由中国充电桩网组织的“2020中国国际充电基础设施产业发展大会”(金砖充电论坛)于11月2日在深圳会展中心盛大召开。本次论坛以“新基建、新发展、新趋势”为主题,推动企业交流发展。
中国电力企业联合会标准化中心主任--刘永东在本次中国国际充电基础设施产业发展大会做了《电动汽车充放电与电网互动技术标准与产业发展路线思考》的主题演讲,以下为会议未删减实录:
大家好,我是刘永东,感谢中国充电桩网的邀请,因为自己本人要参加学校的学习,无法到现场参加此次深圳充电桩展及充电论坛,祝贺大会取得圆满成功。在此通过线上直播的方式跟大家交流,我演讲的题目是《电动汽车充放电与电网互动技术标准和产业发展思考》。包括三方面内容:电动及充放电与电网互动的目标及利益相关方,电动汽车充放电与电网互动技术发展趋势及发挥的作用,电动汽车充放电与电网互动存在的问题和下一步的思考。
作为今后发展前景美好的一个应用场景,我们要实现三个目标,第一要多赢,第二要绿色发展,第三要安全可靠。多赢是指我们在整个参与电动汽车充放电与电网互动的各个相关方都要多赢,不然我们这个产业很难能够持续发展。我们希望我们的能源来源方式实现绿色、可靠,电动汽车要充电要放电,大家不然会担心我们的电池能否实现,能否支撑,所以安全可靠也是我们非常重要的一环。我们分析一下现在电动汽车充放电与电网互动各个利益相关方,首先是车企,第二是充电运营商,关键是车主,在这个过程中还需要有电网,其实政府在电动汽车充放电与电网互动中扮演了非常重要的角色,它的政策、它的计量、它的监管同样对电动汽车充放电与电网互动扮演着非常重要的作用。
这张图是我们前段时间经过行业各方讨论形成的,包含的内容比较多,第一部分是发展路径,我们认为电动汽车与电网互动作为大的环节分为三个,第一是单向可控充电,第二局域的充电+放电,我们最终目标是希望实现广域的充放电,在这个过程中它的应用场景可以包括有序充电、需求响应、微电网、备用电源等等,发挥作用在我们的单向可控充电,局域的充放电和广域的充放电扮演的作用不尽相同,它可以实现削锋、填谷,增加网络供电可靠性,还可以作为一种分布式储能在我们的发电、电网和用户中实现,在这个过程中对电力系统的作用,对运营商的作用、对车企的作用甚至对用户的作用不尽相同,这也是我们刚才谈的第一点,我们的电动汽车与电网的互动一定要实现双赢,甚至是多赢。在这个过程中,只有大家共同努力,才能实现我们电动汽车的充电和放电的管理。
这张图是2018年当时我们在河南召开会议的时候开展的电力充电示范项目,红色的线是四十辆车无序充电的充电体系,紫色是四十辆车有序无序混合充电,我们理想看到的是蓝色的线,四十辆车实现了有序充电,在这个过程中就能保证同样的容量满足更多车的充电需求。第二是电力需求响应,在电力的有效供给方面,也扮演着非常重要的作用,我们充电过程的控制希望是在谷电时候充,在峰谷的时候少充。这张图取自于青岛某园区开展的微网情况下的充电和放电,它通过直流路线在微网中出现了分布式的发电,实现了电动汽车充电+放电+储能形成这样一个整体,这种情况下我们的电动汽车的充电放电就在一个微型电网下实现了平衡。这张图也是效果图,从效果来看,应该说还是非常不错的,据所知,现在不少的园区也都在开展微网情况下的充放电,我们的员工可能会在家里低谷充电,到了办公场所利用峰谷向公司放电,这种情况下我们的车主还能得到一定经济效率。广域情况下我们通过虚拟电厂技术实现分布式发电+分布式储能,今年上半年专门到国家电网公司进行了调研,他们实现了在华北地区虚拟电厂实现,构建了虚拟电厂的负荷平台,把我们分布式的发电+分布式的储能+可通带(音)负荷一起形成了这样一个体系。
