Wraz z dynamicznym rozwojem chińskiego rynku pojazdów elektrycznych, zastosowanie technologii Vehicle-to-Grid (V2G) zyskało na znaczeniu w budowaniu krajowych strategii energetycznych i inteligentnych sieci energetycznych. Technologia V2G przekształca pojazdy elektryczne w mobilne jednostki magazynowania energii i wykorzystuje dwukierunkowe stacje ładowania do przesyłu energii z pojazdu do sieci. Dzięki tej technologii pojazdy elektryczne mogą dostarczać energię do sieci w okresach wysokiego obciążenia i ładować w okresach niskiego obciążenia, pomagając w ten sposób zrównoważyć obciążenie sieci.
4 stycznia 2024 r. Narodowa Komisja Rozwoju i Reform oraz inne departamenty wydały pierwszy krajowy dokument polityki ukierunkowany konkretnie na technologię V2G – „Opinie wdrożeniowe dotyczące wzmocnienia integracji i interakcji nowych pojazdów energetycznych i sieci energetycznych”. W oparciu o wcześniejsze „Opinie przewodnie dotyczące dalszej budowy wysokiej jakości systemu infrastruktury ładowania” wydane przez Biuro Generalne Rady Państwa, opinie wdrożeniowe nie tylko wyjaśniły definicję interaktywnej technologii pojazd-sieć, ale także przedstawiły konkretne cele i strategie oraz zaplanowały ich wykorzystanie w delcie rzeki Jangcy, delcie rzeki Perłowej, Pekinie-Tianjin-Hebei-Shandong, Syczuanie i Chongqingu oraz innych regionach o dojrzałych warunkach do tworzenia projektów demonstracyjnych.
Z dotychczasowych danych wynika, że w kraju działa zaledwie około 1000 punktów ładowania z funkcją V2G, a obecnie jest ich 3,98 miliona, co stanowi zaledwie 0,025% całkowitej liczby istniejących punktów ładowania. Ponadto technologia V2G do interakcji pojazdu z siecią jest również stosunkowo zaawansowana, a jej zastosowanie i badania nie są rzadkością na arenie międzynarodowej. W rezultacie istnieje duże pole do poprawy w zakresie popularności technologii V2G w miastach.
Jako krajowy pilotażowy program miasta niskoemisyjnego, Pekin promuje wykorzystanie energii odnawialnej. Ogromna infrastruktura nowych pojazdów elektrycznych i ładowania w mieście stworzyła podwaliny pod wdrożenie technologii V2G. Do końca 2022 roku miasto wybudowało ponad 280 000 punktów ładowania i 292 stacje wymiany akumulatorów.
Jednak w procesie promocji i wdrażania technologia V2G napotyka również szereg wyzwań, związanych głównie z wykonalnością faktycznego działania i budową odpowiedniej infrastruktury. Biorąc za przykład Pekin, naukowcy z Instytutu Badań Papieru przeprowadzili niedawno ankietę dotyczącą miejskich branż związanych z energetyką, elektroenergetyką i stacjami ładowania.
Stosy ładowania dwukierunkowego wymagają wysokich początkowych nakładów inwestycyjnych
Naukowcy odkryli, że popularyzacja technologii V2G w środowiskach miejskich może skutecznie złagodzić obecny problem „trudności ze znalezieniem stacji ładowania” w miastach. Chiny wciąż znajdują się na wczesnym etapie wdrażania technologii V2G. Jak zauważyła osoba zarządzająca jedną z elektrowni, teoretycznie technologia V2G przypomina ładowanie powerbanków przez telefony komórkowe, ale jej praktyczne zastosowanie wymaga bardziej zaawansowanego zarządzania akumulatorem i interakcji z siecią.
Naukowcy zbadali firmy oferujące stacje ładowania w Pekinie i odkryli, że obecnie większość stacji ładowania w Pekinie to stacje jednokierunkowe, które służą wyłącznie do ładowania pojazdów. Aby promować stacje ładowania dwukierunkowego z funkcją V2G, stoimy obecnie przed kilkoma praktycznymi wyzwaniami:
Po pierwsze, miasta pierwszego rzędu, takie jak Pekin, borykają się z niedoborem gruntów. Budowa stacji ładowania z funkcją V2G, niezależnie od tego, czy chodzi o dzierżawę, czy zakup gruntów, wiąże się z długoterminową inwestycją i wysokimi kosztami. Co więcej, trudno jest znaleźć dodatkowe działki.
Po drugie, modernizacja istniejących słupów ładowania zajmie trochę czasu. Koszty inwestycyjne budowy słupów ładowania są stosunkowo wysokie, wliczając w to koszty sprzętu, wynajmu powierzchni i okablowania do podłączenia do sieci energetycznej. Inwestycje te zazwyczaj zwracają się po co najmniej 2-3 latach. Jeśli modernizacja opiera się na istniejących słupach ładowania, firmy mogą nie mieć wystarczających zachęt, zanim koszty się zwrócą.
