林伯強專欄丨新能源系統需要充分挖掘電動汽車儲能潛力

2022年06月28日 05:00   21世紀經濟報道

林伯強(嘉庚創新實驗室研究員,廈門大學中國能源政策研究院院長)

電動汽車作為新能源系統的一個重要組成部分,正在迅猛發展,需要對其未來的作用有一個科學定位,并以此進行產業布局。電力結構的清潔化轉型是實現“碳中和”目標的重要方面。風電光伏的大規模并網消納和替代傳統火電,成為實現“碳中和”的必經之路,由于風電光伏的不穩定特征導致需要建設與之相對應的儲能系統來解決電力供需不匹配。

電化學儲能被認為是當前解決電力“消納難”的關鍵技術,但電化學儲能由于在生產、使用和最終報廢階段都會不可避免地產生大量的污染物,其在產品生命周期的環境成本不可忽略。加之,電化學儲能系統壽命有限(10年左右),大量的充電和放電過程后,其壽命會顯著下降。隨著新能源發電在電力消費中的滲透率持續提高,相應催生的儲能需求增長與電化學儲能系統增長之間將產生很大的缺口,在沒有其他新的儲能材料來支撐發展的情況下,政府將面臨兩個選擇:

一是通過持續增加電化學儲能系統的投資部署來滿足增長帶來的需求。隨著電化學儲能材料應用的快速增長,其生產和報廢階段產生的污染排放越來越大。另外,大規模的電化學儲能部署會帶來大量的經濟成本,而能源系統成本的上升將可能導致大宗商品價格上漲,不利于經濟增長。

二是尋找電化學儲能替代手段。在滿足電力上網調峰調頻需求下,積極探尋電化學儲能替代方案,電動汽車可能成為電力系統的儲能裝置,或將是電化學儲能的有效補充。動力電池可以起到和電化學儲能系統相同的功能性作用。使用電動汽車替代電化學儲能的優點是,電動汽車的儲能性功能是消費者在使用電動汽車過程中的第二功能(第一功能是出行),其成本已經在消費者購車過程中被支付,電動汽車的使用不會為社會帶來能源使用成本的顯著變化。另外,隨著交通部門的深度電氣化持續推進,電動汽車在未來會實現規?;l展,大量動力電池在電動汽車上的應用使得電動汽車作為移動的儲能系統起到電網調峰、促進消納的作用,這將有可能變得可行。

電動汽車作為戰略性新興產業,具有廣泛的外部性。一是由于其在使用階段不排放污染物,是空氣污染治理的有力手段。二是從燃油汽車向電動汽車的轉變可以有效降低石油對外依賴程度,保障能源安全。三是作為移動的儲能系統與電網進行協調互動,起調峰調頻作用,可以提升電網接納電力的能力。

電動汽車成為有效儲能系統需要做好如下幾個方面的工作。

第一,規?;七M智能化充電基礎設施建立。電動汽車快速發展與滯后的充電設施建設之間的矛盾日益凸顯,充電設施不足為消費者帶來的充電焦慮是影響消費者購買行為的關鍵。雖然近年來政府對于電動汽車充電樁建設不斷提供政策支持,充電樁的保有量呈現指數增長,但目前仍然不能完全滿足電動汽車用戶的需求,特別是公共快速充電樁不足成為阻礙消費者購買電動汽車的主要原因。另外,動力電池技術提升雖然使電動汽車的續航里程實現質的飛躍,但仍然不能滿足用戶實現遠途出行的需求。政府已經出臺了相關的計劃解決相關問題,比如工信部發布的《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》提出建立“電動化、網聯化、智能化”的電動汽車充電基礎設施。

第二,通過有效規劃措施引導消費者錯峰充電,實現削峰填谷作用。隨著交通電氣化的程度不斷提高,大規模的電動汽車接入電網會對電網負荷產生影響,峰對峰的充電模式會提高電網的供電壓力以及運行風險,并催生大量的備用以及調峰調頻成本。谷對谷的充電模式會造成設備利用率低,導致資源浪費??茖W引導消費者采用錯峰充電模式是實現資源優化配置,降低電網運行風險的關鍵。理論上消費者對充電電價比較敏感,愿意為相對更低的電價改變自己的充電行為。然而,從目前全國實施的峰谷分時電價看,峰谷分時電價對消費者充電行為影響不足,因為大部分消費者并沒有選擇用電低谷進行充電,因此需要大幅度提高峰谷分時電價差。政府應設置更加嚴格的規制措施,除了促使充電樁企業充分考慮用電負荷分布,還需要推行更加有效的峰谷分時電價,引導消費者進行錯峰充電。

第三,完善政策法規,推動電動汽車退役動力電池多情景梯級利用。隨著第一批車載動力電池退役,再利用問題逐漸引起相關部門的高度重視。近年來,政府陸續發布多個指導文件,以規范動力電池梯級利用工作。但是,動力電池梯級利用仍然處在初始探索階段,沒有形成完整的動力電池梯級利用產業鏈條。首先,政府應根據動力電池梯級利用的試點項目和實施效果,總結發展經驗和制定更加完善的發展規劃,以推動梯級利用產業穩步發展。其次,需要積極探索動力電池多情景梯級利用方案,并制定相應的方案標準,解決動力電池多樣性帶來的回收利用難題,以實現充分利用不同屬性動力電池的最優配置。另外,面對未來電動汽車動力電池梯級利用市場爆發式的增長模式,政府應提前規劃市場管理方案,確立準入標準,以確保動力電池梯級利用以及回收過程中的安全問題,推進動力電池梯級利用實現產業化發展。

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