В связи с быстрым ростом рынка электромобилей в Китае, применение технологии «автомобиль-сеть» (V2G) приобретает все большее значение для построения национальных энергетических стратегий и интеллектуальных энергосетей. Технология V2G превращает электромобили в мобильные накопители энергии и использует двусторонние зарядные станции для передачи энергии от автомобиля к сети. Благодаря этой технологии электромобили могут подавать электроэнергию в сеть в периоды высокой нагрузки и заряжаться в периоды низкой нагрузки, помогая сбалансировать нагрузку на сеть.
4 января 2024 года Национальная комиссия по развитию и реформам и другие ведомства издали первый внутренний политический документ, специально посвященный технологии V2G – «Рекомендации по реализации мер по усилению интеграции и взаимодействия транспортных средств на новых источниках энергии и электросетей». На основе ранее изданных Генеральным офисом Государственного совета «Руководящих указаний по дальнейшему созданию высококачественной системы зарядной инфраструктуры» эти рекомендации не только уточнили определение технологии взаимодействия транспортных средств и сетей, но и выдвинули конкретные цели и стратегии, а также запланировали их использование в регионах с развитыми условиями, таких как дельта реки Янцзы, дельта реки Чжуцзян, Пекин-Тяньцзинь-Хэбэй-Шаньдун, Сычуань и Чунцин, а также в других.
Согласно ранее опубликованным данным, в стране насчитывается всего около 1000 зарядных станций с функцией V2G, а общее количество зарядных станций составляет 3,98 миллиона, что составляет лишь 0,025% от общего числа существующих. Кроме того, технология V2G для взаимодействия транспортных средств с сетью также достаточно зрелая, и её применение и исследования в этой области не являются чем-то необычным на международном уровне. В результате, существует большой потенциал для повышения популярности технологии V2G в городах.
В рамках национального пилотного проекта по созданию низкоуглеродных городов Пекин активно продвигает использование возобновляемой энергии. Огромное количество новых энергетических транспортных средств и зарядной инфраструктуры города заложило основу для применения технологии V2G (Vehicle-to-Grid). К концу 2022 года в городе было построено более 280 000 зарядных станций и 292 станции замены батарей.
Однако в процессе продвижения и внедрения технология V2G также сталкивается с рядом проблем, в основном связанных с осуществимостью фактической эксплуатации и строительством соответствующей инфраструктуры. На примере Пекина исследователи из Института бумажных исследований недавно провели исследование, посвященное городской энергетике, электроэнергетике и зарядным станциям.
Двусторонние зарядные станции требуют высоких первоначальных инвестиционных затрат.
Исследователи выяснили, что если технология V2G получит широкое распространение в городах, она может эффективно решить существующую проблему «труднодоступных зарядных станций» в городах. Китай все еще находится на ранних этапах применения технологии V2G. Как отметил руководитель электростанции, теоретически технология V2G похожа на возможность зарядки портативных зарядных устройств мобильными телефонами, но ее практическое применение требует более совершенного управления батареями и взаимодействия с электросетью.
Исследователи изучили компании, занимающиеся зарядными станциями в Пекине, и выяснили, что в настоящее время большинство зарядных станций в Пекине являются односторонними и могут заряжать только транспортные средства. Для продвижения двусторонних зарядных станций с функциями V2G в настоящее время мы сталкиваемся с рядом практических проблем:
Во-первых, крупные города, такие как Пекин, сталкиваются с нехваткой земли. Строительство зарядных станций с функциями V2G, будь то аренда или покупка земли, означает долгосрочные инвестиции и высокие затраты. Более того, найти дополнительные доступные земельные участки сложно.
Во-вторых, модернизация существующих зарядных станций потребует времени. Инвестиционные затраты на строительство зарядных станций относительно высоки, включая стоимость оборудования, аренды помещений и проводки для подключения к электросети. Обычно эти инвестиции окупаются как минимум за 2-3 года. Если модернизация будет основываться на существующих зарядных станциях, у компаний может не хватить стимулов до того, как затраты будут возмещены.