当我们的电力突破了电力的一种方式以后,我们就谈到了能源互联,用户可以用电,它可以用气甚至可以有更多的资源来形成,站在用户的角度上对能源的综合管理这种形态我们叫做能源互联,从这个角度上电动汽车的充电放电就变成一个非常重要的细节和环节。这张图是非常有意思的话题,我们通过分散式的充放电资源+虚拟电厂+聚合商+电力市场交易,形成了我们理想化的终极的电动汽车的充放电的商业形态。在这个过程中,我们认真分析了我们到底存在哪些问题。我们的电池目前为止更多是用充电+放电+动力电池,它的专门的放电不是特别的应用场景多,这种情况下,这种充放电会对电池寿命产生影响,它的性能怎么样,这也是需要得到进一步评估,我们电动汽车和充电桩的通信协议,我们的GB/T27930现在还不足以支撑这样一个应用场景出现,对充电设施来讲面临的问题也是很多,需要得到解决,第一个就是技术路线的问题,因为我们知道,要想实现有序充电,要想实现电动汽车的充电响应需要两个数据,一个是车的数据,一个是电网的数据,我们从过程控制,能量控制讲,我们与运营商聚合商分散控制好,还是通过电网层的数据控制好,这也是我们目前在相关标准制定中需要解决的问题,因为要不要实现有序充电必须要把相关数据全部打通,另外非常重要的是关于慢充的通讯协议问题,因为我们要经过长期分析,在不同的停放场景下,在居住区、办公区停放时间比较长的情况下,比较容易实现V2G的需求,现在交流充电还没有V2G,如果解决通讯协议的问题现在也是一个非常迫切的话题,我们最近也提出来慢充直流化的技术路线,当然我们的无限充电技术可以使电动汽车和电网的天然连接,我们的无线充电技术也是非常好的能实现V2G的方式,我们的电表是双向计量。运营商的的很多问题还需要得到解决,首先是身份认证的问题,车是谁的,账户是谁的,能不能进行充电+放电,这里面涉及到身份认证的问题,需要建立一个行业统一的身份认证体系,这套技术路线还在探索中,我们可以用区块链技术来实现,当然我们现在也正在探索用公共密钥管理体系来实现,电动汽车的充放电属于分散的资源,这时候信息的采集和市场交易的发布机制就变成了聚合商非常重要的环节。互联互通的方式和商业模式现在还没有完全尝试进驻,信息安全在话题中就变得尤为重要,因为交易过程中一直在传递不止是我们车主的信息,甚至还有钱的信息,这里面信息安全就变得非常重要,我们配电网还不足以支撑整个电动汽车和电网互通中实现V2G,我们的继电保护现在还没有真正的考虑,过去的配电网是单向操作,也就从发电、输电、变电、配电这个环节加上用电网,现在我们分布式充放电输电以后发现,从最底端有了电,这种管理方式对于我们现在传统的配电网的技术也好、管理也好带来了极大的挑战,另外配电数据的资源公开也是需要我们实现V2G非常重要的考虑因素。现在我们电网数据作为电力行业来讲一个内部数据,但是要实现V2G这个电网负荷的数据需要进行适当化公开,这些数据如何以公开公平的方式让各个参与方获得,这涉及到技术路线和行业公平公开的话题。
我们要想实现所有的应用场景,必须要有价格的传递,价格的输出,在这个过程中间,电力市场交易就变得尤为重要,现在中国电力市场的交易正在大力发展,我们已经形成了包括像各大区域在内的电力交易中心,包括中长期市场、现货能量市场、辅助服务市场,今年上半年我们专门和北京电力交易中心调研,了解现在分散式的资源如何能够参与电力市场交易,在这个过程中涉及的话题比较多,比如交易主体,我们电动汽车充放电是一种分散的资源,我们这种运营商能否以市场主体的方式参与交易,我们的交易方式目前有几种,聚合方式、虚拟电厂方式、分布使用交易方式能不能实现,应该说我们分散式的充放电资源它的特点由于它的负荷的不可控的因素,所以说这种分散式的资源参与电力市场交易还存在风险过大的问题,在这个过程中我们还要考虑另外因素,电动汽车充放电资源和其他的包括我们的风电、水电、电化学及其他储能电站之间的竞争关系。
因为是分散式的资源,好象也会跟政策不太一致,所以在这个过程中也是一个非常重要的话题,现在我们整个行业也正在尝试开展绿证,今后的碳市场我们认为都是电力市场一个非常重要的品种,特别是绿证+碳市场我觉得和电动汽车分散式的资源密切相关,我们希望新能源车充新能源的电,新能源的电如何能够实现减排的目标,绿证和碳市场实际上和我们的电动汽车参与电力市场交易可以有机的结合起来。
政策是非常重要的一个话题,我们前面已经谈到了各部分的资源,特别是电力市场交易部分,迫切需要政策给予的大力支持,而用户的参与感也是非常重要的考虑因素,V2G用户的参与还比较少,到底行还是不行,大家会不会有很多用户的担心,我们的电池寿命而影响了,这也是需要我们行业开展调研,非常可喜的看到,今年上半年上海、北京、广州开展了一些电力需求响应的试点工作,从试点来看应该说我们的用户积极参与度程度还是比较高的,他们非常愿意以V2G的方式参与电力市场交易,充电需要花钱,但我们参与电力交易的时候还能获得一部分收益,这种参与感对推动V2G的发展具有非常重要的作用。
