太阳能电动汽车充电站离网运行在中国可行吗

by admin on 2020年2月8日

新蒲京200.c软件下载,特斯拉曾在其宣传活动中为人们描绘了这样一幅场景:特斯拉车主们可在任意超级充电站享受免费的充电服务,而ModelS补充80%的电能花时不到40分钟,最有意思的是这些电能都来自于安装在超级充电站顶棚或者周边建筑屋顶的光伏发电组件。
特斯拉的超级充电站电能居然源于光能?那问题来了,光伏发电组件能提供足够的电能来维持充电站的正常运作吗?
“目前,超级充电站采用CIGS薄膜太阳能光伏技术,其组件发电每平方米155峰瓦,特斯拉超级充电站一般包括150m2光伏组件,约10个乘用车停车位的面积,最大发电23千瓦。以上海为例,光伏发电年均可利用日照峰值时间984小时,那么,超级充电站年发电量22632千瓦时,折合日均发电量62千瓦时。光伏组件光电转换效率还存在一定的衰减性(25年衰减不超过20%),25年运营期内日均发电量降为56千瓦时,而这点电量仅能支持一辆ModelS行驶不到300公里。”
通过专业人士的分析之后,我们也就不难发现,特斯拉超级充电站仅靠光伏充电就能满足充电需要显然不现实。但实际上特斯拉所谓的“光伏发电组件”应该是“分布式并网光伏发电”,上海米昂新能源的相关人员解释,“分布式并网光伏发电可以这样来解释:
1、分布式强调的是小型电站,区别于集中式电站;
2、并网指的是并联在国家电网上,区别于使用蓄电池的光伏系统。
3、光伏发电指的是利用太阳的光伏进行发电,区别于电热和其他环保能源。“
因为有“并网”的存在,所以“光伏充电”才能有效的解决电量不足的弊端,而现阶段想仅靠“光伏充电”来维持电动汽车充电站的运行是不可能的。但是,光伏充电会不会得到普及了?这个问题,我们也不急于回答,我们先来看一则上海市发展和发改委的通知与建设规划:
从这则通知中,我们可以看到政府对光伏发电不仅仅是给予了极大力度的支持,而且还做出了“分布式光伏发电新增建设规模200兆瓦”的落实计划并下达至各区县。“尽可能简化程序,鼓励优先备案采用新技术、新产品的光伏发电项目”这也为各个区县电动汽车充电站项目的实施提供了有利的条件。
所以就有人说,无论“光伏充电”现在对于电动汽车充电站的作用能有多大,也不管“光伏充电”是不是电动汽车充电的一个噱头,甚至不用在乎光伏充电未来能不能汽车充电市场的主流方式,现在,你只要知道政府在大力推广光伏充电,那么电动汽车充电与光伏充电相结合就不会错。
当然,也有人认为,光伏充电并不能完全离开电网独立运行,其必然需要电网的支持才能完全满足用户的充电需求,需要借助电网的支持来平衡光伏发电的供给和汽车充电的需求,特别是弥补其光伏电能供给不足的短板。所以,光伏充电对电动汽车充电只是个噱头。
其实,根据目前的一个现状来看,光伏充电确实只能在电动汽车充电中担任一个配角,但这个配角的重要意义就在于它与电动汽车的理念是一致的,他们都是提倡环保、节能的产物。他们都是具有存在意义的,而至于光伏充电能否成为电动汽车充电的新可能,想必大家也有了自己的看法。

