蓄能式充电站平抑电网峰谷可行性的探究与展望

宁宇

摘要：为解决环境及能源问题，近年来电动汽车技术发展迅速，随着其不断的普及，必将成为重要的民用用电侧用户，电力需求的不断增加，电力系统峰谷差大的情况将进一步加剧。基于以上，本文对通过建立蓄能式充电站平抑电网峰谷的可行性进行探究与展望。

关键词：蓄能式充电站；平抑峰谷；探究；展望

1、国内充电汽车政策及发展趋势；

十八大首次把“美丽中国”作为生态文明建设的宏伟目标，把生态文明建设摆上了中国特色社会主义五位一体总体布局的战略位置。生态环境问题得到了前所未有的重视，也到了刻不容缓的地步。电动汽车的普及已迎来了历史机遇期，发达国家已相继提出了本国燃油车禁售时间表。2019年海南省已迈出我国燃油车禁售第一步，将从2019年3月1日开始，逐步实施禁售燃油车的决策，预计将在2030年前禁止燃油汽车上路行驶。随着电动汽车的快速普及，电动汽车充电站将在短期内进行大量建设。

1.1、国内充电站发展预期：

依据《电动汽车充电基础设施发展指南（2015-2020 年）》预测，到2020年，我国新增集中式充换电站超过 1.2 万座，分散式充电桩超过480万个，以满足全国 500 万辆电动汽车充电需求。

1.2、电网状况：

随着国民经济的快速发展，用户对电力需求不断增加，电网的电力负荷峰谷差逐渐加大，运行中必须采取调峰措施，以保证电力系统的平衡。以福建电网为例，电网峰值为24000MWe，谷值为14000MWe左右。峰谷电量差为10000MWe，占电网满负荷42%左右。

1.3、目前调峰手段及蓄电池储能电站（Battery Energy Storage System，BESS）的优势：

传统的调峰方法一般有火电调峰、燃气轮机组调峰和水电调峰，以上调峰方法均为从发电侧进行调峰，通过调整全网的发电机出力来跟随电网负荷波动，对发电机组调峰容量提出了较高的要求，而且机组的频繁启停也造成了燃料资源浪费。现有的储能技术中，利用抽水蓄能电站实现电网调峰的技术已经发展成熟并实用化，但由于受建设环境、地理位置制约，有很大局限性，难以得到大范围应用。

蓄电池储能电站具有储能密度大、安装建设灵活等优点，可以方便地应用，有效平抑电网负荷的波动。下图为《采用区间控制的蓄电池储能电站调峰运行控制策略》仿真结果，可有效的对日负荷进行削峰填谷。蓄电池储能电站作为平抑电网负荷的手段已投入商业运行。

2、蓄能式充电站的建立思路：

蓄电池储能电站有结构简单、储能密度大、安装建设灵活等优点，同时蓄电池具有可拆分性强的特性，蓄能式充电站等同于将蓄电池储能电站进行分散化、小型化、模块化管理，将电池组分散至城市内的各个充电站。依托于当前的通讯及控制技术，技术上完全可以实现。

2.1、蓄能式充电站的成本控制优势：

当前充电站的收费方式为充电电费和充电服务费两部分组成。以福建电网为例，一般工商业及其他用电平段电价（1～10kV）为0.72元/kWh。尖峰电价在平段电价的基础上上浮70%，高峰、低谷电价分别在平段电价的基础上上浮和下浮50%。谷时电价0.36元/kWh，峰时电价1.08元/ kWh，蓄电池储能成本在0.18元/kWh，如进行谷时蓄电，蓄电成本为0.54元/ kWh，比峰时电价每kWh可节省0.54元，比无蓄能充电站有明显的成本优势。

由于采用蓄能充电的方式，蓄电池存储电能不再送回至电网而直接为下游负荷供电。采用此种方式相比于蓄能式储能电站将不再产生电能上网的线损。同时由于采用此种方式，可以有效平抑局部的用电负荷，对基础电网的建设要求也将降低（如变压器容量，线缆容量）。

2.2、可有效平抑电网峰谷差：

2019年福建省预计推广5万辆新能源汽车。以单台汽车蓄电池容量为40kWh计算，全部充电一次预计在200万kWh。如采用慢充方式，按平均8h充电时间计算，功率在250MWe，占谷时发电量1.7%，占峰时电量1%。如采用快充模式，按照1h充电时间计算短时最高负荷将达到2000MWe，将占谷时发电量14.2%，占峰时发电量8.3%。如采用蓄能型充电站模式，由于已经完成电能储备，电网负荷将不再受充电方式影响。在谷时进行蓄电，按平均8h蓄电时间计算，功率在250MWe，占谷时发电量1.7%，占峰时电量1%。将有效平抑电网负荷。

3、发展前景：

如能普及蓄能式充电站，车载化将是其未来重要的发展方向，采用定点蓄电分散售电的模式，电能的销售将有望告别线路的限制，省去大规模基建以及老旧基建的改造成本，以下为几个重要的发展方向。

（1）随着纯电动车的普及，纯电动车的道路救援将是我们需要面对的一个问题，可移动式充电站便可实现道路救援功能，待蓄能电站实现车载化后，可实现纯电动车随时、随地的全天候充电服务；

（2）随着纯电动车的普及，必然对电力设施的基础建设提出了更高的要求，尤其是老旧城区，由于设计初期未考虑电动汽车的普及，很难短时间提高电力设备基础设施建设，各类用户充电设施的改造也将是一项巨大的投入。车载式蓄能充电站将可有效解决上述问题，路边车位，商场、小区停车场都将成为充电站。可有效缓解充电站供需不匹配的问题；

（3）蓄能式充电站还可接入小型的发电装置，如配合光伏发电一同使用。对于不易接入电网的发电设施，可使用蓄能式充电站进行电能接收，以实现提高电网电能品质，降低基础设施建设成本的目的。

4、结语

随着蓄电池科技的突破，储能成本也将随之下降。大规模电动汽车的普及，民用电用电量必然将出现大幅度提高，电网将面临更大的挑战。居民用电量的增加及阶梯电价的实行，居民在家充电将变得不再经济。以上矛盾均可通过蓄能式充电站进行解决，因此蓄能式充电站可作为未来充电站的重要发展方向。

参考文献

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（作者单位：福建福清核电有限公司）