Med den snabba tillväxten av Kinas marknad för nya energifordon har tillämpningen av Vehicle-to-Grid (V2G)-teknik blivit allt viktigare för byggandet av nationella energistrategier och smarta nät. V2G-tekniken omvandlar elfordon till mobila energilagringsenheter och använder tvåvägsladdningsstavar för att realisera kraftöverföring från fordonet till nätet. Genom denna teknik kan elfordon förse elnätet med ström under perioder med hög belastning och ladda under perioder med låg belastning, vilket hjälper till att balansera belastningen på nätet.
Den 4 januari 2024 utfärdade den nationella utvecklings- och reformkommissionen och andra avdelningar det första inrikespolitiska dokumentet som specifikt riktar sig mot V2G-teknik – ”Genomförandeutlåtanden om att stärka integrationen och interaktionen mellan nya energifordon och elnät”. Baserat på de tidigare ”Vägledande utlåtandena om ytterligare byggande av ett högkvalitativt laddningsinfrastruktursystem” som utfärdats av statsrådets generalkontor, klargjorde implementeringsutlåtandena inte bara definitionen av interaktiv teknik mellan fordon och nätverk, utan lade också fram specifika mål och strategier, och planerade att använda dem i Yangtzeflodens delta, Pärlflodens delta, Peking-Tianjin-Hebei-Shandong, Sichuan och Chongqing och andra regioner med mogna förutsättningar för att etablera demonstrationsprojekt.
Tidigare information visar att det endast finns cirka 1 000 laddstolpar med V2G-funktioner i landet, och det finns för närvarande 3,98 miljoner laddstolpar i landet, vilket endast motsvarar 0,025 % av det totala antalet befintliga laddstolpar. Dessutom är V2G-tekniken för interaktion mellan fordon och nätverk relativt mogen, och tillämpningen och forskningen av denna teknik är inte ovanliga internationellt. Som ett resultat finns det stort utrymme för förbättringar i populariteten av V2G-teknik i städer.
Som ett nationellt pilotprojekt för koldioxidsnåla städer främjar Peking användningen av förnybar energi. Stadens enorma nya energifordon och laddningsinfrastruktur har lagt grunden för tillämpningen av V2G-teknik. I slutet av 2022 har staden byggt mer än 280 000 laddstolpar och 292 batteribytesstationer.
Under marknadsförings- och implementeringsprocessen står dock V2G-tekniken också inför en rad utmaningar, främst relaterade till genomförbarheten av den faktiska driften och byggandet av motsvarande infrastruktur. Med Peking som urval genomförde forskare från The Paper Research Institute nyligen en undersökning om urbana energi-, el- och laddningsindustrin.
Tvåvägsladdande pålar kräver höga initiala investeringskostnader
Forskare lärde sig att om V2G-tekniken populariseras i stadsmiljöer, kan den effektivt lindra det nuvarande problemet med "svårfunna laddningshögar" i städer. Kina är fortfarande i ett tidigt skede av att tillämpa V2G-teknik. Som personen som ansvarar för ett kraftverk påpekade, liknar V2G-tekniken i teorin att låta mobiltelefoner ladda powerbanks, men dess faktiska tillämpning kräver mer avancerad batterihantering och nätinteraktion.
Forskare undersökte laddhögsföretag i Peking och upptäckte att de flesta laddhögarna i Peking för närvarande är enkelriktade laddhögar som endast kan ladda fordon. För att främja dubbelriktade laddhögar med V2G-funktioner står vi för närvarande inför flera praktiska utmaningar:
För det första står förstklassiga städer, som Peking, inför en markbrist. Att bygga laddstationer med V2G-funktioner, oavsett om man hyr eller köper mark, innebär långsiktiga investeringar och höga kostnader. Dessutom är det svårt att hitta ytterligare mark tillgänglig.
För det andra kommer det att ta tid att omvandla befintliga laddstolpar. Investeringskostnaden för att bygga laddstolpar är relativt hög, inklusive kostnaden för utrustning, hyra av utrymme och kablage för att ansluta till elnätet. Dessa investeringar tar vanligtvis minst 2–3 år att återhämta sig. Om eftermontering baseras på befintliga laddstolpar kan företagen sakna tillräckliga incitament innan kostnaderna har återhämtats.
