摘要:随着石油和煤炭等传统能源的消耗以及传统能源使用造成的污染问题,新能源的开发利用取得了快速发展。但在开发新能源的过程中,对于新能源的浪费问题日益凸显。本文首先总结了我国在新能源开发利用方面的现状,然后在此基础上进一步剖析新能源消纳的关键影响因素。同时,从新能源汽车方面系统性地提出了利用新能源汽车及充放电相关配套设施来解决我国新能源消纳问题的措施。
1 概述
能源是现代社会持续运行的基础,是人类生产生活的动力来源。能源问题历来和经济发展、生态环境、气候变化等息息相关,为了确保能源安全,积极应对生态环境变化,推行可持续发展的新能源已经成为社会的普遍共识。因为各种各样的因素影响,新能源消纳问题一直是推行新能源普及战略的重大难题。各种矛盾的凸显已经引起了各界的广泛关注。据统计,当前我国的新能源汽车数量已经跃居世界第一,汽车行业依托着庞大的消费群体和能源消费市场,在消纳新能源方面具有不可限量的潜力。
2 我国新能源消纳以及新能源汽车的发展现状
根据官方统计数据,从2016以来,我国在新能源汽车充电设施建设运行方面的投资持续高速增长(图1)。
在投资拉动下,充电桩和充电站数量年均增长率高达20%。在充电桩的调度方面,国家电网为主要接入平台,市场占比80%以上。在数量和规模上虽然呈现逐年增加的趋势,但存在与现实充电需求不匹配以及电网资源浪费的问题,另一方面电力系统在应对不同时间用户需求方面缺少灵活性。不平衡的电力负荷每年处于逐步扩大的趋势,如何利用汽车储能来应对这一变化,使电力系统在新能源的波动出力状况下更加平稳运行是问题的关键所在。
为了进一步减少传统能源消耗及其带来的污染问题,政府机构近年来,在新能源汽车以及充电桩(站)建设方面给予了很大的补贴优惠政策。充电站和充电桩在技术上逐步向着大功率快充的方向发展。但是目前来看,在新能源汽车的使用方面依然没有达到理想状态,突出表现在:①充电设施数量少,而且充电设施标准不一;②新能源汽车的充电受到行业内一系列技术因素的制约,目前存在行业发展瓶颈;③新能源汽车储能技术一直停留在概念性阶段,在市场应用方面尚未达成一致共识,进而导致充电站投资方、运营方、终端用户普遍对V2G(车辆到电网)接受度不高。
以上种种因素在一定程度上阻碍了新能源汽车对新能源电网系统的剩余电能的消纳,其解决难度较大。
3 新能源消纳的机理分析
电力系统的规模发展到一定程度后,系统的自身调节能力关键取决于电源结构,新能源相比与传统能源而言,不仅体现在对生态环境的友好性,而且体现出了巨大的价格优势。对于车主用户而言,新能源汽车和燃油汽车相比,出行成本可以降低20%以上。但这一过程目前仅仅是电网向车载电池输出能量,能量的传输只是单向传输,并不能有效解决电网侧新能源的消纳问题。相比常规的蓄水消纳控制或飞轮储能技术,电动汽车的电池储能具有更强的可操作性,对新能源调节幅度更广,而且更加灵活。但目前电源总体的调节性能依然取决于火电调峰能力。灵活调节的电源在数量和规模上依然处于弱势。
另外,利用新能源汽车消纳剩余电能需要结合各个地区末端电网供电的具体现状实行不同的方案。在规划时要注重可靠性和供电质量等问题,配网末端建设储能充放电站的方案要综合考虑项目的经济性、安全性、可靠性及充电桩设备选型等。