Wraz z szybkim rozwojem nowego chińskiego rynku pojazdów energetycznych, zastosowanie technologii Vehicle-to-Grid (V2G) staje się coraz ważniejsze w budowie krajowych strategii energetycznych i inteligentnych sieci. Technologia V2G przekształca pojazdy elektryczne w mobilne magazyny energii i wykorzystuje dwukierunkowe pale ładujące do realizacji przesyłu energii z pojazdu do sieci. Dzięki tej technologii pojazdy elektryczne mogą dostarczać energię do sieci w okresach dużego obciążenia i ładować w okresach niskiego obciążenia, pomagając zrównoważyć obciążenie sieci.
W dniu 4 stycznia 2024 r. Krajowa Komisja Rozwoju i Reform oraz inne departamenty wydały pierwszy krajowy dokument polityczny dotyczący konkretnie technologii V2G – „Opinie wdrożeniowe w sprawie wzmocnienia integracji i interakcji nowych pojazdów energetycznych i sieci elektroenergetycznych”. W oparciu o poprzednie „Wytyczne w sprawie dalszej budowy systemu infrastruktury ładowania wysokiej jakości” wydane przez Biuro Generalne Rady Państwa, opinie wdrożeniowe nie tylko wyjaśniały definicję interaktywnej technologii pojazd-sieć, ale także przedstawiały szczegółowe cele i strategii i planowano wykorzystać je w delcie rzeki Jangcy, delcie Rzeki Perłowej, Pekinie-Tianjin-Hebei-Shandong, Syczuanie i Chongqing oraz innych regionach o dojrzałych warunkach do realizacji projektów demonstracyjnych.
Z dotychczasowych informacji wynika, że w kraju funkcjonuje jedynie około 1000 słupów ładowania z funkcjami V2G, a obecnie w kraju jest 3,98 mln słupów ładowania, co stanowi zaledwie 0,025% ogólnej liczby istniejących słupów ładowania. Ponadto technologia V2G do interakcji pojazd-sieć jest również stosunkowo dojrzała, a zastosowanie i badania tej technologii nie są rzadkością na arenie międzynarodowej. W rezultacie istnieje duże pole do poprawy w zakresie popularności technologii V2G w miastach.
Jako krajowy pilotażowy projekt miast niskoemisyjnych Pekin promuje wykorzystanie energii odnawialnej. Nowe, ogromne pojazdy energetyczne i infrastruktura ładowania w mieście położyły podwaliny pod zastosowanie technologii V2G. Do końca 2022 roku w mieście wybudowano ponad 280 000 słupów ładowania i 292 stacje wymiany akumulatorów.
Jednak w trakcie procesu promocji i wdrażania technologia V2G staje także przed szeregiem wyzwań, związanych głównie z wykonalnością faktycznej eksploatacji i budową odpowiedniej infrastruktury. Biorąc za przykład Pekin, naukowcy z Instytutu Badań nad Papierem przeprowadzili niedawno ankietę na temat branż związanych z energią miejską, elektrycznością i słupami ładującymi.
Dwukierunkowe pale ładujące wymagają wysokich początkowych kosztów inwestycyjnych
Naukowcy dowiedzieli się, że upowszechnienie technologii V2G w środowiskach miejskich może skutecznie złagodzić obecny problem „trudnych do znalezienia stosów ładowania” w miastach. Chiny są wciąż na wczesnym etapie stosowania technologii V2G. Jak zauważył kierownik elektrowni, teoretycznie technologia V2G przypomina możliwość ładowania powerbanków telefonami komórkowymi, jednak jej faktyczne zastosowanie wymaga bardziej zaawansowanego zarządzania akumulatorami i interakcji z siecią.
Naukowcy zbadali firmy, które stosują stacje ładowania w Pekinie i dowiedzieli się, że obecnie większość stacji ładowania w Pekinie to stacje ładowania jednokierunkowego, w których można ładować wyłącznie pojazdy. Aby promować dwukierunkowe stosy ładowania z funkcjami V2G, stoimy obecnie przed kilkoma praktycznymi wyzwaniami:
Po pierwsze, miasta pierwszorzędne, takie jak Pekin, borykają się z niedoborem ziemi. Budowa stacji ładowania z funkcjami V2G, niezależnie od tego, czy jest to dzierżawa, czy zakup gruntu, oznacza długoterminową inwestycję i wysokie koszty. Co więcej, trudno jest znaleźć dodatkowe wolne grunty.
Po drugie, przekształcenie istniejących stosów ładowania zajmie trochę czasu. Koszt inwestycji w budowę pali ładujących jest stosunkowo wysoki i obejmuje koszt sprzętu, wynajmu powierzchni i okablowania umożliwiającego podłączenie do sieci energetycznej. Inwestycje te zwracają się zwykle po co najmniej 2-3 latach. Jeżeli modernizacja opiera się na istniejących stacjach ładowania, przedsiębiorstwom może brakować wystarczających zachęt, zanim koszty zostaną odzyskane.
