​蔚来 V2G:带你重新了解如何参与构建新型电力系统

news2024/11/7 19:28:37

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8 月 23 号,蔚来低调的在官方社区社区内发布了一条推文,推文为 「蔚来参与全国最大规模 V2G 需求响应」

而车网互动验证中心(简称 e-Park)的 V2G 试验,在江苏无锡正式启动。

本次响应时间为 30 分钟,50 台电动车送电近 2000kW,平均每台车近 40kW,可满足 133 户居民一天用电需求。

在蔚来的热点里,V2G 似乎很冷门,至少和车、手机比起来确实如此,但这个推文蔚来总裁秦力洪,蔚能董事长沈斐都默默的转到了自己的朋友圈,从这里你就应该知道,这不是一个简单的事。

展开聊聊。

01

储能的正确打开方式

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V2G 即 Vehicle-to-Grid(车辆到电网),又称双向逆变式充电技术,电动车不仅可从电网充电,还能将车载电池中的电能反馈到电网中。

电动车就是巨大的电力海绵,V2G 技术的应用,可实现电动汽车的分布式移动储能单元功能,在用电低谷时充电,在用电高峰时向外放电。

V2G 技术代表着未来交通和能源领域的融合,是技术与环境的和谐共生的典范。

通过「源 ─ 网 ─ 储 ─ 荷」的高效本地化部署和应用,实现绿色能源的本地自产自销,减少对外部环境的影响,同时也可以为电动车车主提供一定的经济回报。

这么好的事,为什么之前不做?

因为今年的《关于第三监管周期省级电网输配电价及有关事项的通知》,大幅拉开峰谷电价,工商储能开始有经济性。

现在国网的试点,只是验证 V2G 能否有经济性,属于一次性的活动,不是常态。

V2G 真正的可行性,反而更有可能是工商业储能的另外一种应用方式。

在这之前,先来厘清储能与电网之间常见的错误观念。

大量混乱的网络消息,使一般人对储能很有多误解,最常见的是电池才能储能,这是很大的错误。

抽蓄水力依然是主流

从以前的碱性电池到现在的锂电池,是我们日常最常见的储能方式,因此很多人下意识认为只有电池才能储能。

尤其近年新能源当道,锂电储能喊的震天价响,殊不知储能有很多方式,电化学储能只是其中一种。

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目前世界主流储能的方式,依然是古老的抽蓄水力发电,占比 79%,锂电池虽然发展迅速,但只占 19%。

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锂电占比从不到 2% 短短时间内大幅上升到将近 20%,锂电池技术进步、规模扩大达到降本增效是主因,背后不乏各国政府的大力支持。

以中国为例,各地方政府为发展储能,强制要求风光装机要配置储能,政策的一刀切,造成储能项目虚胖,普遍存在运营成本高、效率低下的问题。

造成风光配储占中国电化学储能近 50%,储能平均等效利用率却低的可怜,只有 6.1%,大部份连一天一充一放都做不到。

另外的大问题是以次充好,由于是应付政策,部份储能有安全隐忧,中电联统计,光 2022 年 1 - 8 月,全国电化学储能非计划停机就达到 329 次,比例偏高。

政府自然也知道问题所在,发展新能源不能单靠电化学储能,要两手抓,因此一方面鼓励锂电发展,另一方面加大抽蓄水电建设。

首先要做的是把抽蓄水电要依据「谁受益、谁付费」原则,将成本公开透明的摊入电费。

《关于第三监管周期省级电网输配电价及有关事项的通知》,明确抽水蓄能容量电费随输配电价回收,与抽水蓄能价格政策衔接。

稳定抽蓄投资预期,支持抽蓄发展,更好发挥新型电力系统「主力调节器」作用。

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除了新建抽蓄水电站外,还有一种是在现今水库寻找符合条件的站点,增设抽蓄水电机组,甚至可以像雅砻江梯级开发,与风光大基地整合成风光水电站。

中国未来主流储能方式依然是抽蓄储能,锂电是重要的补充,直到氢能发展成熟,才有可能改变现有格局。

特高压与扩容

每当讨论电动车充电功率问题,要达到超充理想功率限制条件很多,尤其是配电网电容的限制,很难满足超充功率要求。

而当提到电网扩容困难时,常有不懂电网的人说:「中国连特高压都能建、工厂的用电量那么大都没问题,电网扩容哪有你讲的那么难!」

站着说话不腰疼。

要谈这两者的不同,先从输配电谈起。

输电网,是指将众多电源点与供电点连接起来的主干网,及不同区域电网互送电力的联网网架。

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配电网则是在一个供电区之内,将电力分配至用户并直接为用户服务的支网。

