“电动车快充电桩是对电网的极大冲击。”中国工程院院士、清华大学教授江亿表示。
在上海市科学技术协会2024学术年会的开幕式上,江亿以“新能源系统的基础设施建设——城市更新的重要任务”为主题进行了报告分享,指出能源系统的全面低碳转型需要电力系统和用能终端的低碳变革。
江亿。图片由主办方提供
在全球能源革命背景下,城市更新已成为推动能源基础设施转型的关键任务。“零碳排放的长期目标,要求能源系统转向以非化石能源、清洁能源为主导的能源结构,逐渐实现风、光、水、核等非化石能源对煤、油、气等化石能源的替代。”江亿表示。
零碳能源具有3个特点:能源密度低,即单位面积的发电量较小,需要更多的空间资源进行支撑;供需不匹配,如风电和光电都依赖于自然条件,属于波动性能源,无法与用电负荷完全匹配,储能和用电调节问题仍待解决;能源呈现分散分布的特点,而非传统的大锅炉、大电厂,因此基础设施也需要同步改造。
结合以上特点,首先需要充分利用空间资源。以光能为例,即便是在寸土寸金的上海,也有至少800万千瓦光伏的安装空间,一年能发100亿度电。江亿说道:“比如屋顶、零星的空地和堤岸等空间都待开发利用,在未来城市更新的过程中,应考虑如何利用好每一寸空间。”
另一个问题是,如何把夏天多余的太阳能和热能等采集存储起来,等到冬天再用。其中储能是关键的环节。
“通过利用空调制冷、制热和电力之间的协同,建筑可以在其中发挥重要的作用。”江亿表示。
冰浆储能技术是一种用冰浆作为热储存介质的储能技术。冰浆在凝固时可释放大量热量,融化时则能吸收的大量潜热,从而实现能量在物理和化学两个方面的转化,达到储能的目的。由此,夏天就可以将储存的冰浆置换成热水,空调的冷源问题就被解决了。等到秋冬季节,水电开始变多,则再将冰浆凝固,释放的热量用于制备90℃的高温水,解决冬天的供热问题。
“结果就是利用秋天、春天富余的电力,解决了夏天的冷源和冬天的热源制备,用储热替代储电。”
江亿在报告中特别指出,充电桩系统+电动车是城市的巨大储能资源。上海未来预计将有500万辆私家电动车,平均储电容量为每辆车70千瓦时,意味着有35000万千瓦时的储电能力。如果有70%电动车与充电桩连接,每个桩充电功率为10千瓦,放电功率为7千瓦,则充电3500万千瓦、放电2450万千瓦,几乎可以满足上海地区风电和光电消纳的需求。
“用电负荷是有好坏之分的,比如工厂里的电锤,需要在瞬间提供大量电力,就是非常差的负荷。而电动汽车则是一类很好的负荷,在任何时候都可以充电,电流十分稳定,因此可以通过慢充电桩系统帮助平衡电网负荷,起到对电网的‘削峰填谷’作用,而快充电桩则会破坏这个平衡作用,更适合在高速公路服务区场景中使用。”江亿表示,这不仅需要基础设施的完善,也需要改变充电文化,鼓励电动汽车的使用者养成使用慢充电桩充电的习惯。
江亿呼吁,将慢充电桩作为新的基础设施建设,让用户养成即停即接的习惯,实行双向充电的模式。此时,电动车起到了城市电网“充电宝”的作用,在电动车需要电的时候,从充电桩中取电,消纳建筑光伏转换的富裕电力;在用电高峰期,则可以反向为建筑供电,降低电网的压力。
“如果每年的连接时间超过了6000小时,可以实行免费充放电,因为这是在为电网做贡献。”江亿补充。
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