蓄能式充電站平抑電網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用戶，電力需求的不斷增加，電力系統峰谷差大的情況將進一步加劇。基于以上，本文對通過建立蓄能式充電站平抑電網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進行大量建設。

1.1、國內充電站發(fā)展預期：

依據《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、電網狀況：

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

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

傳統的調峰方法一般有火電調峰、燃氣輪機組調峰和水電調峰，以上調峰方法均為從發(fā)電側進行調峰，通過調整全網的發(fā)電機出力來跟隨電網負荷波動，對發(fā)電機組調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。現有的儲能技術中，利用抽水蓄能電站實現電網調峰的技術已經發(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，有效平抑電網負荷的波動。下圖為《采用區(qū)間控制的蓄電池儲能電站調峰運行控制策略》仿真結果，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構簡單、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。

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生電能上網的線損。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，由于已經完成電能儲備，電網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)模基建以及老舊基建的改造成本，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道路救援功能，待蓄能電站實現車載化后，可實現純電動車隨時、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。可有效緩解充電站供需不匹配的問題；

（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。對于不易接入電網的發(fā)電設施，可使用蓄能式充電站進行電能接收，以實現提高電網電能品質，降低基礎設施建設成本的目的。

4、結語

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大幅度提高，電網將面臨更大的挑戰(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）