专家观点 | 刘隽:电动汽车参与电网互动的机遇、实践及挑战——以蔚来为例

专家观点 2019-11-19

本文由蔚来汽车高级产品经理刘隽女士根据自己在CCTP第八期沙龙“充电基础设施及充电服务如何助力电动汽车与电网融合发展?”上的先导性发言整理而成。本文仅代表作者本人观点,以供读者参考。


一、我们处在一个最好的时代,首先,是新能源汽车加速发展的时代,其次,我们身处在能源变革的大环境下;我们将面临许多以前时代无法比拟的机遇和挑战。


1、在市场层面,我们正身处在一个亿级的电动汽车能源市场。


国家《新能源汽车产业发展规划2015-2020》中预测2020年新能源汽车保有量达到500万辆;截至目前是将近300万辆。按照工信部最新发布的《新能源汽车产业发展规划2021—2035》(征求意见稿)预测指标计算,到2025年新能源汽车保有量将达到3000万辆。按照相关领域专家以及各行研报告,对2030年预计新能源汽车总量将达到8000万辆,乐观估计可能达到1亿辆。面对这么多的电动汽车,以2020年的数据为例,年充电电量将达到200亿度,假设20%在公共领域充电,则服务费的市场将超过百亿元。另外,在能源变革的大背景,逐步提高新能源发电比例是行业发展趋势,也是国家的能源战略指标,届时将有高比例的电力电子设备接入电网,亦急需固定或灵活分布的储能来平抑相关的冲击,这也为用户侧的能源消费带来了相应的机会,而与日俱增的电动汽车电池资源,作为一种柔性可控负荷,可以满足负荷侧的柔性用电需求,因此可以预计电动汽车动力电池将有很大的市场发展空间。截至到2020年,预计电动汽车动力电池资产规模将达到3000亿元。



2、在政策层面,全国电动汽车政策向好。


除了上述国家及地市一直在出台鼓励新能源汽车发展的政策外,这里不做详述,电动汽车与电网互动的政策也逐渐完善。刚刚阐述的电动汽车动力电池的柔性充电,从电网的角度已经将其作为可调负荷放在需求响应、有序充电、辅助服务等操作方案中了。从2010国家发布第一个关于需求响应的政策,到2019年,已经有13个省市相继开展了需求响应活动,而且频次也在逐渐增加。现在各个省市的政策都相对灵活,除了大用户可以直接参与,其他小用户都可以通过负荷集成商参与进电网的需求响应活动中。特别提到的是上海市电力公司从今年开始,已经考虑把电动汽车充电负荷逐步引入,并给与了较为灵活的参与政策。我们可以预计,随着电动汽车的保有量逐日增多,各个省市电力公司都将逐步把电动汽车负荷作为电网的灵活调节手段。据了解,国网电动汽车服务公司已经开始在华北区域开展电动汽车参与电网辅助服务的试点。




3、电动汽车发展过程的痛点很痛,也正意味市场机会很多


从2014年电动汽车真正快速发展开始,在用户体验方面,家充安装难、公共充电使用体验差、电池成本高以及安全管理差等一直是电动汽车用户使用体验中的痛点,经过近5年的发展,电动汽车和充电设施的规模都已翻了数倍,但这些痛点依旧存在,而且可以预估很长一段时间内还将继续存在。在行业发展上,因为充电服务的成熟模式尚未形成,对补贴依赖度较高,业务模式较为单一,对社会资本的吸引力不足。因此盈利的充电运营商还很少,只有个别运营商在公交充电运营领域率先实现盈利。


但跳出来看,这些痛点,也正是电动汽车行业的机会,如何为用户提供更好的使用体验,如何让用户为体验买单;如何让充换电设施发挥更大的效能,有更多的增值空间,尽早实现盈利,这些都是我们要考虑的问题,也恰是市场机遇所在。



二、蔚来汽车与电网互动实践


1、为什么要开展电网互动?


