帶你走近V2G技術(shù):讓電動汽車適時給電網(wǎng)反向供電
近日,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?shù)厥忻癜l(fā)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。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(wǎng)能承受嗎?會影響當?shù)鼐用裼秒妴?
有趣的是,根據(jù)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(guī)模推廣反而是使電網(wǎng)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
特拉華大學(xué)教授Willett Kempton過去十多年一直在研究從車輛到電網(wǎng)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(wǎng)之間雙向流動,電網(wǎng)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(tǒng)雛形,而其結(jié)果卻有著深遠影響。今年4月,該系統(tǒng)利用15輛Mini Cooper,讓它們只是在合適的時候適當給電網(wǎng)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(shù)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(chǎn)生這么大的價值?電網(wǎng)是有供需平衡的要求的,這樣才能保持平衡。美國的電頻是60HZ。為了保證電頻能穩(wěn)定在60HZ,電網(wǎng)需要自有許多火力發(fā)電機,時開時關(guān),以保持電頻的穩(wěn)定。但這種發(fā)電機開啟慢、不高效,而且對環(huán)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(wǎng)(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(tǒng)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(xiàn)代電動車的核心技術(shù)都與ACProsulsion有血緣繼承關(guān)系,包括特斯拉。該公司也和Kempton教授合作多年研發(fā)V2G。直到近日,Gage才公開表示,技術(shù)和政策對于電動汽車充電站的大規(guī)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(wǎng)反向供電,電動汽車必須安裝雙向充電器,但現(xiàn)在普遍沒有。而且,雙向傳輸?shù)碾娏鲿恢痹贏C(交流)與DC(直流)間做轉(zhuǎn)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(yè)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(fā)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(zhàn)爭。Gage稱,公共事業(yè)單位對于V2G實際是持恐懼心理的。它們寧愿自建發(fā)電機,并通過提高收費來彌補差價,也不愿棄權(quán)讓步?!痹贏C Propulsion,我們一度開玩笑稱,我們正在世界上兩個最大的領(lǐng)域大鬧天宮,一個是汽車領(lǐng)域,一個是石油領(lǐng)域。而現(xiàn)在還得加一個,政府公共事業(yè)領(lǐng)域。當然,最后一個只是小菜一碟?!盙age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(shù)聽到V2G高年的車主來說,可能這就是他們的第一反應(yīng)?!盇lec Brooks如是說。他是AeroVironment公司電動汽車充電器業(yè)務(wù)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(xiàn)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(wǎng)需要輕載的時候停止充電,而在電網(wǎng)電量足夠時又繼續(xù)充電。V1G充電器甚至不需要和電網(wǎng)通信:AeroVironment 研發(fā)的一個新裝置能夠在不到一秒的時間內(nèi)自動對電網(wǎng)頻率的變化進行補償。而這里的關(guān)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(tài)。
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(wǎng),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(chuàng)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(zhuǎn)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(shù)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(wěn)定電網(wǎng)頻率方面產(chǎn)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(guī)模繼續(xù)增大,后來的車主實際獲利越來越少。這樣的話,該技術(shù)還有存在的意義嗎?
這就回到了V2G技術(shù)最初的靈感來源:風(fēng)能和太陽能。太陽能產(chǎn)出最強是在一天的正午,而風(fēng)能則是在晚上,而且兩者都具有不可預(yù)見性。電網(wǎng)同樣存在類似問題。由于存儲空間有限,能源的產(chǎn)生和消耗最好發(fā)生在同一時段。拿風(fēng)力發(fā)電來說,在風(fēng)力最強盛的時候,風(fēng)力發(fā)電站甚至?xí)P(guān)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(wǎng)造成的壓力。”這就像是一套軟件,一旦運轉(zhuǎn)之后,用戶越多,體驗會越好?!盨ven Thesen這樣說。他是電動汽車領(lǐng)域的一位業(yè)內(nèi)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(fā)起電動汽車充電站推廣的市民。
雖然V1G和V2G目前已經(jīng)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(shù)的市場規(guī)模還很小?!北绕鹪噲D擠占公用事業(yè)單位和電網(wǎng)的位置,更容易走的路是找到此項技術(shù)比較容易創(chuàng)造更多價值的細分市場?!盙age如是說。
軍事領(lǐng)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(jīng)在其6個軍事基地開始了小規(guī)模推廣,有意將其整個20萬臺戰(zhàn)艦轉(zhuǎn)向此充電技術(shù)。
當然,比起其它地區(qū),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(shù)。ChargePoint CTO Richard Lowenthal表示:”今天,我們還沒能看到任何有關(guān)車輛到電網(wǎng)的應(yīng)用程序,但隨著汽車制造商的跟進,我們已經(jīng)在為此準備了?!?/p>
不過,Lowenthal還是顯出了些許不自信。”現(xiàn)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(xiàn)在再宣傳V2G可能是在添亂?!?/p>