电动汽车既是交通工具,是用电设施,同时也是储能设施,在能源互联网中既是能源的“生产者”,又是“消费者”。电动汽车将与扁平化、分散式、合作化的能源交互网络连接在一起,体现了能源互联网的关键特点,并成为能源互联网的重要支柱。
杰里米˙里夫金在《第三次工业革命》中所构想的能源互联网有五大支柱:一是向可再生能源转型,二是建筑成为微型的发电厂,三是储能技术与建筑广泛融合,四是利用互联网技术的电网成为能源共享网络,五是电动汽车融入电网。里夫金预测,到2030年,电动汽车充电站和氢能源燃料电动车会普及全球,将为主电网的输电、送电提供分散式的基础设施。
电动汽车的普及将推动能源互联网的发展,掀起能源领域的巨大变革。在里夫金的构想中,能源互联网是一种依托于可再生能源技术、通信技术及自动控制技术,以可再生能源为主要能量单元,能够实现双向信息数据的实时高速交互,涵盖多类型能源网络与交通运输网络的新型能源利用体系。处于能源互联网中的各个参与主体既是“生产者”又是“消费者”。电动汽车作为一种移动式分布式的储能设施,未来将与扁平化、分散式、合作化的能源交互网络连接在一起,体现了能源互联网的关键特点,并成为能源互联网的重要支柱。
电动汽车从五方面体现了能源互联网的核心特征。
一是移动式分布式储能的独特功能。
电动汽车既是交通工具,也是用电设施,同时也是储能设施。以特斯拉为例,作为一个交通工具,它的续航里程可以达到480公里;作为用电设施,它连接上普遍的家用交流充电桩,其用电容量为8.8千瓦;作为储能设施,它可以存储85度的电量。电动汽车在与电网的交互过程中,既可以在电价低时充电,起到电网低谷负荷的作用,又可以在电价高企时,向电网送电,参与电网调峰,从而成为能源互联网中的产消者。有研究表明,一般的电动汽车处于非行驶状态的时间大约是96%,在这些时间里它都可以发挥储能设施的作用。按里夫金的估计,电动汽车提供的电能将达到美国全国电网电能存量的4倍,在电力价格高企时,只需把25%的电回输到电网就可以代替全国所有的常规发电厂。
二是实现通信设施全覆盖。
能源与通信的深度融合是能源互联网的核心特征。由于电动汽车和充电桩未来必须实现通信设施全覆盖,确保精确计量和实时通信,从而使电动汽车超越其他用电设施率先实现能源网与物联网和互联网的深度融合,实现车辆的位置信息、初始电量、充电需求等信息实时接入互联网。电动汽车作为一种用电设施以及作为储能设施,与其他电力供应者和其他电力需求者之间能够实现实时通信,从而构筑了能源互联网的坚实基础。
三是有利于可再生能源消纳。
电动汽车充电桩所用的电既可以从电网获取,也可以直接取自太阳能光伏发电。光伏发电与充电桩结合形成光伏充电站,是电动汽车促进可再生能源消纳的最直接的物理形态。未来,城市里的停车场与屋顶分布式光伏相联通,可以成为光伏充电站的电源。在高速公路上,服务区及公路旁边的光伏电站都可以成为光伏充电站的电源。电动汽车还可以通过绿电直购推进可再生能源消纳。
四是体现“互联网+”。
国发[2015]40号文件《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》中强调,将互联网作为生产生活要素共享的重要平台,最大限度优化资源配置,加快形成以开放、共享为特征的经济社会运行新模式。在目前的生活中,能源互联网+电动汽车则可以实现电动汽车在智能化软件的引导下,一方面接送乘客,一方面随时为客户提供光伏消纳、需求响应、应急供电、调峰调频等服务。
五是激活电力市场。
电力市场中的充电桩将是最先实现分时电价的用能设施,未来每一个充电桩、每一个充电站都是一个微型的售电商,它们根据地理位置、时段、供电资源情况的不同可以设计不同的价格。通过随处可及的充放换电设施,电动汽车可以借助互联网技术在电力市场中提供需求响应、备用、调峰、调频等服务,赚取收益。电动汽车将是激活电力市场的最活跃、最重要的增量因素。
那么,电动汽车如何更好地融入能源互联网?电动汽车融入能源互联网需要实现四个层次。
第一个层次是实现车桩匹配。
这个层次主要是近十年左右,在电动汽车和充电桩资源数量不断增长的状况下,基于互联网匹配充电车辆和充电桩资源,使电动汽车实现方便快捷的充电。
第二个层次是繁荣电力市场。
这个层次的基础是城市分布式光伏的大规模发展和售电市场的放开。电动汽车基于互联网,充分利用电力市场的实时电价政策,选择合适电价的充电设施进行智能充电,其效果是车主的用电成本更加优化,电动汽车作为低谷负荷为电网削峰填谷并起到需求响应的作用,以及有效消纳城市分布式光伏的作用。
第三个层次是参与辅助服务。
这个层次所需要的关键技术是储能成本的大幅度快速下降。此时,电动汽车向电网或用电客户送电在合适的价格下具有了经济性。在繁荣的电力市场中,电动汽车借助互联网软件参与辅助服务,向电网企业、售电公司以及终端用电客户提供服务,赚取收益,电动汽车可以成为实现能源共享的最活跃的要素。
第四个层次是实现智能集成。
这个层次的关键技术是无人驾驶技术的成熟和推广。汽车可以实现无人驾驶状态下自行到达充电桩自主充电,可自主到达换电站更换电池,也可以对车主以外的其他人进行定点接送。在强大的互联网软件的支持下,车辆除了为乘客提供出行服务,还能灵活地选择充放换电,通过参与电力现货市场和辅助服务市场向电网和用电客户收取服务费。电动汽车的作用是实现智能集成,成为能源共享经济的旗手,成为能源互联网的最佳标志性代表。
