快充快换、车网互动及电动汽车智慧能源

快充快换、车网互动及电动汽车智慧能源

一、超快充电问题

当下，充电不如加油快。十一长假，很多用户抱怨电动车变

成了“电动爹”。

其实高功率型动力电池是可以像加油一样超快充电的，但其

比能量低，无法满足长续航要求。现在长续航电动汽车越来越多,

装的都是强调高比能量的能量型动力电池，要想超快充电不太容

易。

比如350千瓦超快充电，5分钟充接近30度电，要解决的

问题有不少：充电倍率太大，电池受不了；充电电流太大，车受

不了；充电功率太大，电网受不了。为此，电池本身要具备快充

能力，即比较高的峰值充电倍率。车载电气系统的电压要提高，

增加到800伏以便在超大功率充电时减小总充电电流。最好采用

储能电池放电以达到350千瓦的高功率以减轻电网负荷，这样才

能便于超快充电。

这中间最难的还是动力电池本身快充潜力的发挥。充电过程

最容易发生安全事故，主要原因是快充导致锂枝晶造成内短路。

为此，除了需要开发无析锂的快充技术外，还要选择超快充电区

间和幅度，研究表明比较合适的是在电量低到一半以下，5分钟

充1/3的电量，而不是充满，充满会遇到安全、寿命、发热等很

多问题，得不偿失。

超快充电应当主要用在高速公路应急补电。比如现在续航五

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六百公里的车，5分钟充1/3电量就是200公里，这是比较科学

合理的。此外，还要考虑全气候，冬天要加热，夏天要散热。所

以，必须还要配备快速加热、快速冷却。快速加热现在可以做到

每分钟最高升温7接近8摄氏度。夏天还要加大强制冷却功率。

清华团队已经开发出满足上述要求的超快技术，与壳牌合作在加

油站已经建设了几个超快充电示范站进行试验考核。中国电力联

合会制定的超级快充标准已经开始公开征求意见。

基于储能电池放电的超级快充，其储能电池从哪儿来？一是

直接带储能的充电站，但成本偏高。二是跟换电结合。因为换电

本身有很多电池备用，可以做储能电池。商用车快速换电趋势已

经非常明显，工信部已经在全国进行换电试点，总的来看,目前

高出勤率、重型载荷、短途运输的卡车搞换电是最火的，比如矿

区、建筑工地、钢铁厂、港口等等，这是首先要进行的，将来逐

步扩展到城市和高速公路。

快速充电和快速换电相结合，卡车快换轿车快充，换电备用

电池给轿车快充，将是一个优势互补资源共享的解决方案。而且

这种快充快换站的使用与原先燃油车加油的习惯和频率及位置

很接近。大能源企业非常适合在加油站建设快充、快换耦合站。

同时，快换的电池实施租赁，能源企业开电池银行。对大能源企

业来讲，这也是转型的一个非常好的方向。现在的充电企业会面

临新的竞争压力。

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二、慢充与车网互动

据统计，目前家用电动汽车充电量75%是通过慢充获得。随

着电动车数量快速增加，慢充会给电力负荷带来很大压力。北京

现在已经有40万辆电动汽车，而且使用频率大大高于燃油车，

每天上下班车流里至少有20%是电动汽车，很快就会到30%、

40%o下班回家都充电，电力系统受不了，深圳等地已经出现这

个问题。

所以，无序充电时代即将结束，之后会进入有序充电阶段，

有后台来管理充电，通过电价机制把充电调整到电力负荷低谷区

间。现在深圳已经开始做示范。

管理充电的信息网会智能调度电网的充电能量，能源互联网

的雏形就出现了，这是一件大事。有序充电还是单向的能量流动，

控制什么时候充。再进一步发展就是双向，电动汽车电池会既充

电又放电。比如，电动汽车与建筑或者房屋连接构成一个能源系

统，电动车作为储能装置可以给建筑供电。随着向可再生能源转

型，风电光伏发电波动大，电多的时候先储存一部分，没电的时

候再放出，储能的作用会很大，电价差也会越来越大，电动汽车

作为储能装置的价值就会发挥出来。

若2025年电动汽车的电池容量超过20亿千瓦时，2040年

有3亿辆电动车，一辆车平均65度电，就是差不多200亿度电,

这是我国今天全社会一天消费的总电量。这一巨大储能系统将产

生巨大的碳减排潜力，初步计算可以高达10〜20亿吨，数量十分

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惊人，还需要碳排放计算专家的确认。

总之，电动汽车储能的潜力极大，会是一个巨大的蓝海市场。

现在，各级政府都在面向双碳目标进行碳减排。其中最重要的途

径之一就是基于电动汽车的智慧能源，包括光伏、动力电池、充

放电装置、家用电器连成网，一个小区、一个单位、一个社区可

以形成一个个微电网，一个行政区有许多微电网联起来变成区域

电网。最后形成整个城市的智慧能源，成为绿色智慧城市的重要

组成部分。

电动汽车是分散、移动、随机使用的、充电装置也不是到处

都有，这种理想的结果如何实现？首先，慢充设施要大普及。慢

充今后的规划是每辆车至少有一个充电桩，最好有两个，工作单

位和家里各一个。最终理想的状态是车停下来就接入电网，才能

形成储能和电网互动功能的实现。

以电动汽车为核心的电池储能和光、储、充一体化的智慧能

源系统很快就会在全国逐步展开。估计在2025年之前主要是有

序充电，2025年到2030年会发展出跟建筑和微网互动。2030年

之后会与配电网互动。从系统分级看，底层是充放电硬件设施,

中层是大量的电动汽车储能和微网聚合商，上层是政府介入的调

度管理平台，有区级、城市级，省级和国家级的国家电网总调度。

以可再生能源为主体的电力系统特征将会是分布式、市场化

为主。国家电力改革基本政策是两头放开，管住中间，即只管电

网，把用户端和发电端放开，建设全国统一的电力市场。电动汽