我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其對(duì)電網(wǎng)的影響分析

1.張瑞娟 2.楊占剛

1.銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 2.國(guó)網(wǎng)重慶江北供電公司

0 引言

早在1873年，英國(guó)人Robert Davidson制造出了世界上最早的可實(shí)用蓄電池電動(dòng)汽車[1]，比卡爾·奔馳發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)汽車早十余年。但由于缺乏成熟、經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能技術(shù)，此后電動(dòng)汽車發(fā)展緩慢。十九世紀(jì)末和二十世紀(jì)初，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的傳統(tǒng)汽車取得快速發(fā)展，并占據(jù)統(tǒng)治地位至今。

1996年12月，第一代現(xiàn)代電動(dòng)汽車EV1由美國(guó)通用汽車公司推出，它由32塊鉛酸電池作為主能源，續(xù)航里程為144公里。1999年通用汽車公司研發(fā)的第二代電動(dòng)汽車以鎳氫電池為動(dòng)力源，續(xù)航里程是前者的1.5倍，但同樣因無(wú)競(jìng)爭(zhēng)力而退出市場(chǎng)。

同期，日本豐田汽車公司利用鎳氫電池技術(shù)制造了將內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)相結(jié)合的第3 代電動(dòng)汽車，即混合動(dòng)力車[2]。

進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著鋰電池及其管理技術(shù)的日趨成熟，以特斯拉、比亞迪為代表的純電動(dòng)汽車又一次回歸歷史舞臺(tái)，電動(dòng)汽車以其低廉的使用成本、優(yōu)秀的環(huán)境友好性能、代表了未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)。

1 我國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段分析

根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律，新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一般要經(jīng)過(guò)醞釀期、培育期、快速發(fā)展期與成熟期四個(gè)階段.

醞釀期是從產(chǎn)業(yè)萌芽到形成較為清晰的技術(shù)路線。其標(biāo)志是技術(shù)路線的基本確定。

培育期的主要標(biāo)志是產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依靠由政府推動(dòng)。在這一階段，純電動(dòng)汽車技術(shù)趨向成熟，但經(jīng)濟(jì)性仍不具有優(yōu)勢(shì)；發(fā)展模式以政府主導(dǎo)的推廣模式為主，依靠政府補(bǔ)貼和政策傾斜，應(yīng)用數(shù)量相對(duì)較少。

快速發(fā)展期的主要標(biāo)志是進(jìn)入到市場(chǎng)自發(fā)推動(dòng)的階段。在這一階段，純電動(dòng)汽車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)汽車，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要由市場(chǎng)來(lái)推動(dòng)。預(yù)計(jì)在將2020年左右出現(xiàn)。

成熟期的主要標(biāo)志是電動(dòng)汽車銷量超過(guò)傳統(tǒng)汽車，成為市場(chǎng)主流。隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，電動(dòng)汽車的各項(xiàng)指標(biāo)全面優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車，成為市場(chǎng)主流。預(yù)計(jì)將在2030年出現(xiàn)。

目前，我國(guó)已經(jīng)將純電驅(qū)動(dòng)作為電動(dòng)汽車發(fā)展方向，確定了技術(shù)路線。但相當(dāng)大比例的電動(dòng)汽車購(gòu)買(mǎi)者依然是由于政策激勵(lì)驅(qū)動(dòng)，因此我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)仍處于行業(yè)培育期。

1.2 我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前中國(guó)電動(dòng)汽車保有量已經(jīng)突破100萬(wàn)輛，在全球占比達(dá)50%，成為世界電動(dòng)汽車保有量和產(chǎn)銷量最大的國(guó)家。到2020年，我國(guó)計(jì)劃新能源汽車年產(chǎn)銷達(dá)到200萬(wàn)輛，保有量達(dá)到500萬(wàn)輛。到2030年，我國(guó)計(jì)劃新能源汽車保有量達(dá)到8000萬(wàn)輛。

2 電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)電網(wǎng)的影響

2.1 電動(dòng)汽車用電量分析

根據(jù)規(guī)劃，2020年我國(guó)電動(dòng)車保有量將達(dá)500萬(wàn)輛，到2030年達(dá)8000輛?？紤]每輛車平均年行駛里程為15000公里，平均能耗為15度/百公里，則2020年和2030年的用電量分別為150億度和2400億度。

2020年和2030年，電動(dòng)汽車用電量預(yù)計(jì)分別占當(dāng)年我國(guó)全社會(huì)用電量的0.16%和1.76%。因此，從用電量角度看，2030年前電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)的影響較小。遠(yuǎn)期(2050年)，考慮我國(guó)汽車全部為純電動(dòng)汽車，則屆時(shí)純電動(dòng)汽車年用電量占當(dāng)年全社會(huì)用電量的8.71%。

2.2 成為電網(wǎng)儲(chǔ)能單元

電動(dòng)汽車本身是用電設(shè)備，但同時(shí)也是儲(chǔ)能單元。考慮每車平均電池容量為100千瓦時(shí)，則2020年和2030年電動(dòng)汽車的理論存儲(chǔ)容量為5億度和80億度，相當(dāng)于目前抽水蓄能電站的5000倍和80000倍。采用合適的政策、策略加以引導(dǎo)，可以成為電網(wǎng)重要的調(diào)峰、調(diào)頻手段。

同時(shí)，電動(dòng)汽車退役電池的梯次利用可為未來(lái)電網(wǎng)提供大量?jī)?chǔ)能設(shè)備。電動(dòng)汽車對(duì)車載動(dòng)力電池的容量、比能量等性能參數(shù)有較高的要求，當(dāng)動(dòng)力電池性能難以滿足車用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須對(duì)電池進(jìn)行更換。從電動(dòng)汽車上退役的動(dòng)力電池通常還保有初始容量70%～80%的剩余儲(chǔ)能容量，可以用在對(duì)能量密度要求不高的固定儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景。對(duì)退役動(dòng)力電池進(jìn)行梯次利用有助于降低電動(dòng)汽車用戶及電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能成本，同時(shí)提高電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)控能力。

2.3 促進(jìn)可再生能源消納

目前存在的棄風(fēng)棄電問(wèn)題，主要是由于消納問(wèn)題導(dǎo)致。電動(dòng)汽車的充放電時(shí)間具有很強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性，對(duì)電動(dòng)汽車充放電行為進(jìn)行分析、研究和引導(dǎo)，可以很好解決可再生能源消納問(wèn)題，促進(jìn)可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

3 結(jié)論

(1)中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)仍處于培育期，和傳統(tǒng)的燃油汽車相比，電動(dòng)汽車的在經(jīng)濟(jì)性、續(xù)航里程、充電時(shí)間和充電便利性等方面仍然存在差距，但電動(dòng)車具有低噪音、加速能力強(qiáng)、使用維護(hù)成本低和零排放等優(yōu)異性能；

(2)對(duì)電動(dòng)汽車的充電行為進(jìn)行有序引導(dǎo)，可以有效降低電網(wǎng)壓力，減少和延緩電網(wǎng)改造需求。

[1]Hender B S.Recent developments in battery electric vehicles[J].Proceedings of the IEE：London，1965，112(12)：2297.

[2]宋永華，陽(yáng)岳希，胡澤春，等.電動(dòng)汽車電池的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2011，35(4)：1-7.Song Yonghua，Yang Yuexi，Hu Zechun，et al.Present status and development trend of batteries for electric vehicles[J].Power System Technology，2011，35(4)：1-7(in Chinese).

[3]2016年新能源汽車增速超過(guò)50%。http：//www.miit.gov.cn/n1146312/n1146904/n1648362/n1648363/c5462628/content.html