美国纯电动汽车生产商特斯拉公司近期在中国再次备受瞩目,根据多家媒体报道,该公司CEO马斯克4月22日提出在我国可以建设仅靠太阳能作为能量来源、独立于电网、实现24小时不间断充电服务的“超级充电站”,因其融入了电动汽车和太阳能这两大低碳话题,引发了媒体和民众的关注和兴趣。利用太阳能和储能装置为电动汽车充电的概念并非马斯克首创,在学术界其实并不新颖,已有不少相关研究。然而经笔者考证,特斯拉公司这种号称可以脱离电网运行的充电模式其实未能从根本上解决太阳能能量密度低、不稳定、效率低等缺点带来的不便,仅仅具有一定的示范效果,根本不能满足电动汽车规模化发展的实际需求,笔者从技术层面上认为在目前阶段充电设施尤其是直流快充设施并网运行才是实现长期可持续发展的必经之路。
为了验证特斯拉公司目前在国内宣传的“超级充电站”脱离电网运行的可行性,其实只需对近日交付的上海特斯拉太阳能充电站进行简单估算。据报道,该充电站太阳能组件铺设面积约为150平方米,太阳能组件最高转化率为20.5%。上海全年光照辐射总量约1230kWh/m2,则可利用的全年光照辐射总量约为1230×80%≈980kWh/m2,那么以上特斯拉太阳能充电站每天可发电量约为÷365×20.5%≈83kWh。因此,即使不考虑太阳能组件光电转换效率在寿命期内逐年衰减的影响和作为光伏电源必须具备的储能损耗,该离网运行的太阳能充电站在极端理想情况下的发电量一天也仅够充满一辆电池容量为85kWh的特斯拉ModelS,或将2辆该车型电量从30%充到80%。这样的电量显然难以满足规模化电动汽车的充电需求,必须寻求电网帮助。
另外,太阳能充电站发电量受天气的影响十分明显,一片云的飘过都会导致发电量降低,雾霾天气更会大大降低发电量,更不用说南方地区经常性连续的阴雨天可能导致无电可发。更简单一个问题,晚上怎么办?为了实现其宣传的24小时不间断的快速充电服务效果,特斯拉公司提出通过为其太阳能充电站建设储能装置,对太阳能进行存储和时序分配。然而,即使不考虑储能装置昂贵的成本,增加充电站的储能装置仅仅是存储了太阳能,并不能模糊概念、将其草率地误解为就能增加接收和转化的太阳能总能量,特斯拉公司展示的太阳能充电站实际的供电能力仍然没有改变,显然不够供应电动汽车充电的实用需求。因此特斯拉公司建设的这种离网太阳能充电站不具备可行性,并网运行以寻求电网支持才是保证长期发展的必然选择。
实际上,早在2013年6月,特斯拉公司美国官网的论坛上就有用户对其“超级充电站”能满足全部电量需求的可能性提出了质疑,用计算结果说明若将全球车辆都换成电动汽车,即使将总面积为3.8×1011m2的全球屋顶都安装光伏发电装置,也仅能满足需求的十分之一。此外据国外媒体报道,即使在以推广可再生能源和电动汽车力度最大的德国,该国环境部提出的电动汽车电能消耗应完全由太阳能、风电等可再生能源供应的环保理论,也遭到了经济技术部专家对其不具备实际可操作性的反驳,认定不能据此严格制约。因此特斯拉公司提出建设独立于电网的“超级充电站”充电网络,其目的可能是通过清洁能源理念以寻求更多支持。
其实从相关报道中可以看出,目前在国内陆续交付使用的特斯拉电动汽车总量约为数十台,充电需求几乎可以忽略,因此所谓的离网太阳能充电,对其产品的示范和宣传的作用更大。在电动汽车规模发展的趋势下,参照当前常规汽车加油站一天加油车辆数少则上百多则上千的规模,这种脱离电网、仅依靠太阳能供电的“超级充电站”模式显然无法满足充电需求。媒体报道中特斯拉计划建设的“超级充电网络”暂未涉及在国内规划的细节,马斯克的目标能否实现有待我们继续关注。然而,如果仅依靠增加脱离电网运行的“超级充电站”数量来满足今后大规模电动汽车的充电需求,显然不具备可行性,并网运行、寻求电网支持才是发展的必经之路。
(作者为东南大学电气工程学院院长教授博导)

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