Wcześniej media donosiły, że obecnie popularyzacja technologii V2G w miastach będzie wiązała się z dwoma poważnymi wyzwaniami: po pierwsze, wysokimi początkowymi kosztami budowy. Po drugie, awaria zasilania pojazdów elektrycznych może wpłynąć na stabilność sieci.
Perspektywy rozwoju technologii są optymistyczne i mają duży potencjał długoterminowy.
Co oznacza zastosowanie technologii V2G dla właścicieli samochodów? Odpowiednie badania pokazują, że efektywność energetyczna małych tramwajów wynosi około 6 km/kWh (czyli jedna kilowatogodzina energii elektrycznej wystarcza na przejechanie 6 kilometrów). Pojemność akumulatorów małych pojazdów elektrycznych wynosi zazwyczaj 60–80 kWh (60–80 kilowatogodzin energii elektrycznej), a samochód elektryczny może naładować się energią elektryczną wynoszącą około 80 kilowatogodzin. Jednak zużycie energii przez pojazd obejmuje również klimatyzację itp. W porównaniu ze stanem idealnym, zasięg będzie krótszy.
Osoba zarządzająca wspomnianą firmą zajmującą się ładowaniem akumulatorów jest optymistycznie nastawiona do technologii V2G. Zwrócił uwagę, że nowy pojazd energetyczny może magazynować 80 kilowatogodzin energii elektrycznej po pełnym naładowaniu i dostarczać 50 kilowatogodzin energii elektrycznej do sieci za każdym razem. Obliczona na podstawie cen energii elektrycznej pobieranej z ładowania, które badacze zaobserwowali na parkingu podziemnym centrum handlowego przy East Fourth Ring Road w Pekinie, cena ładowania poza godzinami szczytu wynosi 1,1 juana/kWh (ceny ładowania są niższe na przedmieściach), a cena ładowania w godzinach szczytu wynosi 2,1 juana/kWh. Zakładając, że właściciel samochodu codziennie ładuje akumulator poza godzinami szczytu, a w godzinach szczytu dostarcza energię do sieci, w oparciu o aktualne ceny, właściciel samochodu może osiągnąć zysk w wysokości co najmniej 50 juanów dziennie. „Przy możliwych korektach cen z sieci energetycznej, takich jak wprowadzenie cen rynkowych w godzinach szczytu, przychody z pojazdów dostarczających energię do ładowarek mogą dodatkowo wzrosnąć”.
Osoba zarządzająca wspomnianą elektrownią zwróciła uwagę, że w przypadku technologii V2G, koszty strat w akumulatorach muszą być brane pod uwagę, gdy pojazdy elektryczne przesyłają energię do sieci. Odpowiednie raporty wskazują, że koszt akumulatora o mocy 60 kWh wynosi około 7680 dolarów amerykańskich (równowartość około 55 000 juanów).
W przypadku firm zajmujących się stacjami ładowania, wraz ze wzrostem liczby nowych pojazdów elektrycznych, wzrośnie również popyt rynkowy na technologię V2G. Gdy pojazdy elektryczne przesyłają energię do sieci za pośrednictwem stacji ładowania, firmy te mogą pobierać określoną „opłatę za obsługę platformy”. Ponadto w wielu miastach w Chinach firmy inwestują i obsługują stacje ładowania, a rząd zapewnia im odpowiednie dotacje.
Miasta krajowe stopniowo promują aplikacje V2G. W lipcu 2023 roku oficjalnie oddano do użytku pierwszą demonstracyjną stację ładowania V2G w mieście Zhoushan, a pierwsze zamówienie na usługi w parku w prowincji Zhejiang zostało pomyślnie zrealizowane. 9 stycznia 2024 roku firma NIO ogłosiła, że pierwsza partia 10 stacji ładowania V2G w Szanghaju została oficjalnie oddana do użytku.
Cui Dongshu, sekretarz generalny Krajowego Stowarzyszenia Informacji o Rynku Samochodów Osobowych (National Passenger Car Market Information Joint Association), jest optymistycznie nastawiony do potencjału technologii V2G. Powiedział badaczom, że dzięki rozwojowi technologii akumulatorów elektrycznych, ich cykl życia może wydłużyć się nawet 3000-krotnie, co odpowiada około 10 latom użytkowania. Jest to niezwykle ważne w przypadku zastosowań, w których pojazdy elektryczne są często ładowane i rozładowywane.
Zagraniczni naukowcy doszli do podobnych wniosków. Australijskie Australijskie Terytorium Stołeczne (ACT) niedawno zakończyło dwuletni projekt badawczy dotyczący technologii V2G, zatytułowany „Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)”. Pokazuje on, że wraz z rozwojem technologii na szeroką skalę, koszty ładowania V2G powinny ulec znacznemu obniżeniu. Oznacza to, że w dłuższej perspektywie, wraz ze spadkiem kosztów ładowania, cena pojazdów elektrycznych również spadnie, co przełoży się na obniżenie długoterminowych kosztów użytkowania. Odkrycia te mogą być również szczególnie korzystne dla równoważenia dostaw energii odnawialnej do sieci w okresach szczytowego zapotrzebowania na energię.