蔚来作为众多新能源汽车企业中的一员,在上述市场机遇中不断进行着尝试。截至到目前,已经在全国部署了123个换电站、服务了28000多个用户,分布在中国290多个城市。建设的私人专属桩超过20000根。


作为一家用户企业,蔚来以提升用户的电动汽车使用体验为使命。而电动汽车的全生命周期使用离不开电网,因此,我们进行电动汽车与电网互动的尝试,希望能优化电动汽车用户的充电体验、能提高汽车与电网的能源互动效率、能提升动力电池全生命周期的价值,并且期望通过互动,能够让车企、用户、充电设施运营商、电网公司等相关方实现共赢,这样业务模式才能持续下去。


从电动汽车与电网互动的途径来看,按照国网公司、发改委能源研究所以及自然资源保护协会等机构的研究成果,分为无序充、有序充、有序充放等几个阶段。站在新能源车企或充换电设施运营商的角度看,在做企业的产品规划时,要兼顾用户使用体验,并充分考虑有序充、有序充放、动力电池的梯次利用是否能实现更多的价值。当前看来,考虑到电网互动政策的不完善、电动汽车保有量的不足,电网真正的需求还没有爆发出来,退役的动力电池数量少,能量密度或技术指标也不足够去支撑更多的应用等客观情况,只有在大城市中心难增容的小区或公共区域的有序充电可能需求正逐渐增加,其他方面所作的都是尝试,而无法进行规模性复制。


2、蔚来在有序充电产品方面的尝试


蔚来站在自身站桩建设及运营的角度,在自己的充电桩、换电站产品中加入了有序充电控制模块,并且已经相继在上海、成都、杭州等城市,在容量不足的场所开展了7个有序充电试点项目,其中也包含配合国网公司进行的小区有序充电试点项目,项目累计节省电力容量约500kVA,节省表前工程及设备投资数十万元。



3、蔚来积极参与电网互动试点项目


2019年,各个省市相继开展电网需求响应项目,蔚来的充换电网络今年陆续参与上海电网的端午填谷响应、夏季削峰响应、12月虚拟电厂的试点运行项目。通过公司智能调度云平台对所辖资源的智能调度与管理,可以响应电网的需求,并可切实获取电费补贴。


蔚来积极配合电网及相关企业开展V2G以及V2V(应急救援)的测试及试点。这些业务都可能是未来电动汽车的业务增值方向,但业务模式尚需进一步探索。



如下图所示,是2019年8月9日12点到14点间,公司的换电站及一个桩群参与削峰响应的负荷曲线(绿色)及上一周两天的负荷(深蓝色和浅蓝色),取前期两日负荷曲线的平均值作为基线负荷,实际降低的负荷就是削峰响应实际贡献值。通过响应,公司成功降低计划时段的负荷,为电网的削峰做了一定的贡献。



4、独木难成林,借行业之力共同推动电动汽车与电网互动


9月6日,由上海市交通工程学会支持,上海电力需求响应中心、上海蔚来汽车有限公司和上海市充换电设施采集与监测平台联合举办了“电动汽车与电网互动政策机制与商业模式研讨会。这里分享下与会专家及行业同仁在电动汽车与电网互动的政策和模式方面提出的几点建议:1)在商业模式方面。由于市场机制的不完善,商业可行性尚需进一步的尝试及验证。2)在技术管理方面,建议电力公司能建立更灵活创新的可调负荷资源接入方式以及数据确认方式。3)在市场规则方面,建议结合市场规则,设计符合电动汽车参与的产品,并完善对参与用户的考核和补偿机制。4)在政策制定方面,建议政府及电网公司建立更健全、透明公开的政策机制;结合实际情况,建立满足当前阶段的更灵活的分时电价机制等;建议出台促进绿电消纳的鼓励支持政策,来激发并引导用户参与电网互动等。


三、电动汽车与电网互动的挑战


与电网互动,离不开电网需求。但现在电网的需求并不大,即使在很长一段时间,电网依旧能够包容电动汽车。那么在市场需求真正到来之前,我们能做些什么呢?因此,这里权做抛砖引玉,从落地的角度希望大家能在以下两个方面能深入思考讨论:


1、结合试点,探索多赢的业务模式。


现在的政策虽然密集,但当前在需求响应、辅助服务方面的应用对电动汽车来讲都是试点。电动汽车充电最方便快捷的就是在小区里能充上电,因此基于新建小区,国网恒大模式可以在一定程度商解决小区长期的充电需求,但对于老旧小区如何解决呢?国网恒大模式已经考虑了充电设施场地方、建设方、运营方、电网、用户等多方,这个模式是否可以扩展到其他公共区域呢?是否还会有其他新衍生模式?


2、推动相关方达成共识,打破一些常态的技术管理限制。


如电动汽车充换电负荷的特点对比电网常规大用户负荷,呈现小而分散、但柔性可控的特点,参与电网互动,需要考虑如何管理这些分散的负荷,如何形成持续有效的激励机制鼓励或刺激这些小用户愿意参与到电网的需求响应或辅助服务中,如何计量或评估这这类负荷的实际电网互动贡献值并以灵活的方式进行激励落实?尚需各方共同推动,对于新业务模式能探索出一些新的技术管理规定,从而更有利行业发展。








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