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“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”破解儲(chǔ)能及公共場(chǎng)所用電難題
日期:2018-08-24   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:marui 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
編者按:儲(chǔ)能電站投資太大,靠市場(chǎng)運(yùn)行,收益很低,投資回收期太長(zhǎng),動(dòng)汽車(chē)充電難,這些問(wèn)題是新能源和清潔能源的發(fā)展進(jìn)程中的難題,利用“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”可破解儲(chǔ)能及公共場(chǎng)所用電難題。

在發(fā)展新能源和清潔能源的進(jìn)程中,有兩大難題值得重視:一是建立儲(chǔ)能電站投資太大,靠市場(chǎng)運(yùn)行,收益很低,投資回收期太長(zhǎng)。比如,在江蘇峰谷電價(jià)差別很大的地區(qū),投資儲(chǔ)能電站需要8年多時(shí)間,難以吸引資本進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域。二是電動(dòng)汽車(chē)充電難。在公共場(chǎng)所的安全用電領(lǐng)域,可供電動(dòng)汽車(chē)普通車(chē)載充電器進(jìn)行慢充電的充電設(shè)施幾乎是空白,市場(chǎng)需求量巨大的另一種電動(dòng)自行車(chē)安全充電插座,沒(méi)有引起政府相關(guān)部門(mén)足夠重視,導(dǎo)致每年電動(dòng)自行車(chē)充電傷亡事故持續(xù)增加,對(duì)國(guó)家發(fā)展電動(dòng)交通工具大戰(zhàn)略的順利推進(jìn)產(chǎn)生不利影響。

01、儲(chǔ)能電站建設(shè)難題

儲(chǔ)能電站對(duì)于電網(wǎng)削峰填谷的必要性是明確的,也是急需的。難在現(xiàn)階段各種儲(chǔ)能電池的成本很高。如,江蘇鎮(zhèn)江新建40兆瓦儲(chǔ)能電站投資超過(guò)3億元人民幣,目前只有靠國(guó)家電網(wǎng)來(lái)承擔(dān)投資,根據(jù)《用戶(hù)側(cè)“削峰填谷”儲(chǔ)能解決方案效益對(duì)比》(點(diǎn)擊文章左下角“閱讀原文”查看)給出的結(jié)論,采用鋰電池的靜態(tài)投資回收期是8.93年,而采用鉛碳蓄電池是8.26年,這樣的投資收益周期難以吸引資本進(jìn)入這個(gè)新興行業(yè)。何況,江蘇的峰谷電價(jià)政策是力度最大的,江蘇省電力價(jià)格政策見(jiàn)表1.

 

02、公共場(chǎng)所用電難題

公共場(chǎng)所用電、精細(xì)化用電需求日益增加,然而卻面臨著安全、成本、模式等方面的難題。

在公共場(chǎng)所使用普通交流電,安裝傳統(tǒng)民用插座的安全隱患很大,沒(méi)有安全監(jiān)測(cè)手段,無(wú)法預(yù)防火災(zāi)危險(xiǎn)。

公共場(chǎng)所提供用電設(shè)施或者充電設(shè)施成本高,收費(fèi)管理困難,服務(wù)成本高。

戶(hù)外用電,私拉電線(xiàn),從居民家庭窗口拉電線(xiàn)很危險(xiǎn),無(wú)法形成規(guī)范安全的戶(hù)外用電模式。

03、市場(chǎng)需求越來(lái)越明確

國(guó)內(nèi)公共場(chǎng)所用電市場(chǎng),幾乎處于空白狀態(tài)。國(guó)家電網(wǎng)的用戶(hù)都是為“屋內(nèi)”提供用電,電表收費(fèi),十分普及。而在戶(hù)外,用電設(shè)施短缺,關(guān)鍵是用電的收費(fèi)環(huán)節(jié),人工成本無(wú)法降低。

基于安全用電的市場(chǎng)需求,這幾年爆發(fā)性增長(zhǎng)。全國(guó)3.5億輛電動(dòng)車(chē),200萬(wàn)輛私人電動(dòng)汽車(chē),在戶(hù)外充電需求緊迫。

智慧城市,智慧用電,尤其是戶(hù)外用電進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃管理。采用物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、全面、自動(dòng)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)精細(xì)化智慧用電管理水平。

建立有序用電新體系,智慧統(tǒng)籌控制戶(hù)外用電過(guò)程。在峰谷價(jià)差的市場(chǎng)化引導(dǎo)機(jī)制下,實(shí)現(xiàn)一種嶄新的削峰填谷功能,輔助解決電網(wǎng)穩(wěn)定難題。通過(guò)建立一種峰谷充電套餐的商業(yè)機(jī)制,引導(dǎo)各種電動(dòng)車(chē)(電動(dòng)汽車(chē))用戶(hù)參與峰谷調(diào)節(jié)充電這種新型有序充電活動(dòng),為電網(wǎng)提升負(fù)載均衡、用戶(hù)降低出行成本,全社會(huì)降低儲(chǔ)能投入,一舉多得,增加經(jīng)濟(jì)效益。