从发电厂发出的电能经过升压将电压升高,减少长距离的损耗,经过高压输电网的长途运输,经过一次跟二次高压变电所,这就是输电网。

输电网的电压从特高压的 1000kV,到超高压的 750kV - 330kV,到高压的 220kV - 66kV,直到中压的 35kV,是属于输电网的范围。

配电网的电压则是从 35kV 一路降到普通家庭的 220V。

特高压是远距离输电降低传送过程损耗的技术,属于输电网,跟配电网关系差很远。

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工厂用电量大,是因为产业园区是从 35kV 或 10kV 接线,不用经过层层变压。

光从 10kV 到一般居民用电,要经过多次变压,差一级设备数量就差个量级,到末端负荷差距至少是万倍以上。

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有一句话说:「任何小事乘以 13 亿都是大事。」

用电负荷亦同,管理一个用电负荷容易,但要管理成千上万,难度不可同日而语。

扩容难度在于数量级的庞大,电网已经连续多年投资在配电网的钱比输电网还多,从 2014 年以后,配电网投资额度一直比输电网还多,并且差距在逐渐拉大。

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这还是在输电网大力建设特高压的情况下。

中国在配电网已经投入巨大,电容依旧抓襟见肘,扩容远不是说的那么容易。

可能大家还是没看懂,为更好的解说,请大家将输配电网想象成道路。

特高压就是特别的专用道路,输电网就是各地的国道与省道,配电网则是家门前的县道、乡道跟村道。

不同道路的限速不同,车道数量也不同,把车流量想象成电能,中长距离走国道或省道比走一般道路快,但要经过交流道才能上下车道。

这个交流道就是一次跟二次高压变压。

扩容就是家附近要多开新的道路,开一条路不难,但全国这么多地方,如果各地都要新开路,就算中国是基建狂魔也做不到,只能照优先级前后排队。

如同中国的路不是不够多,连假照样塞车,路不可能因为塞车就无限盖,电网也不可能因为高峰用电超标就无限盖。

因此,电网才需要储能、需要削峰填谷。

02

V2G 和换电站案例分析

如何理解 V2G 跟换电站?

一样照前面的例子,电网如同道路,不过现在电能变成快递。抽蓄水电站是快递物流中心,有很大的调度能力,但数量少。

换电站是各地末端的快递站点,被动接受调度,储能量不算大,但数量多、分布广。

V2G 则是菜鸟驿站,目标是缓解最后一里的储能压力,储能量很小,局限所在地,但设置容易,条件要求低。

讲这么多虚的,下面讲讲究竟 V2G 跟换电站如何在新的电价规则下获利。

V2G 的意义

沈斐的微博有一则推文,具体展现如何善用 V2G。

公司变压器只有 250kV,因应用电可能不够,所以安装了光伏 200kV。

现在夏天几个月空调用的多,电力不够用,变压器超负荷,不过平常够用,换大变压器,初装成本跟平时电费要高,所以想安装 215 度储能,报价 30 - 35 万。

想说蔚来的电池也不贵,是不是有其它方法买蔚来电池来做储能和充放电。

原问题是:公司现有用电平常够用,但夏天高峰用电不足,如果加大变压器,除了变压器的成本外,还要每个月付出额外的电费,不合算。

找外面的储能厂商报价,215 度储能,要 30 - 35 万,想问蔚来有没有更低成本的方法。

沈斐给的解决之道是 V2G。

买两辆蔚来二手车,装上 100 度电池,装两根 60kW 双向桩(V2G)。

车给每天上班的骨干员工,岂不是比单独储能划算多了。

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沈斐这里没细算,假设原问题题主本来就是蔚来车主,因此条件变更为只要一台二手车。

目前蔚来官方二手车里,一台 100 度二手车价格整车购买成本最低也要 26 万,对精打细算的公司而言,依然太高。

BaaS 才能有效降低成本,加上 BaaS 后,二手车价一下子降到 16 万,并且 BaaS 的租用费算进公司成本,能按规抵扣。

2 根 60kW 充电桩价格约 10 万。

总成本为:16 + 10 = 26 万。

后续费用为 BaaS 租用费每月 1680 元,每度放电收取 0.1 元。

V2G 如果想靠充放电获利,就现有的电价过于困难。

在保护电池的限制下,一台 100 度满电的车最多放出 60 度,这还是要找得到这么大功率的 V2G。

通常一般的 V2G 放电功率大多在 7kW - 20kW 的区间,毕竟不是每台车都是 100 度电,更多是 60 度左右的电池,加上保护电池,因此放电功率不会做太大。

况且放电功率小,放电时间还得拉长,耗时费力不讨好,闲暇无事放着也是放着,倒是能顺手做,想要靠此赚钱,真的没必要。

V2G 目前最可能的应用场景就是像题主所讲:

