3 光储充换多能互补
要打造可再生能源提供为主的能源体系,必须要有储能。 欧阳明高认为,短期储能可以依靠电池,长期储能必须要靠氢。所以两者组合才能构成一个完善的储能系统。
(1)锂电池短期储能潜力巨大
现在受到电动汽车市场拉动,动力电池需求大幅上升。乐观估计,2025年中国电池的产能就会达到年产10亿千瓦时,成本会持续的下降,以锂离子电池为代表的动力电池正在成为分布式短周期小规模可再生能源储存的最佳选择。 “如果我们有一亿辆电动汽车,那么车上的电池就是50亿度,储能潜力巨大。但同时我们要看到充电的功率巨大,但耗电量并不是很大,这是我们要注意的特征。”
欧阳明高举了一个极端的例子,如果中国3亿辆乘用车全部改成纯电动,每辆车平均65度电,车载储能的容量200亿千瓦时,与我们中国每天消费的总电量是相当的。 如果10%的电动车按照50千瓦的中等速率同时充电,那么3亿辆车的充电总功率就是15亿千瓦,与全国电网总装机的功率相当。也就是说,电力系统功率全都要给电动车充电了,这是不可能实现的。 “如果按平均每辆轿车年行驶两万公里,三亿辆车每天消费电量大约是20亿千瓦时,占比总消费量10%,这是完全可以接受的。”
大规模电动汽车推广的优点是储能潜力巨大,问题是充电功率也巨大。欧阳明高认为,要趋利避害,首先利用储能潜力来抑制电网的波动。所以必须通过有序充电、车与电网双向充电、储能放电、换电池和充换电一体化等智能充电方式将充电功率大幅收窄。
欧阳明高认为,对于商业目的的乘用车,如共享车、出租车,换电是不错的商业模式。不过换电最佳使用场景可能还是电动中重卡。
这种中重卡可以使用充换一体化快速能源补给站,轿车超级快充、中重卡快速换电,两者合建。重卡的电池容量大大超过轿车,换电的备用电池包可以给轿车放电,提供快充,形成互补。最终的形态将是“光-储-充-换”多能互补的微网系统。
欧阳明高认为卡车换电从经济账来看完全可以算过来。
例如高速公路的中重卡,只需三五分钟,车电分离、电池租赁,电池由电池银行持有,大的电池银行电池用电量大,负荷预测准,可以在电力交易中拿到低电价。同时大量的购买电池也可以压低电池价格。另外全生命周期管理电池,可以使电池寿命增长、梯次利用。
不过,高速公路长途必须要有超快补电的措施。去年,中日两国合作制定的大功率快充新标准——超级充电标准,中电联预计2025年可以全面提供超充服务。
欧阳明高支持,根据他团队的研究表明,对一个续航里程600公里的车5分钟应急补电充200公里(也就是电量增加1/3)是完全可行的。
对于私家乘用车,欧阳明高还是看好充电,他认为基于车网融合和大功率快充技术的发展前景以及电池底盘一体化设计趋势,充电更划算。
(2)长期储能,储氢最佳
当然,集中式可再生能源大规模长周期存储,储氢是最佳途径。
对此,欧阳明高给出了四个理由。
第一,能源利用的充分性。氢能大容量、长周期储能模式对可再生电力的利用更充分。有些电力电池储不了,例如四川的季节性水电,只有氢能储得了。所以说制氢的电价比充电的电价便宜是有可能的。
第二,规模储能的经济性氢能比电池好,车下固定储氢大概比储电成本上大约要低一个数量级。
第三,与电网基础发电电源的互补性。氢能可作为大容量、长周期、高功率灵活能源使用,如用于燃料电池发电,或者用于大型氢燃气机发电。大电网不可能全是风电、光伏。
第四,氢的制、储、运方式灵活。我国的大规模集中式可再生能源基地在新疆、内蒙、宁夏等西部偏远地区,这些地方的氢能需要千公里以上长途输运。同时绿氢的输送通道和特高压电输送通道是重合的,发挥超高压输电的中国优势,开展长途输电当地制氢也是一种选择。这两类方式从储能角度没什么太大差别,关键是谁的经济性更好。
欧阳明高分析认为,比较发现长途输电当地制氢方案总体看是有一定优势的。按电力专家介绍的特高压千公里输电成本为8分钱/度电为基准计算,当可再生能源发电在0.1元/千瓦时左右时,可以大致实现加氢枪出口价格30元/kg左右的目标,与柴油比具有价格竞争力。这样一来就形成一种中国特色的长途输氢方案,而且利用了我国的能源互联网优势。
最后,欧阳明高展望了未来十年交通智慧能源生态,他认为大概会有有两个组合:一个黄金组合,就是分布式光伏+电池+电动汽车+物联网+区块链;还有一个白银组合,集中式的远距离的风电与光伏+氢能储能及发电+燃料电池汽车+物联网+区块链。
一个是分布式的智慧能源,一个集中式智慧能源,两者结合,共同构成面向碳中和的未来智慧能源大系统。