Tidigare rapporter i media har rapporterat att populariseringen av V2G-teknik i städer för närvarande kommer att möta två stora utmaningar: Den första är den höga initiala byggkostnaden. För det andra, om elfordons strömförsörjning inte är korrekt ansluten till elnätet kan det påverka nätets stabilitet.
Teknikutsikterna är optimistiska och har stor potential på lång sikt.
Vad innebär tillämpningen av V2G-teknik för bilägare? Relevanta studier visar att energieffektiviteten hos små spårvagnar är cirka 6 km/kWh (det vill säga att en kilowattimme el kan köras 6 kilometer). Batterikapaciteten hos små elfordon är generellt 60–80 kWh (60–80 kilowattimmar el), och en elbil kan ladda cirka 80 kilowattimmar el. Fordonets energiförbrukning inkluderar dock även luftkonditionering etc. Jämfört med idealtillståndet kommer körsträckan att minska.
Den ansvarige för det tidigare nämnda laddhögsföretaget är optimistisk om V2G-tekniken. Han påpekade att ett nytt energifordon kan lagra 80 kilowattimmar el när det är fulladdat och kan leverera 50 kilowattimmar el till elnätet varje gång. Beräknat baserat på de laddningselpriser som forskare såg på den underjordiska parkeringen till ett köpcentrum på East Fourth Ring Road i Peking, är laddningspriset under lågtrafik 1,1 yuan/kWh (laddningspriserna är lägre i förorter), och laddningspriset under rusningstid är 2,1 yuan/kWh. Om man antar att bilägaren laddar under lågtrafik varje dag och levererar ström till elnätet under rusningstid, baserat på nuvarande priser, kan bilägaren göra en vinst på minst 50 yuan per dag. "Med möjliga prisjusteringar från elnätet, såsom implementering av marknadspriser under rusningstid, kan intäkterna från fordon som levererar ström till laddhögar öka ytterligare."
Den ansvarige personen för det tidigare nämnda kraftverket påpekade att genom V2G-tekniken måste batteriförlustkostnader beaktas när elfordon skickar ström till elnätet. Relevanta rapporter visar att kostnaden för ett 60 kWh-batteri är cirka 7 680 USD (motsvarande cirka 55 000 RMB).
För laddstationsföretag kommer marknadens efterfrågan på V2G-teknik att öka i takt med att antalet nya energifordon fortsätter att öka. När elfordon överför ström till elnätet via laddstationer kan laddstationsföretagen ta ut en viss "plattformsavgift". Dessutom investerar och driver företag laddstationer i många städer i Kina, och regeringen kommer att ge motsvarande subventioner.
Inhemska städer lanserar gradvis V2G-applikationer. I juli 2023 togs Zhoushan Citys första V2G-laddningsdemonstrationsstation officiellt i bruk, och den första transaktionsordern i parken i Zhejiang-provinsen slutfördes framgångsrikt. Den 9 januari 2024 meddelade NIO att deras första omgång med 10 V2G-laddningsstationer i Shanghai officiellt hade tagits i bruk.
Cui Dongshu, generalsekreterare för National Passenger Car Market Information Joint Association, är optimistisk om potentialen hos V2G-tekniken. Han berättade för forskare att med utvecklingen av kraftbatteriteknik kan batteriets livslängd ökas till 3 000 gånger eller mer, vilket motsvarar cirka 10 års användning. Detta är extremt viktigt för tillämpningar där elfordon laddas och urladdas ofta.
Utländska forskare har gjort liknande resultat. Australiens ACT slutförde nyligen ett tvåårigt V2G-teknikforskningsprojekt kallat "Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)". Det visar att med storskalig teknikutveckling förväntas kostnaderna för V2G-laddning minska avsevärt. Det innebär att på lång sikt, i takt med att kostnaden för laddningsanläggningar sjunker, kommer också priset på elfordon att sjunka, vilket minskar kostnaderna för långsiktig användning. Resultaten kan också vara särskilt fördelaktiga för att balansera tillförseln av förnybar energi till nätet under perioder med hög elbelastning.
