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為什麽我看好電動汽車有序充電,不看好車電互聯(V2G)?

近兩年來,隨著能源產業的不斷發展和電動汽車技術的日趨成熟,能源轉型+交通電氣化早已是全球許多國家技術升級和轉型的重點方向。在這樣的大框架下,很多人(主要來自能源和電力背景)提出了車聯網(V2G)的概念,即希望電動汽車作為可以靈活接入電網的儲能設備,能夠與電網雙向互動,為電網提供各種輔助服務並獲得報酬,這被很多人視為能源行業的重要發展趨勢。在此,劉波不打算過多介紹其細節。感興趣的朋友(尤其是有汽車和電池背景的朋友)可以搜索“什麽是電動汽車聯網技術(V2G)?目前有什麽研究或應用?”“這篇文章要多學學。

劉波在文中提出壹個觀點:電動汽車當然可以與電網互聯互動,但單向能量傳輸,即有序充電(與電網的互動僅限於電動汽車靈活有序充電)是可靠的,而與電網雙向能量互動的車電互聯(V2G)不是好的賽道:對於汽車來說,得不償失,無法形成有效的運行模式。

本文有基於對行業發展觀察的技術分析和推斷,也有吐槽。總之,拙見供大家參考。當然,估計很多電力行業的人可能會有不同的看法。歡迎拍磚。

V2G原理示意圖,摘自文章《V2G:歐美日發展經驗的啟示》。

有序充電本來就是可靠的。

對於動力電池的充電,電池在多大的電流/功率下可以充電到多大的荷電狀態(SOC)是經過電池廠和車廠壹系列的設計驗證工作得出的,這也代表了電動汽車充電的最大功率/容量。在實際使用中,由於環境溫度、充電樁本身功率、安全邊界緩沖值等因素的影響,汽車充電所能達到的功率壹般達不到電池/蓄電池允許的最大允許功率值,或者只能偶爾達到。

分步充電曲線是通過電芯的驗證和開發過程得到的優化充電曲線。如果充電率低於這個值,就沒有問題。它摘自基於局部體積膨脹標準的鋰離子袋電池最佳快速充電文檔。

其實只要充電功率低於電池的允許功率,本身就沒有問題:相比快充,電池慢充的反應動力學條件更溫和,加熱遇到的挑戰也小很多,更容易。本質上,有序充電就是充電電流由電網控制。如果電網負擔重,就少充電/停止充電,如果當時電網供大於求,就多給汽車充電。反正電網是隨時可用的,任何時候都要盡量保持供需平衡。只要車不急著用,充電壹段時間(先保護電網中其他要求穩定的負載)對電動車基本沒有損失,但會給電池更多的靜置時間,對反應動力學大有好處,更有利於電池的溫和充電。

對此,劉波在之前的文章中報道了寶馬如何與PG&合作;e公司合作推出智能充電服務與電網聯動的iChargeForward項目。詳見《電動汽車協同運行的創新嘗試~退役電池~電網:寶馬聯手PG &;e讓充電更智能。

為什麽V2G不是好賽道?

那為什麽劉波認為V2G不是壹條好賽道呢?

1.辛辛苦苦開發,付出這麽多心血換來的續航,用V2G放回電網??這就是用在手柄上的好鋼精神嗎?

熟悉動力電池發展過程的人都知道,很多型號的電池組都有開發要求:即滿足充放電XX次循環/全生命周期XX千公裏/全生命周期能量吞吐量能滿足多少千瓦時的要求,這是行業內最基本的。

簡單有序充電沒有問題:因為電無論如何都要充電,有序充電只是讓充電更合理而已。但如果非要把動力電池拿到電網V2G,我就要問了:

妳的電池壽命損失,電網能賠多少?事實上,目前電力市場能夠給予各種輔助服務的補償並不十分可觀,這也是制約儲能行業發展的關鍵因素。有關詳細信息,請參見本章第4節中的討論。

動力電池的研發並不容易,需要幾年的周期和反復驗證的過程。越是目前的高能系統,越需要平衡各方面的性能,技術門檻不低。所以:妳要像電網壹樣,經過N年的苦心調整,提高動力電池工程師的電池壽命/全生命周期能量吞吐量,電網給的補償不高。妳覺得這是不是充分體現了王多宇把手用好鋼的精神?