極低成本的戶(hù)外用電設(shè)施,才能帶動(dòng)新產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。采用最新基于大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)智能芯片,統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),提升用電過(guò)程中的安全管理,加強(qiáng)對(duì)充電設(shè)備防盜安全監(jiān)控,便于大規(guī)?;\(yùn)營(yíng)管理。

04、“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)創(chuàng)新技術(shù)及功能

面對(duì)儲(chǔ)能電站建設(shè)難題,及戶(hù)外用電需求不斷增加與公共場(chǎng)所用電設(shè)施短缺的矛盾,清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院最新研發(fā)出了“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。

“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)售電模式,更加接近用戶(hù)端,把用電服務(wù)計(jì)量管理諸多功能下沉到最底層的插座端,采用物聯(lián)網(wǎng)手段與大數(shù)據(jù)后端結(jié)合,精細(xì)化管理用戶(hù)的用電行為,并通過(guò)建立峰谷用電價(jià)格引導(dǎo)機(jī)制,讓電動(dòng)車(chē)用電和充電過(guò)程轉(zhuǎn)移到后半夜,增加谷電使用量,為電網(wǎng)削峰填谷提供了一套全新的技術(shù)手段。


平臺(tái)創(chuàng)新點(diǎn)

采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)用電管理數(shù)據(jù)采集功能下沉到最底端,能夠大范圍采集用電設(shè)施的電壓、電流、功率、電量和溫度值,在每一個(gè)用電最底層實(shí)現(xiàn)智能用電控制,不僅解決充電安全問(wèn)題,也為公共場(chǎng)所用電負(fù)載的有序化管理提供了基本保障。由于實(shí)現(xiàn)了安全、有序、按需、方便的目標(biāo),在未來(lái)的用電大數(shù)據(jù)運(yùn)行中,能夠挖掘出前所未有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

平臺(tái)功能

設(shè)置智能云平臺(tái),智能插座中安置智能芯片,智能云平臺(tái)對(duì)智能芯片進(jìn)行智能管控,24小時(shí)不間斷進(jìn)行用電安全監(jiān)管,且可以根據(jù)不同需求設(shè)置不同計(jì)費(fèi)模式,計(jì)價(jià)靈活。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),形成用電基礎(chǔ)大數(shù)據(jù),通過(guò)大數(shù)據(jù)記錄、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)警,實(shí)現(xiàn)對(duì)用電細(xì)節(jié)的管控。

預(yù)約用電:用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求自主設(shè)置用電時(shí)間,利用谷時(shí)的低價(jià)電。充電過(guò)程可實(shí)現(xiàn)充電用戶(hù)手機(jī)端的遠(yuǎn)程、全程監(jiān)控。

計(jì)量功能:利用互聯(lián)網(wǎng)共享插座內(nèi)置高精度電量計(jì)量裝置,能夠直接完成電壓、電流、功率、電量和溫度的計(jì)量,其誤差0.5%(國(guó)網(wǎng)電表誤差2%)。

溫控功能:利用互聯(lián)網(wǎng)共享插座內(nèi)置溫控系統(tǒng),出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)溫、過(guò)充、浪涌、漏電等異常情況時(shí),系統(tǒng)將自動(dòng)斷電,同時(shí)向業(yè)主發(fā)送信息,提醒維護(hù),從源頭解決安全隱患。

無(wú)需下載安裝APP,掃碼支付,即掃即用,即付即充,方便快捷。建設(shè)安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)維成本低,比傳統(tǒng)充電樁的優(yōu)勢(shì)在于用最低成本實(shí)現(xiàn)大范圍密集布樁。

能源互聯(lián)網(wǎng)下將能夠替代儲(chǔ)能的調(diào)整負(fù)載功能。新技術(shù)有序充電帶來(lái)實(shí)質(zhì)性峰谷調(diào)節(jié)效果,相比傳統(tǒng)專(zhuān)用儲(chǔ)能電池方法投入產(chǎn)出,經(jīng)濟(jì)性提高許多倍,對(duì)投資人有巨大的吸引力。