Ранее в СМИ сообщалось, что в настоящее время популяризация технологии V2G в городах столкнется с двумя основными проблемами: во-первых, высокими первоначальными затратами на строительство. Во-вторых, если электропитание электромобилей будет подключено к сети с перебоями, это может повлиять на стабильность сети.
Перспективы развития технологий обнадеживают и в долгосрочной перспективе имеют большой потенциал.
Что означает применение технологии V2G для автовладельцев? Соответствующие исследования показывают, что энергоэффективность небольших трамваев составляет около 6 км/кВт·ч (то есть, одного киловатт-часа электроэнергии достаточно для проезда 6 километров). Емкость аккумуляторов небольших электромобилей обычно составляет 60-80 кВт·ч (60-80 киловатт-часов электроэнергии), а электромобиль может зарядиться примерно на 80 киловатт-часов. Однако потребление энергии автомобилем также включает в себя кондиционер и т.д. По сравнению с идеальным состоянием, дальность поездки сократится.
Руководитель вышеупомянутой компании, занимающейся зарядными станциями, оптимистично оценивает технологию V2G (Vehicle-to-Grid). Он отметил, что новый энергетический автомобиль может хранить 80 киловатт-часов электроэнергии при полной зарядке и каждый раз передавать в сеть 50 киловатт-часов электроэнергии. Расчеты, основанные на ценах на электроэнергию для зарядки, которые исследователи наблюдали на подземной парковке торгового центра на Восточной Четвертой Кольцевой улице в Пекине, показывают, что цена зарядки в непиковые часы составляет 1,1 юаня/кВтч (в пригородах цены ниже), а в пиковые часы — 2,1 юаня/кВтч. Предполагая, что автовладелец заряжает автомобиль в непиковые часы каждый день и передает электроэнергию в сеть в пиковые часы, исходя из текущих цен, он может получать прибыль не менее 50 юаней в день. «С учетом возможной корректировки цен со стороны энергосистемы, например, введения рыночных цен в пиковые часы, доходы от автомобилей, передающих электроэнергию на зарядные станции, могут еще больше возрасти».
Ответственный за вышеупомянутую электростанцию отметил, что при использовании технологии V2G необходимо учитывать потери заряда батареи при передаче электроэнергии от электромобилей в сеть. Соответствующие отчеты указывают на то, что стоимость батареи емкостью 60 кВт⋅ч составляет приблизительно 7680 долларов США (что эквивалентно примерно 55 000 юаней).
Для компаний, занимающихся зарядными станциями, с ростом числа электромобилей будет расти и рыночный спрос на технологию V2G. Когда электромобили передают энергию в сеть через зарядные станции, компании, занимающиеся зарядными станциями, могут взимать определенную «плату за услуги платформы». Кроме того, во многих городах Китая компании инвестируют в зарядные станции и эксплуатируют их, а правительство предоставляет соответствующие субсидии.
В городах страны постепенно внедряются технологии V2G. В июле 2023 года в городе Чжоушань была официально введена в эксплуатацию первая демонстрационная станция V2G-зарядки, а также успешно оформлен первый заказ на зарядку в парке в провинции Чжэцзян. 9 января 2024 года компания NIO объявила об официальном вводе в эксплуатацию первой партии из 10 станций V2G-зарядки в Шанхае.
Цуй Дуншу, генеральный секретарь Национальной объединенной ассоциации по обмену информацией о рынке легковых автомобилей, с оптимизмом оценивает потенциал технологии V2G. Он сообщил исследователям, что с развитием технологий аккумуляторных батарей срок их службы может увеличиться до 3000 циклов и более, что эквивалентно примерно 10 годам эксплуатации. Это чрезвычайно важно для сценариев применения, где электромобили часто заряжаются и разряжаются.
Зарубежные исследователи получили аналогичные результаты. Австралийский университет ACT недавно завершил двухлетний исследовательский проект по технологии V2G под названием «Внедрение электромобилей в энергосистему (REVS)». Он показал, что с масштабным развитием технологии ожидается значительное снижение стоимости зарядки V2G. Это означает, что в долгосрочной перспективе, по мере снижения стоимости зарядных станций, цена электромобилей также снизится, что приведет к снижению долгосрочных эксплуатационных расходов. Полученные результаты также могут быть особенно полезны для балансировки поступления возобновляемой энергии в сеть в пиковые периоды потребления электроэнергии.