2.只要電池完全充放電,就會有壽命/老化損耗。

來,跟我壹起默讀三遍這個標題:“只要電池充滿電和放電,就會有壽命/老化損耗”。

對:只要有壹次完整的充放電,就會有老化,但有些電池可能快壹些,有些電池可能慢壹些,這是很自然的。

有序充電只是汽車運行時的充電、放電或正常使用,完全不影響電動汽車的運行/使用模式。

但如果妳開始以兩種方式與V2G互動,嗯,有壹部分全生命周期能量吞吐量& amp;伴隨的電池單元老化將被發送到電網。在這壹點上,我想問主張V2G的人:

妳會告訴消費者V2G會加速他的電池老化嗎?裏程焦慮仍然是大家關心的痛點,裏程會隨著使用年限縮水,這讓大家對電動車現狀不滿。還有更高的期望和要求。此時此刻,妳要我把寶貴的充放電能力交給電網?還是覺得我的電池衰減不夠快?所以這裏還是呼應剛才第壹節說的:把好的鋼花放在手柄上是什麽?

另外,有人會說:“現在動力電池的壽命是1K次...所以400公裏的續航裏程乘以1000倍可以得到40萬公裏,顯然是夠用的,盈余就是V2G。”

這個邏輯乍壹看似乎沒什麽問題,但是劉波在這裏想告訴妳,問幾個問題:電池材料1000次/單電池1000次/電池組1000次的壽命和電池組實際使用壽命壹樣嗎?妳知道從電池材料的1千次壽命到最終電池組的1千次實用壽命需要付出多大的努力嗎?

所以理論值很好,但是現在市面上有幾輛車不換電池實際能跑到40萬公裏?我覺得提倡V2G的人應該把這方面的數據拿出來詳細論證,這樣才能更好的支撐這壹塊的繼續發展。

在這裏,劉波想進壹步強調壹點:實際上,我並不是說V2G肯定不行。既然對我的車的利益有損失,為什麽不直接給我賠償到位呢?偉大的馬克思也說過:“如果有20%的利潤,資本就會動起來;如果有50%的利潤,資本就會冒險;如果有100%的利潤,資本就敢冒絞殺的風險。"

-電網願意為V2G支付多少錢?帶著這個問題,我們來看看第三節:法律事務與責任。然後在最後第4節,劉波再次回答了這個問題。

3.汽車用戶、汽車公司和電網公司:法律事務和責任的限制。

在寶馬的有序充電項目中,能量交互場景更加簡單,寶馬、PG & amp;e認真起草了合同,合同中明確規定了參與需求響應的權利和義務,讓參與者有個明白賬可以算,活動自然會開展得更順利。

項目中法律事務/合同的壹些簡要信息。

而如果要向兩個方向供應能量,問題只會成倍增加,比如:

這樣壹來,汽車的電池壽命/能量吞吐量就損失了——萬壹不能滿足全生命周期的能量服務/裏程需求,電池老化誰來負責?正因如此,大部分汽車公司都不想折騰V2G(至少,不想很快很積極地折騰):現在發展動力電池還有很多事情和挑戰,那麽V2G呢?對我有好處嗎?妳知道處理高比能電池有多難嗎?妳知道兼顧高比能和高功率有多難嗎?妳給我壹個參加的理由說服我參加...

而且說到說服,別忘了說服壹個人最好的方法是訴諸利益,而不是理智/感情/感覺)。如果沒有利益,經濟學中的理性人必然選擇多大於少。畢竟電動化是汽車領域公認的發展方向(入坑大家都開心),而V2G不是。既然不是公認的發展方向,妳就要用更充分的理由來說服汽車企業樂於入坑。

這種雙向的復雜互動,商業模式的確定,法律上各方應承擔的責任和義務,設計起來肯定會比有序收費更麻煩。

當然,與其他挑戰相比,這些困難相對容易克服,劉波只是想在這裏提出這個問題供大家考慮。

所以說白了,其實大家都看清楚了:如果妳給足夠多的好處(車尾& amp;客戶端),V2G未必不可能發展,那我們就看下壹部分,看看電網實際可能會為V2G付出多少。

4.如果V2G真的起作用,電網給的獎勵壹定足夠高。這個時候,固定儲能沒有理由不能先大規模爆發。

如果這些條件成熟,電網願意付出大量的獎勵來推動V2G的發展。考慮到動力電池肯定要比固定儲能貴,成本更低、使用壽命更長的固定儲能沒有理由不先搶占這個市場,滿足與電網雙向能量交換和服務的需求。

大家可以看到最近儲能的招標結果比動力電池便宜。

有人說,電車靈活,即插即用,可以來回調配——好家夥,妳得先走,才能跑。固定儲能與電網的交互總是比汽車模式更清晰,更適應——人們是為電網開發的,那麽現在固定儲能在電網中的應用呢?

