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汽车智能化不止自动驾驶 智慧新能源系统需提上日程

来源:中国汽车报 浏览次数:219 发布日期:2021-10-18

随着新能源汽车保有量的快速增长,电动汽车充电负荷带来的电力需求必将给电力系统带来较大负担。

在近日举行的电动汽车百人会研讨会上,中国工程院院士欧阳明高提出,汽车行业的系统智能化不仅要关注自动驾驶技术发展,还要关注新能源汽车与新能源电力系统的融合互动,建立氢-电智慧新能源系统。

车网互动 聚散为整

电动化浪潮不断袭来,汽车的概念开始逐渐从单一的交通工具衍生出更丰富的内涵,“大型移动充电宝”便是其新身份之一。今年7月,河南雨灾期间,郑州市众多小区出现停电现象。比亚迪车主们便运用反向充电功能,自发成立了“供电小分队”,为小区居民赋能充电,确保通讯畅通。

当汽车成为移动储能装置,它不仅能实现车对车、车对负载的对外放电,同样可以让汽车与电网的双向互动场景成为现实。V2G(Vehicle to Grid)技术便意指电动汽车给电网送电的双向互联技术。欧阳明高指出,智慧新能源系统的建立,离不开V2G技术的应用。

随着电动汽车保有量的不断增长,随时随地无序充电模式必将给电网带来巨大冲击。V2G技术的运用,可以把分散的车用电池聚合起来反向充电,减少电网增容压力。不久前,国家电网有限公司董事长辛保安在第三届世界新能源汽车大会上表示,广泛应用V2G技术,让电动汽车向电网反向送电,具有巨大的可调度储能潜力。预计到2025年,我国电动汽车充电可调节负荷将达到3000万kW,储能资源有望超1500亿kWh。辛保安指出,电动汽车“低谷充电、高峰放电”的形式可以促进新能源消纳,提高新能源系统的整体效率。

正是看到电动汽车的巨大储能潜力,各大车企纷纷开始布局V2G技术。2020年,奥迪宣布与德国海格电器集团达成合作,采用奥迪e-tron车型进行双向充电创新研究项目研究,力图将电动汽车纳入家庭电网。今年4月,大众表示将从2022年起对出自集团MEB平台的所有纯电动车型推出V2G双向充电技术,希望率先成为欧洲第一家将V2G投入商用的汽车制造商。此外,有外媒报道,特斯拉于2020年便已为Model 3增加双向充电功能。

国内各大车企同样也在加足马力布局V2G这一“香饽饽”。2020年,威马顺利通过全项V2G的车、桩实测及道路测试,成为首家落地应用V2G技术的新造车企业。蔚来与国网电动也在开展V2G技术试点。此外,蔚来正在上海等地尝试一种用户参与的极简版V2G试验——反向换电模式,即车主晚上在家充满电,再去换电站换不满电的电池包。2020年,北汽新能源、东风汽车也分别与国家电网达成相关合作,通过推出V2G技术、进行V2G试点。

不过,V2G商业化落地还为时尚早。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树表示,目前车与电网的双向交流国内尚处于试点示范阶段,需要完善的内容还有很多。按照欧阳明高此前提出的车网互动发展路径,我国在2021~2025年将进入有序充电阶段,进行功率调节,降低电网负荷;2025~2040年期间,我国将经历车家互动(V2H)、车网互动(V2G微网)几个阶段,最终实现车网互动(V2G)。

车能融合需形成强大技术合力

“汽车反充电网理论上可行,但实际操作起来不靠谱。”赛迪研究院汽车产业研究中心高级分析师韶元骏在接受采访时表示,双向充电的技术难度过大。固定的储能电站尚有电压、功率的限制,单车如何能简单地将电反充到电网上?在他看来,车家互动是可行的,但车网互动需要电网承担过大的负荷。他认为,如太阳能发电用于居家使用一样,汽车的储能功能应该发挥在为家庭供电上。

此外,从商业逻辑上看,V2G技术也很难行得通。韶元骏指出,目前新能源车企为用户提供的保修是以车辆正常行驶为前提,保修的是续驶里程,而非电池使用循环次数。一旦引入反向充电,车载电池造成的耗损难以断定。“车企卖出车之后,用户经常卖电,导致电池寿命大大减少,车企如何给电池进行保修?”韶元骏如是说。

新能源及智能网联汽车独立研究员曹广平也提出,电动汽车在不使用状态下为家庭供电是一种不错选择,而让车辆承担削峰填谷的作用,就算车主能够收获部分经济效益,也很难抵消电池的寿命损失和昂贵的电池成本。美国夏威夷自然能源研究所的一项研究表明,在恒定功率下,V2G会显著降低电池寿命至5年甚至以下。若因V2G造成对汽车电池的巨大损耗,难免本末倒置。因此,若想让车-能双向互动成为现实,除了提升V2G技术,还需关注长寿命循环电池技术的进步。

