蓄能式充電站平抑電網(wǎng)峰谷可行性的探究與展望

寧宇

摘要：為解決環(huán)境及能源問題，近年來電動汽車技術發(fā)展迅速，隨著其不斷的普及，必將成為重要的民用用電側(cè)用戶，電力需求的不斷增加，電力系統(tǒng)峰谷差大的情況將進一步加劇?；谝陨?，本文對通過建立蓄能式充電站平抑電網(wǎng)峰谷的可行性進行探究與展望。

關鍵詞：蓄能式充電站；平抑峰谷；探究；展望

1、國內(nèi)充電汽車政策及發(fā)展趨勢；

十八大首次把“美麗中國”作為生態(tài)文明建設的宏偉目標，把生態(tài)文明建設擺上了中國特色社會主義五位一體總體布局的戰(zhàn)略位置。生態(tài)環(huán)境問題得到了前所未有的重視，也到了刻不容緩的地步。電動汽車的普及已迎來了歷史機遇期，發(fā)達國家已相繼提出了本國燃油車禁售時間表。2019年海南省已邁出我國燃油車禁售第一步，將從2019年3月1日開始，逐步實施禁售燃油車的決策，預計將在2030年前禁止燃油汽車上路行駛。隨著電動汽車的快速普及，電動汽車充電站將在短期內(nèi)進行大量建設。

1.1、國內(nèi)充電站發(fā)展預期：

依據(jù)《電動汽車充電基礎設施發(fā)展指南（2015-2020 年）》預測，到2020年，我國新增集中式充換電站超過 1.2 萬座，分散式充電樁超過480萬個，以滿足全國 500 萬輛電動汽車充電需求。

1.2、電網(wǎng)狀況：

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，用戶對電力需求不斷增加，電網(wǎng)的電力負荷峰谷差逐漸加大，運行中必須采取調(diào)峰措施，以保證電力系統(tǒng)的平衡。以福建電網(wǎng)為例，電網(wǎng)峰值為24000MWe，谷值為14000MWe左右。峰谷電量差為10000MWe，占電網(wǎng)滿負荷42%左右。

1.3、目前調(diào)峰手段及蓄電池儲能電站（Battery Energy Storage System，BESS）的優(yōu)勢：

傳統(tǒng)的調(diào)峰方法一般有火電調(diào)峰、燃氣輪機組調(diào)峰和水電調(diào)峰，以上調(diào)峰方法均為從發(fā)電側(cè)進行調(diào)峰，通過調(diào)整全網(wǎng)的發(fā)電機出力來跟隨電網(wǎng)負荷波動，對發(fā)電機組調(diào)峰容量提出了較高的要求，而且機組的頻繁啟停也造成了燃料資源浪費。現(xiàn)有的儲能技術中，利用抽水蓄能電站實現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)峰的技術已經(jīng)發(fā)展成熟并實用化，但由于受建設環(huán)境、地理位置制約，有很大局限性，難以得到大范圍應用。

蓄電池儲能電站具有儲能密度大、安裝建設靈活等優(yōu)點，可以方便地應用，有效平抑電網(wǎng)負荷的波動。下圖為《采用區(qū)間控制的蓄電池儲能電站調(diào)峰運行控制策略》仿真結(jié)果，可有效的對日負荷進行削峰填谷。蓄電池儲能電站作為平抑電網(wǎng)負荷的手段已投入商業(yè)運行。

2、蓄能式充電站的建立思路：

蓄電池儲能電站有結(jié)構(gòu)簡單、儲能密度大、安裝建設靈活等優(yōu)點，同時蓄電池具有可拆分性強的特性，蓄能式充電站等同于將蓄電池儲能電站進行分散化、小型化、模塊化管理，將電池組分散至城市內(nèi)的各個充電站。依托于當前的通訊及控制技術，技術上完全可以實現(xiàn)。