05、平臺(tái)應(yīng)用效益預(yù)估

電網(wǎng)為了保證穩(wěn)定運(yùn)行,傳統(tǒng)方式是要建立儲(chǔ)能電站來(lái)實(shí)現(xiàn)削峰填谷,需要投入大量資金才能建立一定規(guī)模的儲(chǔ)能電站。而采用“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)充電功能,充分利用電動(dòng)車(chē)電池需要經(jīng)常充電的剛性需求,合理化調(diào)整充電時(shí)間,巧妙地解決了電網(wǎng)削峰填谷的難題,投資少,效果好,出門(mén)用電更方便,一舉多得,經(jīng)濟(jì)效益最為明顯。

自2018年初開(kāi)始,該平臺(tái)已經(jīng)在北京、株洲、韶關(guān)、南昌的一些居民小區(qū)和寫(xiě)字樓投入運(yùn)營(yíng),桂林高新區(qū)規(guī)劃新建200個(gè)充電場(chǎng)所,有效解決新能源發(fā)展過(guò)程中遇到的安全充電問(wèn)題。



圖:北京雙清大廈的電動(dòng)汽車(chē)自帶充電器充電



圖:南昌的物業(yè)小區(qū)自行車(chē)標(biāo)準(zhǔn)安全充電車(chē)棚



圖:電動(dòng)汽車(chē)模式2充電
 


圖:北京雙清大廈自行車(chē)棚的電動(dòng)自行車(chē)充電
以桂林為例,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估如下:

桂林市擁有的70萬(wàn)輛電動(dòng)自行車(chē)自帶電池,按照每個(gè)電池0.5千瓦時(shí)儲(chǔ)電容量,總體規(guī)模相當(dāng)于350兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能容量。電動(dòng)自行車(chē)平均兩天充電一次,每天需要消耗17.5萬(wàn)度電,我們利用新技術(shù)和新方法,把這些“儲(chǔ)能”資源進(jìn)行統(tǒng)一管理,讓這個(gè)“分散的巨大的”分散型負(fù)載參與有序充電,實(shí)現(xiàn)后半夜填谷,能夠有效緩解白天高峰期用電負(fù)載。

電動(dòng)自行車(chē)充電,只有接入電源后,才能夠接受系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。利用電動(dòng)自行車(chē)充電實(shí)現(xiàn)的等效總功率

P=n*m*p

其中:P=總的儲(chǔ)能等效功率;n=參與充電的車(chē)輛比率;m=地區(qū)擁有電動(dòng)自行車(chē)總數(shù)量;p=電動(dòng)自行車(chē)充電器功率(100瓦到300瓦范圍)。

采用電動(dòng)自行車(chē)進(jìn)行有序充電,充電器功率100瓦計(jì)算,70萬(wàn)輛有一半?yún)⑴c充電,等效實(shí)現(xiàn)的是35兆瓦的儲(chǔ)能電池充電的負(fù)載作用。

P=50%*700000*0.1KW=35MW

完成這個(gè)功能,如果專(zhuān)門(mén)建立儲(chǔ)能電站,采用鋰電池需要投入2.625億元人民幣。建設(shè)電動(dòng)自行車(chē)“分布式儲(chǔ)能電站”只要建設(shè)35萬(wàn)個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)插座,總投入1.33億元人民幣,僅僅是傳統(tǒng)鋰電池儲(chǔ)能電站投入的一半。

若利用電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行有序充電,同樣實(shí)現(xiàn)35兆瓦儲(chǔ)能電站的充電負(fù)載功能,每個(gè)充電器功率2千瓦,只需要建設(shè)1.75萬(wàn)個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電插座設(shè)施,對(duì)應(yīng)投入硬件開(kāi)支875萬(wàn)元,投入只是傳統(tǒng)儲(chǔ)能電站方法總投入的4%!

采用有序充電峰谷調(diào)節(jié)充電,不僅幫助解決電網(wǎng)削峰填谷,提供了更加安全的充電設(shè)施,方便老百姓在停車(chē)棚充電,在物業(yè)小區(qū)電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)位充電,后半夜有序充電降低老百姓充電費(fèi)用,減少儲(chǔ)能電站場(chǎng)地建設(shè)占地,避免儲(chǔ)能電站電池?zé)o謂的充放電損耗。有序充電是一種全新的技術(shù)手段,相對(duì)于儲(chǔ)能電站而言,投資小,見(jiàn)效快,一舉多得,是儲(chǔ)能電站之外的另一種經(jīng)濟(jì)手段。

智能引導(dǎo)充電行為可以創(chuàng)造價(jià)值,電動(dòng)汽車(chē)充電行為的集中協(xié)調(diào)、智能引導(dǎo)可以通過(guò)多種方式創(chuàng)造價(jià)值。首先,它可以更有效地削減峰值,從而大大減少電網(wǎng)投資。其次,它可以使負(fù)荷曲線(xiàn)在削峰之后發(fā)生變化,從而優(yōu)化發(fā)電成本(將需求從峰值轉(zhuǎn)移到基本負(fù)荷發(fā)電)。此外,在太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電過(guò)剩時(shí)加快充電,或在可再生能源產(chǎn)量較低時(shí)降低充電速度,都有助于整合更大比例的可再生能源發(fā)電。最后,通過(guò)提供需求響應(yīng)服務(wù),智能充電可以提供有價(jià)值的系統(tǒng)平衡(頻率響應(yīng))服務(wù)。

