科普知识8:V2G技术 让电动汽车适时给电网反向供电

发布日期: 2013-12-04

     9月23日,加州帕洛阿尔托市决定全市推广电动汽车。此次决议是由一位当地市民发起的,最终市政府投票决议将在每家每户安装一台EV简易电动汽车充电站(如题图)。作为特斯拉的大本营,此项决议无疑让富有的帕洛阿尔托率先成为了电动汽车的天堂。但随之而来的问题是,当成千上万的电动汽车都将在每晚按律充电时,帕洛阿尔托市的电网能承受吗?会影响当地居民用电吗?

  有趣的是,根据一位教授的说法,这将根本不是问题。相反,将来的某一天,电动汽车的大规模推广反而是使电网系统更加稳定。

 

 

 

  特拉华大学教授Willett Kempton过去十多年一直在研究从车辆到电网的逆向电流传输问题(Vehicle to Grid,V2G)。如果你允许电流在车辆和电网之间双向流动,电网将会利用获得的电流解决一大堆的问题。Kempton是在今年才完成了整个运行系统雏形,而其结果却有着深远影响。今年4月,该系统利用15辆Mini Cooper,让它们只是在合适的时候适当给电网传回一些2019全年资料大全正版,获得的价值却是每天5美元,一年超过1800美元。这不是一笔小数目,甚至都能补足电动汽车和油耗汽车之间的差价了。

  为什么会产生这么大的价值?

  电网是有供需平衡的要求的。怎样才能保持平衡?美国的电频是 60HZ。为了保证电频能稳定在60HZ,电网需要自有许多火力发电机,时开时关,以保持电频的稳定。但这种发电机开启慢、不高效,而且对环境有污染。道理就跟汽车的急刹车或急启动一样。但它造成的各项费用最终都会算到用电者的头上。但如果是换成电动汽车负责充电,那么这将是一种更清洁、快速、高效、低成本的方式。

  “你唯一需要做的就是在充电的同时放些电就好了,不会很多,但是带来的效益是非常明显的。”Tom Gage如是说。他是EV电网(上述帕洛阿尔托市的简易电动汽车充电站就是他们家的)CEO。该公司成立于2007年。当时Gage就意识到电动汽车的普及将是大趋势,而与之伴随的电池供电系统必定有利可图。在此之前,Gage是AC Propulsion公司CEO。AC Propulsion是电动汽车的始祖,现代电动车的核心技术都与ACProsulsion有血缘继承关系,包括特斯拉。该公司也和Kempton教授合作多年研发V2G。直到近日,Gage才公开表示,技术和政策对于电动汽车充电站的大规模铺开都已成熟。

 

 

  但是,Gage也承认目前还有地方不成熟。为了保证电动汽车能对电网反向供电,电动汽车必须安装双向充电器,但现在普遍没有。而且,双向传输的电流会一直在 AC(交流)与DC(直流)间做转换,造成大量损耗,影响充电效率。所以两个先决条件是,公共事业单位或能源部门必须推动电动汽车厂商整合双向充电器,同时必须研发出一套机制告诉车主什么时候充电,什么时候放电。

  某种程度上讲,这是上层建筑的战争。Gage称,公共事业单位对于V2G实际是持恐惧心理的。它们宁愿自建发电机,并通过提高收费来弥补差价,也不愿弃权让步。“在AC Propulsion,我们一度开玩笑称,我们正在世界上两个最大的领域大闹天宫,一个是汽车领域,一个是石油领域。而现在还得加一个,政府公共事业领域。当然,最后一个只是小菜一碟。”Gage半带自嘲地称。

  由此再看,说服电动汽车车主的焦虑更是没啥问题(又是自嘲)。

  “噢,你们居然要放我电池的电,我不够用怎么办。而且这样会加速我的电池损耗。对于大多数听到V2G的车主来说,可能这就是他们的第一反应。”Alec Brooks如是说。他是AeroVironment公司电动汽车充电器业务部CTO。虽然Gage、Brooks和其他一些专家都认为一些形式的V2G 实际不会影响电池寿命,但他们也承认此事还不是特别确定。现在还没人能对此事有完全而深入的掌握,这也难怪汽车制造商会担心。

  

 

  Brooks 其实有一个不错的解决方案,即所谓的“智能充电”,有时也被称作V1G。这个方案不需要专门的硬件也不会对电池造成损耗。该充电装置只是会在电网需要轻载的时候停止充电,而在电网电量足够时又继续充电。V1G充电器甚至不需要和电网通信:AeroVironment 研发的一个新装置能够在不到一秒的时间内自动对电网频率的变化进行补偿。而这里的关键问题是,充电器速度必须够快,这样才能保证你一夜之间的时充时停过后,第二天早上你车子的电还能达到充满状态。

  如果是走Brooks的方案,那么我们就不需要从车子反向充电到电网,但问题是它可能需要10倍的充电时间。Brooks认为,“和V2G相比,V1G中车主创造的价值只能用于给你的电费打个折,却不能补偿你从油耗汽车转自电动汽车的差价。”所以V1G其实只是V2G的一个过渡方案。但对大多数人来说,他们看不到能从V2G中获利更多这一点。而且专家基本同意这样一个观点:V2G在稳定电网频率方面产出的额外收益,实际只能分摊到几百万电动汽车车主头上。而如果电动汽车规模继续增大,后来的车主实际获利越来越少。这样的话,该技术还有存在的意义吗?

  这就回到了V2G技术最初的灵感来源:风能和太阳能。太阳能产出最强是在一天的正午,而风能则是在晚上,而且两者都具有不可预见性。电网同样存在类似问题。由于存储空间有限,能源的产生和消耗最好发生在同一时段。拿风力发电来说,在风力最强盛的时候,风力发电站甚至会关掉机器,避免浪费。但如果每晚都有成百万的电动汽车都等着充电,那这部分可再生能源就有了可去之处。

  而且,如果这些车辆还能相互通信,并且做到能源智能化分享,那就能避免用电高峰给电网造成的压力。“这就像是一套软件,一旦运转之后,用户越多,体验会越好。”Sven Thesen这样说。他是电动汽车领域的一位业内人士,同时也恰巧是文章开头提到的那位在帕洛阿尔托市发起电动汽车充电站推广的市民。

  虽然V1G和V2G目前已经有几次小范围的推广,但帕洛阿尔托市可能还要等上一段时间才能迎来大面积覆盖。目前,两项技术的市场规模还很小。“比起试图挤占公用事业单位和电网的位置,更容易走的路是找到此项技术比较容易创造更多价值的细分市场。”Gage如是说。

  军事领域就是个不错选择。当听说V2G能帮助每辆电动交通工具每月减少200美元支出时,美国国防部已经在其6个军事基地开始了小规模推广,有意将其整个20万台战舰转向此充电技术。

  当然,比起其它地区,帕洛阿尔托市可能离V2G还是要更近一些。ChargePoint公司在该市就有15台可支持双向充电的公共电动汽车充电站。这些充电站的软件更新还是用的Over-the-air技术。ChargePoint CTO Rid Lowenthal表示:“今天,我们还没能看到任何有关车辆到电网的应用程序,但随着汽车制造商的跟进,我们已经在为此准备了。”

  不过,Lowenthal还是显出了些许不自信。“现在,汽车制造商都在忙着建立消费者对电动汽车的信心。电动汽车本来问题就够多了,现在再宣传V2G可能是在添乱。”

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