新能源汽車(chē)充電的現(xiàn)狀

今天，大多數(shù)新能源汽車(chē)是通過(guò)現(xiàn)有電源充電的，這些電源中有不少仍在使用不可再生能源 (例如電網(wǎng)電源) 。為了維持碳中和或碳負(fù)值狀態(tài)，應(yīng)對(duì)氣候變化的嚴(yán)重影響，政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì) (IPCC) 在其第六次評(píng)估報(bào)告中強(qiáng)烈建議采用可再生能源。如果將充電基礎(chǔ)設(shè)施轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂每稍偕茉?(太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水電) ，這些能源的可用性和可靠性會(huì)自然地存在一些不足，但新能源汽車(chē)依然是交通應(yīng)用實(shí)現(xiàn)碳減排的重要途徑。因此，業(yè)界必須為下面幾個(gè)問(wèn)題給出解答：

太陽(yáng)能發(fā)電如何應(yīng)對(duì)夜間或陰天？

風(fēng)電如何應(yīng)對(duì)刮風(fēng)不規(guī)律或風(fēng)力不夠強(qiáng)的情況？

將可再生能源轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程是否能完全消除碳排放？

要解答這些關(guān)鍵問(wèn)題，就必須分析當(dāng)前電網(wǎng)電力的獲取方式，以及為新能源汽車(chē)充電所需的條件。

全球電力來(lái)源

在不同地區(qū)，主干電網(wǎng)的電力來(lái)源存在很大的差異；即便在特定的地理區(qū)域內(nèi)，相鄰地區(qū)的電力來(lái)源也可能會(huì)有區(qū)別。圖1所示為1985年以來(lái)全球電力生產(chǎn)方式的變化，從中我們可以看出：

煤炭仍然在全球范圍內(nèi)占主導(dǎo)地位，但已經(jīng)出現(xiàn)下降趨勢(shì)

天然氣位居第二，自2010年以來(lái)呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，目前維持在平穩(wěn)狀態(tài)

可再生能源所占比例不大，但表現(xiàn)出了明顯的增長(zhǎng)趨勢(shì)，風(fēng)能和太陽(yáng)能自2010年起迅速增長(zhǎng)

2020年，全球電力來(lái)源占比如下：

煤炭：34%

天然氣：23%

水電和其他可再生能源：19%

核能：10%

風(fēng)能：7%

石油：4%

太陽(yáng)能：3%

隨著全球能源需求從2020年的80TWh繼續(xù)上升到2030年的525至860TWh，提高可再生能源占比便成為一件非常必要的事情。人口增長(zhǎng)和電氣化運(yùn)動(dòng)正在推動(dòng)這一趨勢(shì)。然而，電力需求增加的另一個(gè)關(guān)鍵因素，源自于氣候變化的壓力。現(xiàn)階段，全球近2/3的電力依然來(lái)自于化石燃料，我們必須減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)，并轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂脤?duì)氣候更友好的可再生能源。

然而，這種急劇增長(zhǎng)的電氣化趨勢(shì)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成巨大壓力，因?yàn)槌潆姼叻迤诘碾娋W(wǎng)負(fù)荷會(huì)變得更大，可再生能源的存儲(chǔ)也會(huì)面臨更大的挑戰(zhàn)。要緩解需求激增對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的影響，技術(shù)創(chuàng)新是一劑良方，而汽車(chē)對(duì)電網(wǎng) (V2G) 技術(shù)就是這些創(chuàng)新中的一員，它讓電能可以在電網(wǎng)和新能源汽車(chē)之間雙向流動(dòng)。

V2G簡(jiǎn)介

當(dāng)V2G技術(shù)得到采用后，電網(wǎng)就好似配備了許多移動(dòng)充電寶，將儲(chǔ)能的工作從發(fā)電站中分散開(kāi)，形成一種類(lèi)似于邊緣計(jì)算的格局。這項(xiàng)技術(shù)可以將路上的每輛新能源汽車(chē)攜帶的電力利用起來(lái)，在需要時(shí)靈活地將電力送回電網(wǎng)中，而且通過(guò)離網(wǎng)充電獲得的電力也可以利用起來(lái)；也就是說(shuō)，V2G開(kāi)啟了電網(wǎng)和車(chē)輛間的雙向能量傳輸。V2G之所以能夠運(yùn)作，是因?yàn)橄喈?dāng)數(shù)量的消費(fèi)者只使用了電池容量的一小部分；這種方法可以?xún)?yōu)化電池利用率，讓相同的組件可以產(chǎn)生更多效益。