Wymaga to współpracy sieci energetycznej i rozwiązania zorientowanego rynkowo.
Na poziomie technicznym proces ponownego podłączenia pojazdów elektrycznych do sieci energetycznej zwiększy złożoność całej operacji.
Xi Guofu, dyrektor Departamentu Rozwoju Przemysłu Państwowej Korporacji Sieciowej Chin, powiedział kiedyś, że ładowanie nowych pojazdów elektrycznych wiąże się z „wysokim obciążeniem i niską mocą”. Większość właścicieli nowych pojazdów elektrycznych jest przyzwyczajona do ładowania między 19:00 a 23:00, czyli w godzinach szczytowego zapotrzebowania na energię elektryczną w gospodarstwach domowych. Natężenie ładowania sięga nawet 85%, co nasila szczytowe obciążenie i ma większy wpływ na sieć dystrybucyjną.
Z praktycznego punktu widzenia, gdy pojazdy elektryczne zwracają energię elektryczną do sieci, wymagany jest transformator do regulacji napięcia, aby zapewnić zgodność z siecią. Oznacza to, że proces rozładowywania pojazdu elektrycznego musi być dostosowany do technologii transformatora sieci energetycznej. W szczególności, przesył energii z punktu ładowania do tramwaju wiąże się z przesyłem energii elektrycznej z wyższego napięcia na niższe, podczas gdy przesył energii z tramwaju do punktu ładowania (a tym samym do sieci) wymaga podwyższenia napięcia z niższego na wyższe. W technologii jest to bardziej złożone, obejmuje konwersję napięcia i zapewnienie stabilności energii elektrycznej oraz zgodności ze standardami sieciowymi.
Osoba zarządzająca wspomnianą elektrownią zwróciła uwagę, że sieć energetyczna musi prowadzić precyzyjne zarządzanie energią w procesach ładowania i rozładowywania wielu pojazdów elektrycznych, co stanowi nie tylko wyzwanie techniczne, ale wiąże się również z koniecznością dostosowania strategii działania sieci.
Powiedział: „Na przykład, w niektórych miejscach istniejące przewody sieci energetycznej nie są wystarczająco grube, aby obsłużyć dużą liczbę słupów ładujących. To odpowiednik systemu wodociągowego. Główna rura nie jest w stanie dostarczyć wystarczającej ilości wody do wszystkich odgałęzień i wymaga wymiany okablowania. Wymaga to wielu przeróbek. Wysokie koszty budowy”. Nawet jeśli słupy ładujące zostaną gdzieś zainstalowane, mogą nie działać prawidłowo z powodu problemów z przepustowością sieci.
Konieczne są prace adaptacyjne. Na przykład, moc wolno ładujących się słupów ładowania wynosi zazwyczaj 7 kilowatów (7 kW), podczas gdy łączna moc urządzeń gospodarstwa domowego w przeciętnym gospodarstwie domowym wynosi około 3 kilowatów (3 kW). Podłączenie jednego lub dwóch słupów ładowania pozwala na pełne obciążenie, a nawet w przypadku korzystania z energii poza godzinami szczytu, sieć energetyczna może być bardziej stabilna. Jednak w przypadku podłączenia dużej liczby słupów ładowania i korzystania z energii w godzinach szczytu, obciążenie sieci może zostać przekroczone.
Osoba zarządzająca wspomnianą elektrownią stwierdziła, że w perspektywie rozproszonej energetyki, można rozważyć komercjalizację energii elektrycznej, aby rozwiązać problem promowania ładowania i rozładowywania nowych pojazdów elektrycznych w sieci elektroenergetycznej w przyszłości. Obecnie energia elektryczna jest sprzedawana przez przedsiębiorstwa energetyczne przedsiębiorstwom sieci elektroenergetycznych, które następnie dystrybuują ją do użytkowników i przedsiębiorstw. Wielopoziomowy obieg zwiększa całkowity koszt dostaw energii. Jeśli użytkownicy i przedsiębiorstwa będą mogli kupować energię elektryczną bezpośrednio od przedsiębiorstw energetycznych, uprości to łańcuch dostaw energii. „Bezpośredni zakup może zredukować liczbę ogniw pośrednich, a tym samym obniżyć koszty operacyjne energii elektrycznej. Może to również zachęcić przedsiębiorstwa ładowania do aktywniejszego udziału w zasilaniu i regulacji sieci elektroenergetycznej, co ma ogromne znaczenie dla efektywnego funkcjonowania rynku energii i promowania technologii połączeń między pojazdami a siecią”.
Qin Jianze, dyrektor Centrum Obsługi Energetycznej (Centrum Kontroli Obciążenia) w State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., zasugerował, że wykorzystując funkcje i zalety platformy Internetu Pojazdów, stacje ładowania zasobów społecznościowych można połączyć z platformą Internetu Pojazdów, aby uprościć działalność operatorów społecznych. Zbuduj próg, obniż koszty inwestycji, osiągnij korzystną dla obu stron współpracę z platformą Internetu Pojazdów i zbuduj zrównoważony ekosystem branżowy.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Czas publikacji: 10 lutego 2024 r.