2.1、蓄能式充電站的成本控制優(yōu)勢：

當前充電站的收費方式為充電電費和充電服務費兩部分組成。以福建電網(wǎng)為例，一般工商業(yè)及其他用電平段電價（1～10kV）為0.72元/kWh。尖峰電價在平段電價的基礎上上浮70%，高峰、低谷電價分別在平段電價的基礎上上浮和下浮50%。谷時電價0.36元/kWh，峰時電價1.08元/ kWh，蓄電池儲能成本在0.18元/kWh，如進行谷時蓄電，蓄電成本為0.54元/ kWh，比峰時電價每kWh可節(jié)省0.54元，比無蓄能充電站有明顯的成本優(yōu)勢。

由于采用蓄能充電的方式，蓄電池存儲電能不再送回至電網(wǎng)而直接為下游負荷供電。采用此種方式相比于蓄能式儲能電站將不再產(chǎn)生電能上網(wǎng)的線損。同時由于采用此種方式，可以有效平抑局部的用電負荷，對基礎電網(wǎng)的建設要求也將降低（如變壓器容量，線纜容量）。

2.2、可有效平抑電網(wǎng)峰谷差：

2019年福建省預計推廣5萬輛新能源汽車。以單臺汽車蓄電池容量為40kWh計算，全部充電一次預計在200萬kWh。如采用慢充方式，按平均8h充電時間計算，功率在250MWe，占谷時發(fā)電量1.7%，占峰時電量1%。如采用快充模式，按照1h充電時間計算短時最高負荷將達到2000MWe，將占谷時發(fā)電量14.2%，占峰時發(fā)電量8.3%。如采用蓄能型充電站模式，由于已經(jīng)完成電能儲備，電網(wǎng)負荷將不再受充電方式影響。在谷時進行蓄電，按平均8h蓄電時間計算，功率在250MWe，占谷時發(fā)電量1.7%，占峰時電量1%。將有效平抑電網(wǎng)負荷。

3、發(fā)展前景：

如能普及蓄能式充電站，車載化將是其未來重要的發(fā)展方向，采用定點蓄電分散售電的模式，電能的銷售將有望告別線路的限制，省去大規(guī)?；ㄒ约袄吓f基建的改造成本，以下為幾個重要的發(fā)展方向。

（1）隨著純電動車的普及，純電動車的道路救援將是我們需要面對的一個問題，可移動式充電站便可實現(xiàn)道路救援功能，待蓄能電站實現(xiàn)車載化后，可實現(xiàn)純電動車隨時、隨地的全天候充電服務；

（2）隨著純電動車的普及，必然對電力設施的基礎建設提出了更高的要求，尤其是老舊城區(qū)，由于設計初期未考慮電動汽車的普及，很難短時間提高電力設備基礎設施建設，各類用戶充電設施的改造也將是一項巨大的投入。車載式蓄能充電站將可有效解決上述問題，路邊車位，商場、小區(qū)停車場都將成為充電站?？捎行Ь徑獬潆娬竟┬璨黄ヅ涞膯栴}；

（3）蓄能式充電站還可接入小型的發(fā)電裝置，如配合光伏發(fā)電一同使用。對于不易接入電網(wǎng)的發(fā)電設施，可使用蓄能式充電站進行電能接收，以實現(xiàn)提高電網(wǎng)電能品質(zhì)，降低基礎設施建設成本的目的。

4、結(jié)語

隨著蓄電池科技的突破，儲能成本也將隨之下降。大規(guī)模電動汽車的普及，民用電用電量必然將出現(xiàn)大幅度提高，電網(wǎng)將面臨更大的挑戰(zhàn)。居民用電量的增加及階梯電價的實行，居民在家充電將變得不再經(jīng)濟。以上矛盾均可通過蓄能式充電站進行解決，因此蓄能式充電站可作為未來充電站的重要發(fā)展方向。

參考文獻

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（作者單位：福建福清核電有限公司）