聚合商的方式也是非常重要的话题,一定会出现聚合商方式参与电力市场交易,聚合商是什么形态?它可以是分布式发电资源,也可以是发电+充放电+储能+可控负荷的形态,我们经过分析认为今后的聚合商不会简单的手上只有分散式电动汽车的资源,因为这种资源对负荷的控制,对符合的预测难度比较大,它手上一定要加上储能甚至一些可控的负荷,这种情况下它参与电力市场的成功率比较高,这种情况下会实现电动汽车V2G技术的保障,在渠道当中我们就会发现需要电动汽车充放电服务商,需要有电力交易中心、还有电力调度控制中心也会参与,利用我们的V2G假如要参与电力市场的电力的调度,那么它负荷的控制一定会和我们电力交易中心发生密切的关系,这种形态下对聚合商的要求就会比较高,它要参与电力调度的话,聚合商与电力调度控制中心之间的通讯及控制会变得非常重要。所以从小结来看,我们发现电动汽车充放电与电网的互动需要一个量的积累,需要一个比较大的空间,现阶段我们量还是比较少,但在这个过程中我们可以逐步的发展,比如现在就可以实现有序充电,现在就可以实现一定程度上的V2G,包括微网情况下的V2G,在过程中设计的环节比较多,我们需要一个顶层的体系设计系统解决问题,单靠解决一个车的问题、桩的问题无法满足实现真正V2G全面发展,所以在这个过程中需要我们的协调,而在这个过程中实现共赢,实现我们可操作的商业模式是尤为重要的,我们认为只要有合适的商业模式,产业链就会兴起,在商业过程中非常核心的一点就是电力市场的建设,因为所有的商业模式所有的商业形态最终通过市场得到体现,在过程中我们希望实现一个开放、共享的形态,包括我们的车企,包括运营商甚至包括其他的非电网企业,都能共同参与,这个时候才能实现我们V2G共享的发展。在这个过程中,标准是非常重要的体系,它需要一个各个环节的标准来系统解决、系统支撑,在这个过程中我们需要充电的标准跟车的标准,充电的标准跟电力相关的标准进行融合才能真正实现。
下面是关于标准的简要情况,标准发挥着电动汽车和充电设施架构的作用,保证了充电设施产品的质量和性能要求,同时也能够促进充电设施大规模的建设与推广。2010年成立了电动汽车充电设施标准化技术委员会,负责充电设施的体系建设、标准制定以及储能装置在电动汽车的应用等专业情况。这张图是我们做了一个规划图,包括我们的电能补给、服务网络、建设和运行,包括传导充电、无线充电也包括电池更换三种技术路线,到目前为止我们总共规划了152项标准,其中规划国家标准58项,行业标准56项,截止到目前为止,标准体系中已经发布标准65项,我们正在开展的标准64项,在V2G过程中涉及到相关几个标准,第一个是已经发布的电动汽车充电与间歇式电源协同调度技术导则,我们现在正在制定两个标准,一个是电动汽车充电设施与电网互动用例,第二是有序充电,在用例中我们主要是想做一个规划的安排,包括我们的各种形态,包括我们的各种技术路线,包括以利益相关方,希望在这个标准里面把电动汽车充电设施与电网互动的总体架构进行约定,第二是应用场景的有序充电,我们认为有序充电现在是一种可行的方式,我们希望率先在标准对有序充电进行规范,同时通讯协议方面我们目前正在修订GB/T2793,我们希望增加大功率充电,小功率充电,放电,信息安全等相关内容,在2793里得到体现。
身份认证也是非常重要的话题,我们正在制定电动汽车充电服务身份认证技术体系,希望建立行业的统一、规范身份认真的技术体系,为V2G的发展奠定基础。在这里面也涉及到能源区块链相关的技术,我们也会和相关的区块链调配一起来开展。我简单梳理一下在电动汽车充放电与电网互动中涉及到需求响应,我们有全国电力需求管理标准化技术委员会,比如我们有全国分布式电源并网及微电网标准化技术委员会,我们也需要和能源行业配电系统标委会进行合作,电力市场交易是非常重要的话题,我们也需要和能源行业电力市场交易标委会合作,能源互联网是我们的终极发展目标,我们也需要和能源互联网标委会合作,从这张表可以看到,电动汽车充放电与电网的互动涉及的环节比较多,涉及的领域也比较多,我们需要在行业过程中来共同推动做好顶层设计工作,做好分工,为电动汽车充放电与电网互动奠定我们标准的技术支撑。
谢谢大家!