科普知識8:V2G技術 讓電動汽車適時給電網反向供電

發布日期: 2013-12-04

     9月23日,加州帕洛阿爾托市決定全市推廣電動汽車。此次決議是由一位當地市民發起的,最終市政府投票決議將在每家每戶安裝一臺EV簡易電動汽車充電站(如題圖)。作為特斯拉的大本營,此項決議無疑讓富有的帕洛阿爾托率先成為了電動汽車的天堂。但隨之而來的問題是,當成千上萬的電動汽車都將在每晚按律充電時,帕洛阿爾托市的電網能承受嗎?會影響當地居民用電嗎?

  有趣的是,根據一位教授的說法,這將根本不是問題。相反,將來的某一天,電動汽車的大規模推廣反而是使電網系統更加穩定。

 

 

 

  特拉華大學教授Willett Kempton過去十多年一直在研究從車輛到電網的逆向電流傳輸問題(Vehicle to Grid,V2G)。如果你允許電流在車輛和電網之間雙向流動,電網將會利用獲得的電流解決一大堆的問題。Kempton是在今年才完成了整個運行系統雛形,而其結果卻有著深遠影響。今年4月,該系統利用15輛Mini Cooper,讓它們只是在合適的時候適當給電網傳回一些電力,獲得的價值卻是每天5美元,一年超過1800美元。這不是一筆小數目,甚至都能補足電動汽車和油耗汽車之間的差價了。

  為什么會產生這么大的價值?

  電網是有供需平衡的要求的。怎樣才能保持平衡?美國的電頻是 60HZ。為了保證電頻能穩定在60HZ,電網需要自有許多火力發電機,時開時關,以保持電頻的穩定。但這種發電機開啟慢、不高效,而且對環境有污染。道理就跟汽車的急剎車或急啟動一樣。但它造成的各項費用最終都會算到用電者的頭上。但如果是換成電動汽車負責充電,那么這將是一種更清潔、快速、高效、低成本的方式。

  “你唯一需要做的就是在充電的同時放些電就好了,不會很多,但是帶來的效益是非常明顯的。”Tom Gage如是說。他是EV電網(上述帕洛阿爾托市的簡易電動汽車充電站就是他們家的)CEO。該公司成立于2007年。當時Gage就意識到電動汽車的普及將是大趨勢,而與之伴隨的電池供電系統必定有利可圖。在此之前,Gage是AC Propulsion公司CEO。AC Propulsion是電動汽車的始祖,現代電動車的核心技術都與ACProsulsion有血緣繼承關系,包括特斯拉。該公司也和Kempton教授合作多年研發V2G。直到近日,Gage才公開表示,技術和政策對于電動汽車充電站的大規模鋪開都已成熟。

 

 

  但是,Gage也承認目前還有地方不成熟。為了保證電動汽車能對電網反向供電,電動汽車必須安裝雙向充電器,但現在普遍沒有。而且,雙向傳輸的電流會一直在 AC(交流)與DC(直流)間做轉換,造成大量損耗,影響充電效率。所以兩個先決條件是,公共事業單位或能源部門必須推動電動汽車廠商整合雙向充電器,同時必須研發出一套機制告訴車主什么時候充電,什么時候放電。

  某種程度上講,這是上層建筑的戰爭。Gage稱,公共事業單位對于V2G實際是持恐懼心理的。它們寧愿自建發電機,并通過提高收費來彌補差價,也不愿棄權讓步。“在AC Propulsion,我們一度開玩笑稱,我們正在世界上兩個最大的領域大鬧天宮,一個是汽車領域,一個是石油領域。而現在還得加一個,政府公共事業領域。當然,最后一個只是小菜一碟。”Gage半帶自嘲地稱。

