200億度電是什么概念?我們今天全國每天的用電量就是200億度,也就是說我們車上電池能裝的電夠我們全國用一天。當然了,我們并不能把所有這些拿過來出來,但至少一半是可也就是100億度這也很大很大了,100億度已經是我們現在儲能,當前來看那是幾十倍。
另外,從調節功率來看,如果每個充電樁15千瓦,那么最后就會有30億千瓦。30億千瓦什么概念?我們2040年的非化石能源裝機的一半,大概也就是30億千瓦,這個也是足夠大的。關鍵是我們怎么把它能夠聚合起來,那么大家會問,這玩意好不好裝進去啊?其實很好裝,我們現在的國家標準、規范都有,那也就是電動汽車接入電網,參與能量互動已經具備良好的電網硬件基礎和設計方法。
大家會說這個成本多少啊?其實成本并不高,只是把充電樁由單向變成雙向就可以了,所以其他都是軟件升級。2030年之前,我們預測儲能電站還是一個主體,在總量上一定會比車網互動要多,因為車網互動我們還需要一個發展的時期。那么到2030年的之后,首先是我們電動車的數量會極大的增加,另外,我們新基建經過一段時間的發展,它也會發展起來。所以由于它的成本低、安全性好、量大,它在儲能中,尤其是我們用戶側儲能中占有很大的比例。所以逐步的會在總量上超過儲能電站。
12 車網互動離不開電池技術的創新
隨著今后的發展,我們還有不斷的電池技術的創新,比如說大家現在具以厚望的固態電池。從固態電池目前的研發看,有三種技術路線,氧化物、硫化物和聚合物。硫化物是我們車用全固態電池的主要選擇。因為硫化物是在中間離子導電率最好的一種電解質,現在還有很多的技術難題需要克服,我們預計到2030年全固態電池占整個電池的量不會超過1%;在2030-2060年,我們現有的鋰離子電池仍然會繼續發展。
目前用的儲能電站的電池,比方說磷酸鐵鋰電池本身就是一種非常好的低成本、安全、長壽命的電池,所以我們對它也寄予了很大的希望,磷酸鐵鋰電池是完全中國自主的、不要鎳不要鈷,仍然是最佳選擇之一。
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V2V
V2V,車子給車子充電。早在2018年10月9日,我們就發布第一代V2V產品CCC15000。發布后的幾天里,我的手機都快被打爆了。這讓我誤以為又找到一個生意增長點了!但其實,雷聲大,雨點小。我們原本設想是,V2V可以作為4S店的道路救援產品 了。但是,“續航焦慮”是買車前的過度焦慮,是偽命題。在發布文章里,我吹道:“CCC15000創造性地解決了V2V的難題,再次展現了我們的研發創新力、市場洞察力和面向未來定義產品的勇氣和魄力。CCC15000作為一個新品類的呈現,意味著V2V標準化工作的開展成為可能,也體現了中國領先在電動汽車市場深耕細作的創新成果。”
V2V的想象力是否可以更大?譬如講,在電網沒準備好進行大規模調度之前,電池容量大、通勤距離短的電動車車主可以通過V2V的方式賣電給那些有緊急需要的車主? 這又似乎過度想象了…… 互聯網化社會化方式使用V2V,也許值得探索。
B2V
“ 忽如一夜春風來”,移動充電車產品種類在今年突然猛增。疫情三年,很多人在憋這個大招。
能源互聯網的定義
削峰填谷、虛擬電廠(VPP)、V2X,能源互聯網相關的時髦的概念很多。“能源互聯網”,這個詞意很宏大。聽起來就很高——大——上。能源互聯網相關的出版物已有20多種。從出版物的繁榮程度能看出一門學科和行業的發展狀態。
各種出版物上都有大段大段關于能源互聯網的論述。這些論述有的試題給能源互聯網下定義。
在《第三次工業革命》中最早提出"能源互聯網“概念的里夫金認為,”可以通過互聯網技術與可再生能源相融合,將全球的電力網變為能源共享網絡,使億萬人能夠在家中、辦公室、工廠生產可再生能源并于他人分享。這個共享網絡的工作原理類似互聯網,分散型可再生能源可以跨越國家自有流動,正如信息在互聯網尚自有流動一樣,每個自行發電者都將成為整個大陸的沒有界限的綠色電力網絡中的節點“。
“能源互聯網通過應用現代的信息及通信技術,可以實現發電企業(或電力供應商)、電網企業及電力用戶間信息的實時互通,同時確保了電網的可靠性和供電安全性,因此是可再生能源并網的重要工具。通過自動收集、匯總和分析電力生產和消費的相關信息(利用信息通信技術),能源互聯網還使得供應商和需求側管理稱為可能 。能源互聯網是以電力系統為核心,以智能電網為基礎,以接入分布式可再生能源為主,采用現金信息和通信技術及電力電子技術,通過分布式智能管理系統(Intelligent EMS, IEMS)對分布式能源設備實施廣域協調控制,實現冷、熱、、氣、、水、電等多種能源互補,提高用能效率的智慧能源系統。“ 虛擬電廠是能源互聯網的一種重要形式。在某出版物上,虛擬電廠定義為:
"由可控機組、不可控機組(風、光等分布式能源)、儲能設備、負荷、電動汽車、通信設備等聚合而成,并進一步考慮需求響應、不確定性等要素,通過與控制中心、云中心、電力交易中心等進行信息通信,實現與大電網的能量交互。總而言之,虛擬電廠可以認為是分布式能源的聚合并參與電網運行的一種形式。"
虛擬電廠是能源互聯網的一種重要形式。在某出版物上,虛擬電廠定義為:“由可控機組、不可控機組(風、光等分布式能源)、儲能設備、負荷、電動汽車、通信設備等聚合而成,并進一步考慮需求響應、不確定性等要素,通過與控制中心、云中心、電力交易中心等進行信息通信,實現與大電網的能量交互。總而言之,虛擬電廠可以認為是分布式能源的聚合并參與電網運行的一種形式。”
從V2X到能源互聯網。這將是非常大的產業賽道。
這篇文章可以進一步說明,為什么說V2X是去OBC的三大終極推動力之一。