電池組能量存儲如何成為電動汽車充電賣點

人們不愿意購買電動汽車，是因為考慮充電問題。公共快充基礎設施尚未普及是主要原因之一。電動汽車正贏得人們的關注與矚目，由于技術改進、政策支持、消費者接受程度提升，銷量已呈現出強勁增長勢頭。麥肯錫估計，可能到2030年可能會有1000-1500萬輛電動汽車行駛在美國公路上。現在美國只有大約16,000個公共充電站,快速充電站不到2000個，因為快速充電站價格昂貴，目前無利可圖，也少有運營做到保本不盈不虧。這是一個典型的先雞先蛋問題，顧客因為充電不方便不愿意購買電動車，只有電動車銷售量足夠大，才會有更多的公共充電設施。這兩個問題，可以用一個解決方案。

一是方便性問題。目前大多數公共充電站是2級站，意味著他們提供每小時7至19千瓦時的能量。具有60千瓦時電池的5A電動轎車在常規2級站（非快充電站）將需5到10小時充滿。

二是經濟性問題。盡管直流快速充電（DCFC）與150千瓦的電站可以在30分鐘左右為一輛電動車充滿電，但安裝成本高達150,000美元。

美國充電站每月按15到30分鐘充電時間收取一筆費用，這是電廠、輸電線、變壓器等把用戶和電網連接起來的固定的費用，叫高峰用電費。即在高峰需求的時候，消費者電費賬單的很大一部分是用于支付這比費用，這也使得電動汽車充電站無利可圖（圖1）。

圖1 電動車充電費用分解

在電動汽車充電這種特例中，只要汽車插上插頭，充電站業主必須支付高峰用電費，包括現場的充電器數量、當插頭插上汽車時所用的最大功率、以及每15到30分鐘時段內同時充電的汽車數量。

假設一個直流快速充電站（DCFC）有4個150千瓦的充電器。在一個平常的月份，每天有兩到三輛車來充電，但每次不是同時來充電。每輛車以每分鐘150千瓦用電，充電至少15分鐘；因此月峰值是150千瓦。不過，如果兩輛車在同一15分鐘時段同時來充電，那么峰值電量將是300千瓦，這將使本月高峰用電費用加倍。

高峰用電費可能一直低至每千瓦2美元到每千瓦90美元，在電動車更受歡迎的州此費用更高些。在高收費州，沒有兩輛汽車同時在充電，每月電動車主的高峰用電費可能達3000美元到4500美元，這項費用可以轉化為每時間段30美元至50美元，加上實際的充電量費用，顧客是不愿為這種高峰用電費買單的。

有一種方法可以解決這個難題：固定電池組存儲器?，F場電池可以通過直流（DC）充電和放電，并通過大型逆變器連接到電網。然后，固定電池組存儲器可在電網低電價時充電，存儲電能，當用電需求高時釋放（這種做法被稱為調峰）。當汽車來充電，電池可以提供150千瓦的電力，不需消耗電網中的電能。如果有兩輛車同時來充電，一輛可以從固定電池組存儲器獲得電能，另一輛從電網中獲得電能。在這兩種情況下，經濟性會得到改善，因為電力本身和高峰用電費用都大大降低了。在電動汽車充電站現場的固定電池組存儲器可以幫助穩定負荷曲線，當沒有車輛充電時固定電池組從電網充電。

此外電池成本正在下降，根據麥肯錫研究，從2010年每千瓦時1000美元到2016年已降至每千瓦時230美元。系統其余部分的成本，如逆變器、容器、軟件控制、充電站點設計、建設和并網成本也在降低。

一個300千瓦時容量的電池可以應付用汽車充電高峰需求，這樣就保持了峰值低于150千瓦。以這種方式配置的系統可以將電網高峰用電費用降至最低。目前高峰用電費是每月3000美元，不會轉嫁給消費者，這充分地降低了成本。特斯拉已經表示將朝這個方向發展，其他人可能會“隨動跟風”。