Wcześniej doniesienia medialne wskazywały, że obecnie popularyzacja technologii V2G w miastach stanie przed dwoma głównymi wyzwaniami: Pierwszym z nich jest wysoki koszt początkowy budowy. Po drugie, nieprawidłowe podłączenie zasilania pojazdów elektrycznych do sieci może mieć wpływ na stabilność sieci.
Perspektywy technologiczne są optymistyczne i mają ogromny potencjał w dłuższej perspektywie.
Co oznacza zastosowanie technologii V2G dla właścicieli samochodów? Odpowiednie badania pokazują, że efektywność energetyczna małych tramwajów wynosi około 6 km/kWh (co oznacza, że jedna kilowatogodzina energii elektrycznej pozwala przejechać 6 kilometrów). Pojemność akumulatorów małych pojazdów elektrycznych wynosi zazwyczaj 60–80 kWh (60–80 kilowatogodzin energii elektrycznej), a samochód elektryczny może naładować około 80 kilowatogodzin energii elektrycznej. Jednak zużycie energii przez pojazd obejmuje również klimatyzację itp. W porównaniu ze stanem idealnym dystans przejechania zostanie skrócony.
Osoba odpowiedzialna za wspomnianą firmę zajmującą się stosami ładującymi optymistycznie podchodzi do technologii V2G. Podkreślił, że nowy pojazd energetyczny po pełnym naładowaniu może magazynować 80 kilowatogodzin energii elektrycznej i każdorazowo dostarczać do sieci 50 kilowatogodzin energii elektrycznej. Obliczona na podstawie cen ładowania energii elektrycznej, które badacze zaobserwowali na podziemnym parkingu 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) oraz cena ładowania w godzinach szczytu wynosi 2,1 juana/kWh. Zakładając, że właściciel samochodu ładuje codziennie poza godzinami szczytu, a w godzinach szczytu dostarcza energię do sieci, to w oparciu o aktualne ceny właściciel samochodu może zarobić co najmniej 50 juanów dziennie. „W przypadku możliwych dostosowań cen z sieci elektroenergetycznej, takich jak wprowadzenie cen rynkowych w godzinach szczytu, przychody z pojazdów dostarczających energię do słupów ładujących mogą jeszcze bardziej wzrosnąć”.
Osoba odpowiedzialna za ww. elektrownię zwróciła uwagę, że dzięki technologii V2G przy przesyłaniu prądu do sieci pojazdy elektryczne muszą uwzględniać koszty utraty akumulatorów. Odpowiednie raporty wskazują, że koszt akumulatora o pojemności 60 kWh wynosi około 7 680 USD (równowartość około 55 000 RMB).
W przypadku firm zajmujących się ładowaniem, w miarę ciągłego wzrostu liczby nowych pojazdów energetycznych, będzie rosło również zapotrzebowanie rynku na technologię V2G. Kiedy pojazdy elektryczne przesyłają energię do sieci poprzez stacje ładowania, przedsiębiorstwa zajmujące się stacjami ładowania mogą pobierać określoną „opłatę za obsługę platformy”. Ponadto w wielu miastach Chin firmy inwestują i obsługują słupy ładujące, a rząd zapewni odpowiednie dotacje.
Miasta krajowe stopniowo promują aplikacje V2G. W lipcu 2023 r. oficjalnie oddano do użytku pierwszą stację demonstracyjną ładowania V2G w mieście Zhoushan i pomyślnie sfinalizowano pierwszą transakcję w parku w prowincji Zhejiang. 9 stycznia 2024 roku NIO ogłosiło, że oficjalnie oddała do użytku pierwszą partię 10 stacji ładowania V2G w Szanghaju.
Cui Dongshu, sekretarz generalny Krajowego Stowarzyszenia Informacji na temat Rynku Samochodów Osobowych, optymistycznie ocenia potencjał technologii V2G. Powiedział naukowcom, że wraz z postępem technologii akumulatorów żywotność baterii może zostać zwiększona do 3000 razy lub więcej, co odpowiada około 10 latom użytkowania. Jest to niezwykle ważne w scenariuszach zastosowań, w których pojazdy elektryczne są często ładowane i rozładowywane.
Zagraniczni badacze dokonali podobnych odkryć. Australijska firma ACT zakończyła niedawno dwuletni projekt badawczy w dziedzinie technologii V2G zatytułowany „Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)”. Pokazuje, że wraz z rozwojem technologii na dużą skalę można spodziewać się znacznego obniżenia kosztów ładowania V2G. Oznacza to, że w dłuższej perspektywie wraz ze spadkiem kosztów stacji ładowania spadnie także cena pojazdów elektrycznych, co obniży długoterminowe koszty użytkowania. Odkrycia mogą być również szczególnie korzystne dla równoważenia wkładu energii odnawialnej do sieci w okresach szczytu mocy.