  由此再看,說服電動汽車車主的焦慮更是沒啥問題(又是自嘲)。

  “噢,你們居然要放我電池的電,我不夠用怎么辦。而且這樣會加速我的電池損耗。對于大多數聽到V2G的車主來說,可能這就是他們的第一反應。”Alec Brooks如是說。他是AeroVironment公司電動汽車充電器業務部CTO。雖然Gage、Brooks和其他一些專家都認為一些形式的V2G 實際不會影響電池壽命,但他們也承認此事還不是特別確定。現在還沒人能對此事有完全而深入的掌握,這也難怪汽車制造商會擔心。

  

 

  Brooks 其實有一個不錯的解決方案,即所謂的“智能充電”,有時也被稱作V1G。這個方案不需要專門的硬件也不會對電池造成損耗。該充電裝置只是會在電網需要輕載的時候停止充電,而在電網電量足夠時又繼續充電。V1G充電器甚至不需要和電網通信:AeroVironment 研發的一個新裝置能夠在不到一秒的時間內自動對電網頻率的變化進行補償。而這里的關鍵問題是,充電器速度必須夠快,這樣才能保證你一夜之間的時充時停過后,第二天早上你車子的電還能達到充滿狀態。

  如果是走Brooks的方案,那么我們就不需要從車子反向充電到電網,但問題是它可能需要10倍的充電時間。Brooks認為,“和V2G相比,V1G中車主創造的價值只能用于給你的電費打個折,卻不能補償你從油耗汽車轉自電動汽車的差價。”所以V1G其實只是V2G的一個過渡方案。但對大多數人來說,他們看不到能從V2G中獲利更多這一點。而且專家基本同意這樣一個觀點:V2G在穩定電網頻率方面產出的額外收益,實際只能分攤到幾百萬電動汽車車主頭上。而如果電動汽車規模繼續增大,后來的車主實際獲利越來越少。這樣的話,該技術還有存在的意義嗎?

  這就回到了V2G技術最初的靈感來源:風能和太陽能。太陽能產出最強是在一天的正午,而風能則是在晚上,而且兩者都具有不可預見性。電網同樣存在類似問題。由于存儲空間有限,能源的產生和消耗最好發生在同一時段。拿風力發電來說,在風力最強盛的時候,風力發電站甚至會關掉機器,避免浪費。但如果每晚都有成百萬的電動汽車都等著充電,那這部分可再生能源就有了可去之處。

  而且,如果這些車輛還能相互通信,并且做到能源智能化分享,那就能避免用電高峰給電網造成的壓力。“這就像是一套軟件,一旦運轉之后,用戶越多,體驗會越好。”Sven Thesen這樣說。他是電動汽車領域的一位業內人士,同時也恰巧是文章開頭提到的那位在帕洛阿爾托市發起電動汽車充電站推廣的市民。

  雖然V1G和V2G目前已經有幾次小范圍的推廣,但帕洛阿爾托市可能還要等上一段時間才能迎來大面積覆蓋。目前,兩項技術的市場規模還很小。“比起試圖擠占公用事業單位和電網的位置,更容易走的路是找到此項技術比較容易創造更多價值的細分市場。”Gage如是說。

  軍事領域就是個不錯選擇。當聽說V2G能幫助每輛電動交通工具每月減少200美元支出時,美國國防部已經在其6個軍事基地開始了小規模推廣,有意將其整個20萬臺戰艦轉向此充電技術。

  當然,比起其它地區,帕洛阿爾托市可能離V2G還是要更近一些。ChargePoint公司在該市就有15臺可支持雙向充電的公共電動汽車充電站。這些充電站的軟件更新還是用的Over-the-air技術。ChargePoint CTO Rid Lowenthal表示:“今天,我們還沒能看到任何有關車輛到電網的應用程序,但隨著汽車制造商的跟進,我們已經在為此準備了。”

  不過,Lowenthal還是顯出了些許不自信。“現在,汽車制造商都在忙著建立消費者對電動汽車的信心。電動汽車本來問題就夠多了,現在再宣傳V2G可能是在添亂。”

相關鏈接
陕西快乐10分开奖结果