讓智能充電設(shè)施無(wú)處不在,隨時(shí)隨地都能夠充電!這個(gè)新興戶(hù)外用電市場(chǎng)潛力巨大。在不久的將來(lái),基于安全充電+峰谷調(diào)節(jié)充電精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的“零售電”市場(chǎng)必將形成一種新興用電業(yè)態(tài),智能充電點(diǎn)隨處可見(jiàn),方便老百姓,統(tǒng)一全中國(guó),讓電網(wǎng)喜笑顏開(kāi)。

背景數(shù)據(jù)和法規(guī)

據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)網(wǎng)、《中國(guó)電動(dòng)自行車(chē)質(zhì)量安全白皮書(shū)》統(tǒng)計(jì):我國(guó)電動(dòng)自行車(chē)保有量2.5億輛,電動(dòng)三輪車(chē)保有量5000萬(wàn)輛,老年代步車(chē)以每年200萬(wàn)輛的幅度逐步增長(zhǎng)。據(jù)桂林交警統(tǒng)計(jì),截至2017年底桂林市區(qū)電動(dòng)自行車(chē)保有量已經(jīng)超過(guò)70萬(wàn)輛,占市民交通出行分擔(dān)率40%。

與此同時(shí),公共場(chǎng)所用電、精細(xì)化用電需求隨之增加,而私拉電線(xiàn)、違規(guī)充電現(xiàn)象也在頻發(fā),用電安全問(wèn)題越來(lái)越突出。公安部于2017年12月30日發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動(dòng)車(chē)停放充電加強(qiáng)火災(zāi)防范的通告》,提出規(guī)范電動(dòng)車(chē)停放充電行為;2018年5月15日國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室發(fā)布《國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室關(guān)于開(kāi)展電動(dòng)自行車(chē)消防安全綜合治理工作的通知》(安委辦﹝2018﹞13號(hào)),文件中特別強(qiáng)調(diào)針對(duì)電動(dòng)自行車(chē)停放充電、安全管理等存在的突出問(wèn)題,重點(diǎn)推動(dòng)建設(shè)一批電動(dòng)自行車(chē)集中停放場(chǎng)所和充電設(shè)施。

根據(jù)國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室和自治區(qū)安委會(huì)辦公室統(tǒng)一部署要求,桂林市安全生產(chǎn)委員會(huì)辦公室關(guān)于印發(fā)全市電動(dòng)自行車(chē)消防安全綜合治理工作實(shí)施方案的通知(市安委辦〔2018〕45號(hào))強(qiáng)調(diào)落實(shí)電動(dòng)自行車(chē)停放充電管理。

為落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和加強(qiáng)節(jié)能減排工作的決策部署,加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè),政府發(fā)布《關(guān)于2016-2020年新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》(財(cái)建〔2015〕134號(hào)),《電動(dòng)汽車(chē)充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》(發(fā)改能源〔2015〕1454號(hào))等文件,指出充電基礎(chǔ)設(shè)施與電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展不協(xié)調(diào)、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)難度較大等問(wèn)題的存在制約了新能源汽車(chē)的推廣和應(yīng)用,為此提出加強(qiáng)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃,并給予相應(yīng)的財(cái)政補(bǔ)貼。2016年11月7日國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》,將加快充電設(shè)施建設(shè),促進(jìn)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展,2020年充電設(shè)施將可滿(mǎn)足全國(guó)超過(guò)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。

2016年據(jù)自治區(qū)人民政府辦公廳印發(fā)了《廣西新能源汽車(chē)發(fā)展行動(dòng)方案》指出桂林、南寧等城市建設(shè)公共充電樁與電動(dòng)汽車(chē)比例不低于1:12,城市核心區(qū)公共充電服務(wù)半徑小于2公里。此外,自治區(qū)發(fā)布《關(guān)于加快新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用的實(shí)施意見(jiàn)》(桂政辦發(fā)〔2015〕51號(hào))其中明確對(duì)充換電設(shè)施建設(shè)給與財(cái)政補(bǔ)貼。

國(guó)家政策走向,已經(jīng)明確鼓勵(lì)交通工具進(jìn)入“油改電”的快速通道,標(biāo)志著公共場(chǎng)所用電需求成倍增長(zhǎng)。

原標(biāo)題:“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”破解儲(chǔ)能及公共場(chǎng)所用電難題

 
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