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我国电动汽车储能发展概述探讨

我国电动汽车储能潜力巨大


不同于传统燃油车,电动汽车与电网天然联通,车辆通过电网充电补充能源,依靠动力电池驱动。随着电动汽车的普及,大量电动汽车可成为可观的电力系统储能设施,为电力系统提供辅助服务并提升可再生能源消纳规模。电动汽车储能的概念早在20世纪90年代就被国外学者提出,技术可行性、经济性、运营模式、标准规范等被后续研究逐步论证,但受限于电动汽车数量,其实际应用仍然仅限于技术与运行示范。


近年来,中国电动汽车市场规模呈爆发式增长,现已连续3年成为全球最大电动汽车销量国。到2020年,中国电动汽车保有量将达到500万辆。与此同时,电动汽车核心储能部件———动力电池成本快速下降,近5年成本下降60%以上,预计到2020年电池包成本有望降低至1元/瓦时。车辆数量的快速增长和成本的不断下降意味着电动汽车储能推广时机已日益临近。


考虑到我国电动汽车行业发展趋势,假设2030年全国累计推广电动汽车1亿辆,则电动汽车理论储能能力可达5000吉瓦时以上。随着动力电池技术的进一步成熟,电动汽车未来完全有能力在乘用车领域替代基于燃油的内燃机汽车。如此大规模的储能资源,理论上能够完全解决高比例可再生能源下的电力系统日内调峰需求,大幅缓解困扰行业已久的弃风、弃光问题。另一方面,随着电源结构清洁化,电动汽车全生命周期排放也将因此大幅降低,消解目前仍一定程度存在的电动汽车环境争议。


消费者意愿、成本和技术路线是储能发展待解之题


虽然电动汽车储能具有巨大发展潜力,但其也存在消费者意愿、成本和技术路线方面的障碍。


电动汽车主要服务于出行,若电动汽车的储能应用影响到车辆的正常使用,该   模式显然难以被消费者接受。其次,目前动力电池续航能力仍然有限,而电动汽车储能必然牺牲部分电池循环寿命,若这种牺牲影响到车辆出行需求,电动汽车储能势必难以推行。第三,电动汽车动力电池技术路线也将最终影响电动汽车储能效果。当前提升能量密度是动力电池研发的首要目标之一,但由于电池材料的技术进步往往存在“木桶效应”,即提升某一方面性能势必牺牲其他方面性能,这势必会影响循环寿命等其他电池参数进步速度,进而影响电动汽车储能的可行性。近年来,三元正极材料动力电池的快速发展证明了动力电池与储能电池的技术路线存在分化趋势。


商业模式、价格机制等应先行探索


为解决上述问题,应在商业模式、价格机制、技术研发方面提前探索。


运营车队是电动汽车储能的首批受益者。公交、物流等专用车队出行相对规律,有能力在几乎不影响车辆运营的前提下,提供稳定的电力系统储能服务。未来随着车辆共享模式不断成熟,共享车辆运营商也可介入电动汽车储能服务,继而撬动私人电动汽车储能市场。


虽然动力电池短期内还无法支撑大规模的车电互联(V2G),但其完全可以通过有序充电、电池更换、退役电池储能等方式经济地实现电力系统储能价值。智能充电技术、充换电基础设施及电池循环利用相关标准因此需相应尽快布局。不断完善的电力市场机制和电价政策也将有助于加快V2G模式的商业化。


为实现电动汽车与能源系统的充分融合,动力电池技术研发在考虑能量密度的同时,需兼顾循环寿命等指标。这不仅将帮助电动汽车实现储能价值,也将帮助电动汽车更好地适应无人驾驶运营环境下车辆运行强度大幅提升的市场需求。(编辑单位:国家发展改革委能源研究所)



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