此外,智慧新能源系统的发展必须循序渐进,在实现车网互动前,必须先实现从无序充电到有序充电的过渡。韶元骏指出,目前大多车企喜欢搞大功率充电桩,建立快充站,这对电网的冲击非常大。因此,有序充电的形成必须要鼓励慢充,引导车主合理调配充电时间。中国汽车工业咨询委员会主任安庆衡表示,若想做到有序充电,真正发挥电动汽车的储能功能,必须发展智能充电技术。“汽车和电网的智能充电技术必须解决,想办法把风电、光电这些清洁的电储存进电网中。”他说。

当然,车家互动、车网互动的前提是要有可适配的设施。崔东树表示,目前我国慢充桩尚未实现双向充电和储电功能,基础设施尚不完善。中国工程院院士、清华大学教授江亿此前曾表示,若想充分开发电动汽车电池的储能潜力,智能主动式充电桩系统和网络基础设施要优先建立。

此外,智慧新能源系统绝不可忽略氢能的发展。安庆衡指出,目前氢能相关技术进步速度较快。从2008年北京奥运会上出现的氢燃料电池车,到2022年依托北京冬奥会进行的氢燃料电池汽车示范工程建设,我国氢能发展在制氢、储氢、零部件等方面均取得一定进展。不过,曹广平表示,氢的绿色来源成本很高,储氢耗能安全系数和复杂程度较高,智能化使用尚难实现。

安庆衡提出,目前国内的车网互动、车能融合正处于发展阶段,无论是V2G、车载电池还是智能充电等技术都需要汽车行业与电力、能源等部门相互协调,共同发展,形成强大的技术合力。安庆衡称:“各方都有车网互动的积极性,只要可再生能源比例和装机量越来越大、发电量越来越多、质量也越来越高,想办法让它们入网、使用,并和汽车充储电联系起来,这个网络慢慢就建立起来了。”

跨界协同 共建能源网络

全国政协副主席、中国科协主席万钢在第三届世界新能源汽车大会上指出,在以新能源汽车促进汽车产业实现“双碳”目标的同时,“车能融合”、“车路协同”、“车网互联”实现跨界协同,成为产业发展的必然趋势。中国电子信息产业发展研究院副院长刘文强也表示,车网融合看似简单,但实际上涉及电力系统、交通系统、组建规划、生产制造系统等多个系统,因此车网融合方案的推进必须慎重。建设新能源动力与新能源电力一体化的氢-电智慧新能源系统,必须走跨界协同之路。

在共建能源网络的过程中,新能源汽车作为终端产品,对于上游能源结构调整的影响必然是巨大的。安庆衡指出,可再生能源、新能源汽车已成为支撑我国国民经济发展的两大新兴产业。对于可再生能源的利用,离不开电动汽车的储能支撑。崔东树同样强调,必须强化电动汽车作为储能设备的功能。“在缺电的背景下,我们必须要实现电力的有效存储和应用。我们也可以学习美国一些小镇对风电、光伏等可再生能源的利用,将智慧新能源系统建设与新农村建设结合起来。”崔东树表示。

“新四化”背景下,新能源汽车不再仅仅具备交通属性,在智能化的发展下,汽车将成为智能终端,而电动化的发展趋势让汽车也具备了能源属性,电动汽车可以充电,也可以放电,成为了一个移动储能单元,这意味着汽车行业定位也将发生巨大变化。

欧阳明高此前指出,未来汽车行业有两条发展路线,一种是往ICT行业发展,一种是往能源行业发展。近日盛传的吉利跨界造手机便体现了车企对ICT(信息和通讯)企业的反向冲击。车企转型能源行业也已然出现先驱。在电动汽车领域玩得风生水起的特斯拉始终定位能源企业,特斯拉创始人马斯克也曾多次表示其能源业务要在10年内赶超电动车业务。早在2012年,特斯拉首批储能试点项目便已正式投建运营。在经过几年的摸索后,2015年,特斯拉能源公司正式成立。同年,马斯克宣布发售悬挂式家用储能电池Powerwall,这标志着特斯拉储能业务正式走向B2C。此后,马斯克又收购光伏开发商SolarCity,开展深度光储项目,特斯拉进一步向一家能源公司转型。

不可否认的是,智慧新能源系统的建立不仅仅与车企相关,与电池企业关系更甚。韶元骏指出,在不断加大可再生能源使用的情况下,由于风电、潮汐能、太阳能等能源具有周期性,未来出现限电、断电的情况会有所增加。因此,电池企业必须出手,为用户提供特斯拉式的家庭储能单元。


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