V2G優(yōu)化了電力的生產(chǎn)、使用和運(yùn)輸方式。汽車(chē)電池將與遠(yuǎn)程儲(chǔ)能解決方案聯(lián)網(wǎng)，在用電高峰期提高對(duì)電網(wǎng)的電力輸送，并在汽車(chē)充電時(shí) (夜間或用電低谷期) 優(yōu)化供電。V2G還可以提供有關(guān)車(chē)主能源使用習(xí)慣的數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)他們通過(guò)優(yōu)化自己的行為來(lái)更積極地管理能源使用，降低出行成本；同時(shí)，車(chē)主還可以將電力賣(mài)給電網(wǎng)，從而獲得一種新的收入來(lái)源。降低新能源汽車(chē)的總擁有成本，正是提高其全球采用率的基本市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力之一。

此外，從V2G產(chǎn)生的電力數(shù)據(jù)中，我們還可以得知車(chē)輛何時(shí)使用、何時(shí)產(chǎn)生電力，這也有助于公用事業(yè)部門(mén)根據(jù)需求和消費(fèi)者行為的趨勢(shì)來(lái)優(yōu)化能源生產(chǎn)，降低能源供應(yīng)商和消費(fèi)者的成本。

V2G還能提供一項(xiàng)社會(huì)效益：它可以向原本沒(méi)有遠(yuǎn)程儲(chǔ)能設(shè)施的地方提供這樣的能力。將車(chē)輛的用電情況與電網(wǎng)連接起來(lái)，所產(chǎn)生的最大優(yōu)勢(shì)，就在于能夠在車(chē)輛和電網(wǎng)之間根據(jù)需要對(duì)電力進(jìn)行儲(chǔ)存、調(diào)節(jié)和供應(yīng)。

太陽(yáng)能綠色新能源汽車(chē)和充電基礎(chǔ)設(shè)施

綠色電動(dòng)車(chē)充電使用太陽(yáng)能電池板，讓光子激發(fā)電子，產(chǎn)生電流流向車(chē)輛并充滿(mǎn)電池的充電容量，其中向電網(wǎng)或家庭供電的基礎(chǔ)設(shè)施就是用戶(hù)的家用新能源汽車(chē)充電器。將能量從電網(wǎng)輸送到電池的電路，同樣可以用來(lái)將電池中的多余能量輸回電網(wǎng)，并以市場(chǎng)價(jià)或協(xié)商價(jià)格獲得收入。用電需求和能源可用性決定了能源是從電網(wǎng)中獲取，還是回饋給電網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)提供了一種按需提供能源的方式，同時(shí)可以將多余的能源保存起來(lái)供日后使用。

對(duì)于間歇性的太陽(yáng)能發(fā)電，要使電力供應(yīng)能力保持平穩(wěn)以便按需使用，一種自然的方式就是將其與電池儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)。當(dāng)電池充滿(mǎn)電后，就可以根據(jù)需要在任何地方使用這些能源，無(wú)論是在車(chē)上還是在家里。V2G解決了可再生能源的存儲(chǔ)難題，這是提高可再生能源使用率的過(guò)程中所剩的主要挑戰(zhàn)之一。

還有哪些挑戰(zhàn)會(huì)影響可再生能源的使用率？

電力的優(yōu)勢(shì)之一在于它的高效率。它將電池的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，消除了產(chǎn)生碳排放的熱能中間環(huán)節(jié)，而這一環(huán)節(jié)存在30%的效率損失。隨著電力需求激增，V2G確實(shí)可以緩解可再生能源的不穩(wěn)定性以及電網(wǎng)所承受的壓力，但這項(xiàng)技術(shù)在得到廣泛采用之前仍有一些挑戰(zhàn)需要克服。

目前，車(chē)用直流充電正迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇，因而需要有適當(dāng)大小的轉(zhuǎn)換器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電來(lái)進(jìn)行能量傳輸。雖然現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%的交流-直流轉(zhuǎn)換器，但許多此類(lèi)產(chǎn)品依然只能實(shí)現(xiàn)80%-90%的效率。因此，業(yè)界有必要根據(jù)新能源汽車(chē)的電池容量來(lái)定制電源轉(zhuǎn)換器，并且努力提高轉(zhuǎn)換效率，從而直接增加電力輸出。

結(jié)語(yǔ)和要點(diǎn)提煉

由可再生能源驅(qū)動(dòng)的新能源汽車(chē)，可以通過(guò)V2G技術(shù)為可再生能源電網(wǎng)的調(diào)節(jié)發(fā)揮巨大作用。這種方法可以在綠色的太陽(yáng)能可用時(shí)充滿(mǎn)新能源汽車(chē)的電池容量，并根據(jù)需要從電網(wǎng)獲取電力或?qū)㈦娏剌斀o電網(wǎng)。V2G提供了一種靈活的儲(chǔ)能選項(xiàng)，解決了可再生能源應(yīng)用中的一大問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)將能源可用性與消費(fèi)者需求聯(lián)系起來(lái)，積極地吸引用戶(hù)，并為能源供應(yīng)商和消費(fèi)者提供高效、經(jīng)濟(jì)的方法。

審核編輯：郭婷