Det behöver samarbete från elnätet och en marknadsorienterad lösning.
På den tekniska nivån kommer processen där elfordon matas tillbaka till elnätet att öka komplexiteten i den övergripande driften.
Xi Guofu, chef för industriutvecklingsavdelningen vid State Grid Corporation of China, sa en gång att laddning av nya energifordon innebär "hög belastning och låg effekt". De flesta ägare av nya energifordon är vana vid att ladda mellan 19:00 och 23:00, vilket sammanfaller med den högsta perioden för elbelastning i bostäder. Så hög som 85 %, vilket intensifierar toppbelastningen och ger större påverkan på distributionsnätet.
Ur ett praktiskt perspektiv, när elfordon matar tillbaka elektrisk energi till nätet, krävs en transformator för att justera spänningen för att säkerställa kompatibilitet med nätet. Detta innebär att urladdningsprocessen för elfordon måste matcha transformatortekniken i elnätet. Mer specifikt innebär överföringen av kraft från laddhögen till spårvagnen överföring av elektrisk energi från högre spänning till lägre spänning, medan överföringen av kraft från spårvagnen till laddhögen (och därmed till nätet) kräver en ökning från en lägre spänning till en högre spänning. Inom tekniken är det mer komplext och involverar spänningsomvandling och säkerställande av stabiliteten hos den elektriska energin och överensstämmelse med nätstandarder.
Den ansvarige för det tidigare nämnda kraftverket påpekade att elnätet behöver genomföra exakt energihantering för laddnings- och urladdningsprocesserna för flera elfordon, vilket inte bara är en teknisk utmaning, utan också innebär en justering av nätets driftstrategi.
Han sa: ”Till exempel är de befintliga elnätskablarna på vissa platser inte tillräckligt tjocka för att stödja ett stort antal laddningspålar. Detta motsvarar vattenledningssystemet. Huvudröret kan inte förse alla grenrör med tillräckligt med vatten och behöver dras om. Detta kräver mycket omledning. Höga byggkostnader.” Även om laddningspålar installeras någonstans kanske de inte fungerar korrekt på grund av problem med nätkapaciteten.
Motsvarande anpassningsarbete behöver avanceras. Till exempel är effekten hos långsamt laddande laddstolpar vanligtvis 7 kilowatt (7 kW), medan den totala effekten för hushållsapparater i ett genomsnittligt hushåll är cirka 3 kilowatt (3 kW). Om en eller två laddstolpar ansluts kan lasten belastas fullt, och även om strömmen används under lågtrafik kan elnätet stabiliseras. Men om ett stort antal laddstolpar ansluts och strömmen används under högtrafik kan nätets lastkapacitet överskridas.
Den ansvarige för det tidigare nämnda kraftverket sa att med tanke på distribuerad energi kan elmarknadsföring undersökas för att lösa problemet med att främja laddning och urladdning av nya energifordon till elnätet i framtiden. För närvarande säljs elenergi av kraftproduktionsföretag till elnätsföretag, som sedan distribuerar den till användare och företag. Flernivåcirkulation ökar den totala kostnaden för elförsörjning. Om användare och företag kan köpa el direkt från kraftproduktionsföretag kommer det att förenkla elförsörjningskedjan. ”Direktköp kan minska mellanlänkar och därmed minska driftskostnaderna för el. Det kan också främja laddningsföretag att mer aktivt delta i elförsörjningen och regleringen av elnätet, vilket är av stor betydelse för en effektiv drift av elmarknaden och främjandet av teknik för sammankoppling av fordon och elnät.”
Qin Jianze, chef för energitjänstcentret (lastkontrollcentret) på State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., föreslog att genom att utnyttja funktionerna och fördelarna med Internet of Vehicles-plattformen kan sociala laddningshögar anslutas till Internet of Vehicles-plattformen för att förenkla de sociala aktörernas verksamhet. Bygg tröskeln, minska investeringskostnaderna, uppnå win-win-samarbete med Internet of Vehicles-plattformen och bygga ett hållbart ekosystem inom industrin.
Susie
Sichuan Green Science & Technology Ltd., Co.
0086 19302815938
Publiceringstid: 10 februari 2024
