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新型储能电池技术及城市电动车储能充电解决方案

日期:2017-08-03    来源:北极星储能网

国际充换电网

2017
08/03
18:03
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关键词: 储能 电池技术 电动汽车

  当前,我国电动汽车产业发展十分迅速,而与之息息相关的充电站建设则受制于城区土地有限而无法铺开建设。不充分利用已有城市停车位和城市配电网容量,数量有限的充电站始终制约电动车产业的发展,为解决这一难题,宁德时代新能源科技股份有限公司储能业务总经理王威在由北极星电力网联合国网电动汽车服务有限公司主办的“2017第二届电动汽车及充电基础设施建设运营高峰论坛”上做了“新型储能电池技术及城市电动车储能充电解决方案”的主题演讲。
 
  CATL宁德时代新能源2011年在福建宁德成立,2016年动力锂电池出货量为6.8GWh,位居全球第三。公司现在主导的主要有两款电池,一是磷酸铁锂电池,二是三元电池。公司的目标客户,一部分是汽车行业,另一部分是储能电池。电动汽车部分跟国内几乎所有主流车厂和国外如德国宝马、大众、奔驰、法国标致、日本尼桑等诸多主流车厂均有合作关系。储能方面,公司曾参与了2011年张北国家风光储输示范项目,包括后来国内最大光储项目,格尔木的18兆瓦时的光储项目也参与其中。
 
  宁德时代新能源去年承接了国家“十三五”期间百兆瓦时大规模储能应用项目,承接了这样的重点项目,目标是2020年时把锂电池储能的度电成本降至1500元,电池循环寿命超过1万次,这样,电池的度电成本会低于0.2元,储能的普遍应用会基本成为现实。
 
  宁德时代新能源关于储能项目在城市充电的应用最主要的是微电网,而微电网目前最主要的应用是储能充电站,公司已在北京市做了相关示范项目:北京国贸大厦,是储能充电站项目,第一,解决了电动汽车充电的间歇性问题,指的是充电任务呈间歇性。第二,储能系统在没有电动汽车充电时可以移峰填谷,降低业主的投资。第三,储能系统可以作为大厦的应急电源和后备电源。第四,可以作为电力的增容,在夏季或是用电高峰时,如电网负荷偏大,可通过储能放电来解决增容问题。
 
  当前电动汽车发展较为缓慢的原因
 
  目前电动汽车发展比较缓慢的原因是充电站方面投资较大,而建设较缓慢,一座充电站的投资,设备投资一般只占了总投资的30%,其中,配电设施和土地占了充电站投资很大的比重。已建的很多充电站盈利性较差,目前充电站盈利的主要是公交充电站,因其充电电量比较大,且比较有规律,利用率也高。而其他充电站盈利性较差,主要有以下原因:
 
  一、电动汽车数量目前相对较少,充电任务有间歇性。
 
  二、为了防止电动汽车集中充电对电网的冲击,充电站设计的负荷率较低。
 
  三、充电站服务费在不同城市定价不清,无人监管的充电车位被其他车辆占用等各种原因。
 
  储能充电站实现用电高峰时的电力增容
 
  一、用储能充电站实现在用电高峰时的电力增容,以及减少用电高峰的电力支出。以北京市夏季用电峰谷情况为例,北京市每天出现两个峰,总共8个小时,储能系统可在晚上时充满电,在第一个用电高峰来临时放电,在第二个平峰时充电,第二个用电高峰是晚上6点—9点,这时也可以放电。锂电储能和铅酸电池储能的差别是锂电池的循环寿命较长,一天可以做两个峰,这样能大大加快投资回收。
 
  二、我国城市充电设施规划以居民居住地停车位配建充电设施为主体,但是,晚上居民下班回家后的18点-21点是城市用电另一个高峰,这个时候电动车集中充电同样会造成居民小区电网的跳闸等供电故障,民怨会大,所以也需要用储能系统来平滑尖峰保证安全。
 
  三、城市电价按峰谷电价收费,高峰时间充电会增加了电费支出。储能充电站是利用晚上的低价电来充电,可减少电费支出
 
  储能充电站是城市充电站建设首选
 
  储能充电站打破了电动汽车和充电站之间是先有鸡还是先有蛋的悖论。
 
  一、利用现有城市大楼的停车位,节约了城区土地投资成本。
 
  二、利用现有城市大楼的电网,节约充电站的供配电投资和电力监控管理投资。
 
  三、有储能系统支撑,即使多台电动车集中快速充电,储能系统也能平滑充电的电流尖峰,保障供电安全;而有储能系统支撑,可以建设多建直流快充为主的充电站,快充提高了充电站设备的周转利用率,有利于尽快回收投资。
 
  四、在充电站建设最初几年,电动车充电任务会不饱满。储能系统在充电站空闲时能对大楼电网进行电力“移峰填谷”,为大楼电力母线上的其他用电如照明等供电,降低大楼的电费支出。所以,储能充电站的投资回收期不依赖充电任务是否饱满,电动车的多少不影响储能充电站的收益。
 
  因为公司给很多车厂供电池,从2017年下半年开始,大量的配备40度电、50度电或者以上的电动汽车会大量涌现,续航里程会超过300—400公里,如果还用以前3千瓦或者7千瓦的慢充,充电时间会过长,因此快充是将来必然的趋势。如果大量使用快充,对电网冲击较大,因此储能是一个很好的解决方案。另外,储能还能解决电动汽车充电不饱满的问题,并且通过电力的移峰填谷节约投资。
 
  根据公司在城市做储能充电站的结构图,北京国贸大厦的储能充电站分四个部分,一个是电力的接入,一个是储能的电站系统,电池柜和电源,充电站的监控管理系统,以及充电桩,实际上结构是比较简单的。这个是用立体停车库解决车位不足的问题,这就是储能最常用的模式移峰填谷,每天用低谷的电价,像北京是0.4元,供应白天峰的1.4元和1.5元的高峰用电。
 
  “谷电”是电动汽车电池充电最好的电能来源
 
  2013年时我们国家有11万亿度的发电能力,实际上用电只有5.3万亿。做一个计算,按照电动车普通的消费者一年开3万公里,电动车0.8度/公里计算,每辆车充电一年大约5400度,即便是到2020年2千万辆电动车,年耗电量也只有1千亿度,完全在电网的承受范围之内,实际对电网的冲击是较小的,所以要解决的是集中充电对电网的冲击。
 
  储能的电源系统实际上设计的比较简单。现在储能电池的集成度现在可以做到一个20次的集装箱,或者说一个停车位大小,大约能装下1.7兆瓦时,就是1700度电,如果一个大楼拿出来三个停车位,就可以做到5兆瓦时以上,这样的经济效益比较好。
 
  一般的储能电池柜系统,目前这个系统是200安时的电池,现在还有一个120安时的、240安时的两款电池,基本上循环寿命,这个电池循环寿命是6千次,100%的DOT,下一步公司会推出超过1万次,可能会超过1.2万次的长寿命的电池,1.2万次循环之后,电池还能用,只容量下降到了标称容量的80%,从这一点看来所以这个设备做储能是非常有益的。
 
  储能系统是能源互联网的核心,这是以前的抽水蓄能。电力的移峰填谷不是省电费、不省电,这个是不存在的。
 
  储能主要在发电侧、用电侧、用户侧有广泛的应用,2011年公司在张北做的风光储输的示范项目,总共4兆瓦、16兆瓦时,目前已经运行了6年,现在使用效果还是比较好。
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