现有电容在高峰用电不足,为此扩容又太浪费钱

一般的工商业用户,有独立的电表,所需电容不是很大,用 V2G 就能很好的解决。

相比单独设置储能,V2G 胜在更灵活,没用到时电池本质是台车,能开着到处跑,桩放着可以收取充电费,多一项收入。

之后不需要,卖车总比卖储能设备容易,车再怎么贬值也赢过储能,相对风险更低。

换电站获利计算方法

据沈斐给出的换电站储能投资,三代站 21 块满电池包含建设费用约 260 - 280 万,无需买断电池,由蔚来提供电池质保,每度放电收取 0.1 元,与 V2G 一样。

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这样就能计算获利。

依照浙江最新的 9 月电价,10kV 以下两部制的大工业用电电价尖峰 1.2507 元,低谷 0.334,一度电价差 0.9167 元。

况且浙江的中午时段 11:00 - 13:00 执行低谷电价,也就是能做两次峰谷价差。

以常见的 630kVA,功率因素 0.9 为例:630 * 0.9 = 567kW

凌晨时段充满换电站电池,早上尖峰时段 2 小时。

也就是,两小时能放出 567 * 2 = 1134kWh

中午充电两小时,把早上尖峰消耗的完全补满,下午尖峰时段再放电两小时,总计能充放两次,一共 1134 度电,以蔚来公布最新的 HPC 双向大功率液冷电源模块,转换效率为 98%,扣除放电需付 0.1 元计算。

  • 1134 * 0.98 * 0.98 * 2 = 2178 度

  • 2178 * (0.9167 - 0.1) = 1779 元

一年以 300 天计,一共可获利约 53 万,5 年左右回本。

比起一般的工商业储能,换电站成本可能没太大优势,却能避免工商业储能最严重的安全问题。

工商业储能的爆发,储能价格也是天差地别,目前储能往往忽略各种非技术成本,尤其是消防安全。

随着行业发展逐渐规范,更严格的消防安全标准迟早会成为施工建设要求,这部份甚至可能直接增加每度储能 200 元以上的成本。

选择蔚来,电池安全将由蔚来负责,可以避免日后电池出问题难以善后。

03

工商业储能的未来

工商业储能因为项目分散,爆发时间尚短,没有经过大量装机和长时间运行验证,往往大家避而不谈故障率。

当一个细分市场兴起,大量参差不齐的产品涌向市场,在一轮轮大浪淘沙后,一如先前充电桩爆发的问题:「管建不管用」。

就会出现被弃管的僵尸桩,工商业储能也会有同样经历。

前期爆发后,服务会在工商业储能下一阶段竞争占据重要一环,运营维护跟未来更多的可能应用所需的产品升级服务,考验储能服务的数字化能力。

数字化储能,以全生命周期理念,建立以电池为核心的储能系统和支撑电网的新型电力系统两大体系。

构建站(数字化电站) + 云(储能云平台) + 孪(数字孪生体)的综合数字化平台,使储能更安全高效、更经济智能,提升电站资产价值。

未来电力市场的各种配套,包括电能量市场与电力辅助市场等各种服务,一般的工商业储能未必有相对应的数字化能力,蔚来则早已具备。

蔚来能源云就是站 + 云 + 孪的综合数字化平台。

前一阵子蔚来很喜欢直播换电站的数字孪生系统,数字孪生的能力不止展现的显示换电站动态,而是通过物理与数字模式的双向映像,构建可实时跟踪、可预测换电站状态。

实现换电站全链仿真预测、优化运行控制和挖掘服务价值。

全链仿值预测

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构建全链路换电站仿真平台,覆盖电池、BMS、PCS、EMS 和辅控系统等全部环节,实现各设备的实时监控、预测与诊断,及早发现和解决故障,强化换电站可靠性。

优化运行控制

透过数字孪生技术,实现物理换电站虚拟运行,就是蔚来直播展示的换电站模型。

在数字模型中进行虚拟仿真实验,利用智能调度算法,调整换电站参数,如电池排序、充放电速率,进一步优化换电站性能,提高经济性。

挖掘服务价值

在新能源普及和电力市场化交易的环境下,如何与电网进行调度优化,更快的响应速度、更好的响应方式、更省的响应费用,不止服务车主,更是服务电网。

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新能源车不止带来交通大变革,也影响电力大变革,新型电力系统不光是电源侧的改革调整,还有输电、配电的完整性,这里面出来基建所要承载的物理空间里的硬件,最核心的就是如何构建新型电力系统下的新系统。

不管是特来电、小桔、还是其他充电服务商,本质上想要实现商业的闭环都要建立能源管理系统。

能源管理系统,一方面要串联电源侧、输电侧、配电侧和用电侧之间的实时互联;另一方面要实时响应电网的需求指令。

蔚来的体系化能力根植于车,服务的数字化能力脱胎于车,但不止于车。当别人还在研究车,蔚来早已打通车与能源,蔚来是家车企,更是家能源公司。

新能源需要新型电力系统,蔚来躬逢其盛。

Blue Sky Coming



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