Potrzebuje współpracy sieci elektroenergetycznej i rozwiązania rynkowego.
Na poziomie technicznym proces zasilania pojazdów elektrycznych z powrotem do sieci energetycznej zwiększy złożoność całej operacji.
Xi Guofu, dyrektor Departamentu Rozwoju Przemysłu chińskiej korporacji State Grid Corporation, powiedział kiedyś, że ładowanie nowych pojazdów zasilanych energią wiąże się z „dużym obciążeniem i małą mocą”. Większość właścicieli nowych pojazdów zasilanych energią elektryczną jest przyzwyczajona do ładowania w godzinach od 19:00 do 23:00, co zbiega się z okresem szczytowego obciążenia energią elektryczną w budynkach mieszkalnych. Aż do 85%, co intensyfikuje szczytowe obciążenie mocy i ma większy wpływ na sieć dystrybucyjną.
Z praktycznego punktu widzenia, gdy pojazdy elektryczne oddają energię elektryczną do sieci, wymagany jest transformator do regulacji napięcia w celu zapewnienia kompatybilności z siecią. Oznacza to, że proces rozładowania pojazdu elektrycznego musi być dostosowany do technologii transformatorowej sieci energetycznej. W szczególności przesyłanie mocy ze stosu ładującego do tramwaju polega na przesyłaniu energii elektrycznej z napięcia wyższego na napięcie niższe, natomiast przesyłanie mocy z tramwaju do stosu ładującego (a tym samym do sieci) wymaga zwiększenia z niższe napięcie na wyższe napięcie. W technologii Jest to bardziej złożone, polegające na konwersji napięcia i zapewnieniu stabilności energii elektrycznej oraz zgodności ze standardami sieci.
Kierownik ww. elektrowni zwrócił uwagę, że sieć elektroenergetyczna musi prowadzić precyzyjną gospodarkę energią na potrzeby procesów ładowania i rozładowywania wielu pojazdów elektrycznych, co jest nie tylko wyzwaniem technicznym, ale wiąże się także z dostosowaniem strategii pracy sieci. .
Powiedział: „Na przykład w niektórych miejscach istniejące przewody sieci energetycznej nie są wystarczająco grube, aby utrzymać dużą liczbę słupów ładujących. Jest to odpowiednik systemu rur wodociągowych. Główna rura nie dostarcza wystarczającej ilości wody do wszystkich rur odgałęzionych i należy ją ponownie okablować. Wymaga to wielu zmian w okablowaniu. Wysokie koszty budowy.” Nawet jeśli gdzieś zainstalowano pale ładujące, mogą one nie działać prawidłowo ze względu na problemy z przepustowością sieci.
Należy poczynić postępy w odpowiednich pracach dostosowawczych. Na przykład moc wolno ładujących się słupów ładujących wynosi zwykle 7 kilowatów (7 kW), podczas gdy całkowita moc urządzeń gospodarstwa domowego w przeciętnym gospodarstwie domowym wynosi około 3 kilowatów (3 kW). Podłączając jeden lub dwa pale ładujące, obciążenie może być w pełni obciążone, a nawet w przypadku korzystania z energii poza godzinami szczytu, sieć energetyczna może być stabilniejsza. Jeżeli jednak zostanie podłączona duża liczba słupów ładujących, a moc będzie wykorzystywana w godzinach szczytu, może dojść do przekroczenia obciążalności sieci.
Kierownik ww. elektrowni powiedział, że w perspektywie energetyki rozproszonej można rozważyć urynkowienie energii elektrycznej, aby w przyszłości rozwiązać problem promowania ładowania i rozładowywania nowych pojazdów energetycznych do sieci elektroenergetycznej. Obecnie energia elektryczna sprzedawana jest przez przedsiębiorstwa energetyczne przedsiębiorstwom sieci elektroenergetycznych, które następnie dystrybuują ją do odbiorców i przedsiębiorstw. Cyrkulacja wielopoziomowa zwiększa całkowity koszt zasilania. Jeśli użytkownicy i przedsiębiorstwa będą mogli kupować energię elektryczną bezpośrednio od przedsiębiorstw wytwarzających energię, uprości to łańcuch dostaw energii. „Zakup bezpośredni może zmniejszyć liczbę połączeń pośrednich, zmniejszając w ten sposób koszty operacyjne energii elektrycznej. Może także promować przedsiębiorstwa zajmujące się ładowaniem do bardziej aktywnego udziału w zasilaniu i regulacji sieci elektroenergetycznej, co ma ogromne znaczenie dla efektywnego funkcjonowania rynku energii i promocji technologii połączeń pojazdów z siecią. „
Qin Jianze, dyrektor Centrum Usług Energetycznych (Centrum Kontroli Obciążenia) w firmie State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., zasugerował, że wykorzystując funkcje i zalety platformy Internetu pojazdów, można łączyć stosy ładowania zasobów społecznościowych do platformy Internetu Pojazdów w celu uproszczenia działania 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