Для этого необходимо сотрудничество с энергосистемой и рыночно-ориентированное решение.
На техническом уровне процесс обратной связи электромобилей с электросетью увеличит сложность всей операции в целом.
Си Гофу, директор Департамента промышленного развития Государственной электросетевой корпорации Китая, однажды сказал, что зарядка электромобилей сопряжена с «высокой нагрузкой и низкой мощностью». Большинство владельцев электромобилей привыкли заряжать их в период с 19:00 до 23:00, что совпадает с пиковым периодом потребления электроэнергии в жилых домах. Зарядка достигает 85%, что усиливает пиковую нагрузку и оказывает большее влияние на распределительную сеть.
С практической точки зрения, когда электромобили возвращают электроэнергию в сеть, для регулирования напряжения и обеспечения совместимости с сетью необходим трансформатор. Это означает, что процесс разряда электромобиля должен соответствовать трансформаторной технологии электросети. В частности, передача энергии от зарядной станции к трамваю включает в себя передачу электроэнергии от более высокого напряжения к более низкому, в то время как передача энергии от трамвая к зарядной станции (и, следовательно, к сети) требует повышения напряжения от более низкого к более высокому. В технологическом плане это более сложная задача, включающая преобразование напряжения и обеспечение стабильности электроэнергии и соответствия стандартам сети.
Ответственный за вышеупомянутую электростанцию отметил, что энергосистема должна осуществлять точное управление энергией для процессов зарядки и разрядки множества электромобилей, что является не только технической задачей, но и требует корректировки стратегии работы сети.
Он сказал: «Например, в некоторых местах существующие провода электросети недостаточно толстые, чтобы выдержать большое количество зарядных свай. Это аналогично водопроводной системе. Главная труба не может обеспечить достаточное количество воды для всех ответвлений и требует замены проводки. Это требует больших затрат на перекладку проводки. Даже если зарядные сваи где-то установлены, они могут работать некорректно из-за проблем с пропускной способностью сети.
Необходимо ускорить соответствующие работы по адаптации. Например, мощность зарядных станций медленной зарядки обычно составляет 7 киловатт (7 кВт), в то время как общая мощность бытовых приборов в среднем домохозяйстве составляет около 3 киловатт (3 кВт). Если подключить одну или две зарядные станции, нагрузка может быть полностью загружена, и даже при использовании электроэнергии в непиковые часы энергосистема может стать более стабильной. Однако, если подключить большое количество зарядных станций и использовать электроэнергию в пиковые часы, пропускная способность сети может быть превышена.
Руководитель вышеупомянутой электростанции заявил, что в условиях развития распределенной энергетики для решения проблемы стимулирования зарядки и разрядки электромобилей в электросети в будущем можно рассмотреть возможность рыночной экономики электроэнергии. В настоящее время электроэнергия продается электрогенерирующими компаниями электросетевым компаниям, которые затем распределяют ее среди потребителей и предприятий. Многоуровневая циркуляция увеличивает общую стоимость электроснабжения. Если потребители и предприятия смогут покупать электроэнергию напрямую у электрогенерирующих компаний, это упростит цепочку поставок электроэнергии. «Прямая покупка позволит сократить количество промежуточных звеньев, тем самым снизив эксплуатационные расходы на электроэнергию. Это также может способствовать более активному участию компаний, владеющих зарядными станциями, в энергоснабжении и регулировании электросети, что имеет большое значение для эффективного функционирования рынка электроэнергии и развития технологий межсетевого взаимодействия электромобилей».
Цинь Цзяньцзе, директор Центра энергетического обслуживания (Центра управления нагрузкой) компании State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., предложил использовать функции и преимущества платформы «Интернет транспортных средств» для подключения зарядных станций к этой платформе, что упростит работу операторов, позволит снизить инвестиционные затраты, обеспечить взаимовыгодное сотрудничество и создать устойчивую отраслевую экосистему.
Сюзи
Компания «Сычуаньская зеленая наука и технология»
0086 19302815938
Дата публикации: 10 февраля 2024 г.