說實話,劉波也試圖跟上電力市場、電改和輔助服務的更新。為了方便外行了解現狀,劉波鬥膽總結了中國固定儲能-電網互動行業的發展現狀,供大家了解(歡迎拍磚)。壹般來說:

電力領域的改革並不容易,因為現有體制龐大,運行慣性大,有壹套現有邏輯。電改屬於各種能源集團壹提起來就爭論不休的話題,往往達不成結論和共識,實施起來也確實不容易(9號文件出來已經幾年了)。

具體可以推薦壹篇文章《為什麽電改比消滅肺炎還難?》,由張發表在《能源》雜誌上,對電改感興趣的朋友可以去看看是什麽情況。

100人舉報孟茜輔助服務補償怕被掐斷的新聞。

那我們再來看看目前儲能的發展。在國內,儲能參與輔助電網服務的省份規定也不壹樣,補償機制也經常調整,這其實關系到壹個簡單但核心的問題,儲能能否用於電網賺錢。在這裏,劉波不打算給大家列舉壹堆調頻、壽命計算、補償的公式。他只是想換壹種方式思考這個問題:即從行業的實際發展和健全來推斷行業遇到的困難和挑戰:

近兩年儲能裝機量受政策影響較大;

電網似乎不願意在儲能的使用上多花錢,也不想鋪太多(制止事件)而且好像也不是真的熱心;

從大家都在努力尋找商業模式來看,儲能項目的經濟估算還是有挑戰性的,這恐怕只有靠技術進步才能從根本上解決。

GGII總結2019中國儲能產業發展。

摘自《中國儲能產業商業化發展》,發表於中關村儲能產業技術聯盟。

因此,不難看出,目前儲能的技術水平+電網系統的運行規則+電力市場的運營模式,並不容易使目前技術水平的儲能在我國電力市場取得足夠好的經濟性,所以我國儲能行業壹直在不溫不火地發展。

說實話,儲能行業很重要,可以促進各種技術的發展,對能源轉型意義重大。然而,這不是討論感受的地方:有跡象表明,在電網中使用儲能仍有許多困難,各種挑戰需要克服。如果設計用於與電網交互的固定儲能不能很好的滿足電網的要求,開發存在壹些挑戰,但是妳堅持把交互更麻煩、成本更高、歸屬責任更復雜的電動汽車放入電網,開發車電互聯的V2G,是不是妳還沒學會走路(儲能-電網交互)?有必要基於現在的技術水平去做壹些明顯成本高收益低的事情嗎?

因此,對於劉波來說,在寶馬項目的第壹階段,汽車與電網的互動只有有序充電,沒有V2G,這並不奇怪。

PS:說到收入,劉波認為用電動車開滴滴明顯比V2G靠譜——百公裏消耗的成本明顯比燒機油劃算,而且他還能遇到人。收入方面,比V2G大很多。妳們這些老鐵不妨考慮壹下。

後記&;亂彈

幾年前,劉波看到了寶馬的這個項目,覺得很有意思,於是寫了這篇稿子。這幾天我會回bmwchargeforward.com看看有沒有更新。不幸的是,網站上說這個項目的第二階段開始於2018,但是網站上沒有可靠的信息介紹項目的最新進展,所以如果有人知道這個項目的後續情況,請告知並分享信息,以便劉波可以學習另壹個...

至於V2G,劉波並不認為它沒用,而是認為它的投入產出比相對較差。目前還不如做好儲能,搞壹些示範工程。但如果非要為它的未來發展畫壹個大餅,那多少是概念多於實質。目前,關於能源互聯網商業模式創新的討論很多。對於V2G,我認為問題可以進壹步簡化為:什麽樣的用戶會願意為電動汽車提供的V2G服務支付高額的邊際成本?不要跟我談感情,談理想,談潮流。作為壹名電池工程師,劉波正在研究未來的發展方向。劉波也知道什麽是感情,所以這裏先說壹下這筆賬能不能理解。

另:目前有很多平臺/商業模式,裏面倡導的交互非常復雜,看起來雲山霧水,但是劉波認為有壹個很大的問題:很多強大的東西要用非常精煉的語言和邏輯快速解釋,這個內核不要復雜。在這些復雜的交互平臺/商業模式背後,劉波看到最大的瓶頸是每項技術本身的不成熟/缺乏經濟性:如果技術強大,能取得良好的經濟效益,誰還會費心去搞那些復雜的商業模式呢?妳為什麽不直接暴力滿倉?

最後:所以相比之下,對於中國制造業的真正崛起來說,在每個細分領域打造壹個或者幾個C公司才是正道,其他事情的優先級真的可以倒排。

聲明:本文由作者在業余時間撰寫,不代表任何組織或機構的觀點。

確認:

謝謝大家的建議,五道口xEV吹水團,跨領域傳播行業的發展應該是這樣的~

感謝老司機齊格和電池專家徐大哥在討論中的支持。

圖|網絡及相關截圖

作者簡介:劉觀偉,博士,畢業於清華大學材料系,從事動力電池研發多年,目前就職於某外資汽車企業電池開發部。

本文來自車家作者汽車之家,不代表汽車之家立場。