Was ist der Energiespeichermodus und die Hauptherausforderung von Elektrofahrzeugen?

Mit der kontinuierlichen Zunahme der Anzahl von Elektrofahrzeugen hat die Lagerung von Elektrofahrzeugen in der Industrie zunehmend Aufmerksamkeit erhalten. Elektrofahrzeuge können auch als verteilte Energiespeicher angesehen werden. Sie können mit verteilten Energiequellen, erneuerbaren Energiequellen usw. kombiniert werden, um Mikronetzsysteme zu bilden. Sie können auch auf die Reaktion auf den Strombedarf angewendet werden, und Lade- und Entladeänderungen in Echtzeit können gemäß den Anforderungen an die Anpassung der Systemflexibilität vorgenommen werden.

Konzept und Status der Fahrzeugstromspeicherung

Da der Anteil der erneuerbaren Energieerzeugung weiter steigt. Die Entwicklung der Energiespeichertechnologie wird der grundlegende Weg sein, um die mangelnde Flexibilität des Stromversorgungssystems auszugleichen. Chinas installierte Energiespeicherkapazität beträgt jedoch weniger als 1,5% der nationalen Stromerzeugungskapazität zuzüglich der inländischen Stromerzeugung aus Erdgas und der Wasserkraft mit Speicherkapazität. Wenn traditionelle Spitzenressourcen knapp sind, können begrenzte Pumpspeicherressourcen die enorme Nachfrage nach einer zukünftigen Umwandlung sauberer Energie nicht befriedigen. Obwohl in den letzten Jahren elektrochemische Energiespeichertechnologien (wie lithium-ionen-batterien, Durchflussbatterien usw.) entwickelt wurden, macht ihre installierte Kapazität weniger als 1% der gesamten installierten Kapazität aus, was nicht ausreicht, um die Energie im Wesentlichen zu füllen kurzfristige Speicherversorgung.

Elektrofahrzeuge sind strategische aufstrebende Industrien, die die Transformation der chinesischen Transportenergie realisieren und die Automobilindustrie einholen. China hat frühzeitig an Schlüsseltechnologien für Elektrofahrzeuge geforscht und diese entwickelt und Maßnahmen zur Unterstützung der Kommerzialisierung umgesetzt, die die rasche Entwicklung der chinesischen Elektrofahrzeugindustrie wirksam gefördert haben. Im Jahr 2017 erreichte der nationale Absatz von Elektrofahrzeugen 777.000 Einheiten, und das kumulierte Verkaufsvolumen überstieg 1,8 Millionen Einheiten, was mehr als der Hälfte des globalen Marktes für Elektrofahrzeuge entspricht. Derzeit haben Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Norwegen, die Niederlande, Indien und andere Länder das Ziel von Kraftstofffahrzeugen angehoben. China hat sich außerdem ein Entwicklungsziel von 2 Millionen Fahrzeugen und 5 Millionen Fahrzeugen für neue Energiefahrzeuge in den Jahren 2020 und 2018 gesetzt. Die Umsetzung der "Parallelmanagementmethode für den durchschnittlichen Kraftstoffverbrauch von Pkw-Unternehmen und neuen Energiefahrzeugpunkten" bedeutet dies Die Elektrifizierung des Verkehrs ist zu einem irreversiblen Trend geworden.

Mit der kontinuierlichen Zunahme der Anzahl von Elektrofahrzeugen hat die Lagerung von Elektrofahrzeugen in der Industrie zunehmend Aufmerksamkeit erhalten. Elektrofahrzeuge können auch als verteilte Energiespeicher angesehen werden. Sie können mit verteilten Energiequellen, erneuerbaren Energiequellen usw. kombiniert werden, um Mikronetzsysteme zu bilden. Sie können auch auf die Reaktion auf den Strombedarf angewendet werden, und Lade- und Entladeänderungen in Echtzeit können gemäß den Anforderungen an die Anpassung der Systemflexibilität vorgenommen werden. Nach der Popularisierung von Elektrofahrzeugen ist der Umfang der Regulierung und Kontrolle sehr beeindruckend. In Kombination mit fortschrittlicher leistungselektronischer Kommunikationssteuerungstechnologie, angemessenem Layout der Lade- und Entladeeinrichtungen und richtungsweisender Strompreispolitik bieten Elektrofahrzeuge ein großes Anwendungspotential zur Verbesserung der Zuverlässigkeit und Flexibilität des Betriebs des Stromversorgungssystems.

Ausländische Forschungen zur elektrischen Energiespeicherung von Fahrzeugen begannen früher. Kempton und Tomic von der University of Delaware verglichen zuvor die Entwicklungsskala des US-amerikanischen Stromversorgungs- und Transportsektors und stellten fest, dass es ein Viertel der Anzahl von Fahrzeugen im US-amerikanischen Transportsektor gibt. Bei Elektrofahrzeugen übersteigt die Gesamtleistung beim Laden / Entladen von Elektrofahrzeugen die in den USA installierte Gesamtkapazität zur Stromerzeugung. Die Studie ergab ferner, dass das Elektrofahrzeug, da es so ausgelegt ist, dass es eine sofortige Leistungsanpassungsfähigkeit für Straßenzustände erreicht, auch die Anforderungen an Reaktionszeit und Steiggeschwindigkeit des Hilfsservices des Stromversorgungssystems vollständig erfüllt. Darüber hinaus sind die Investitionskosten für V2G-Hardware für Elektrofahrzeuge relativ begrenzt. Der wichtigste Faktor, der die Förderung einschränkt, ist der hohe Verlust der Batterielebensdauer während des Betriebs. Kempton analysierte ferner die Machbarkeit von drei Arten von Elektrofahrzeugen, nämlich reine Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge und Brennstoffzellenfahrzeuge, bei der Grundlaststromerzeugung, der Spitzenlaststromerzeugung, der Reservekapazität und der Systemfrequenzmodulation. Die Studie kam zu dem Schluss, dass sich verschiedene Arten von Elektrofahrzeugen (reine Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridfahrzeuge, Brennstoffzellenfahrzeuge) an verschiedene Arten von Nebendienstleistungen anpassen, und obwohl die Wirtschaftlichkeit unterschiedlich ist, gibt es keine unüberwindbaren technischen Hindernisse.

In Bezug auf Technologiedemonstrationen startete die dänische Regierung 2009 das dreijährige Smart Grid-Projekt für Elektrofahrzeuge von Edison, mit dem das Potenzial von Elektrofahrzeugen für eine Reaktion auf die Stromnachfrageseite untersucht werden soll. Das Projekt wurde von 7 Arbeitsgruppen der Elektrofahrzeugtechnologiegruppe, der Kraftbatteriesimulationsgruppe, des Teams für technische wirtschaftliche Bewertung, der Technologieintegrationsgruppe für verteilte Energienetze, der Gruppe für Schnellladeanlagen, der Gruppe für Kommunikationssysteme und der Gruppe für Systemfunktionstests abgeschlossen. Die technische Machbarkeit des V2G-Stromversorgungssystems besteht aus der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien und Elektrofahrzeugen. Das Projekt ist eines der bislang größten empirischen Forschungsprojekte zur Energiespeicherung von Elektrofahrzeugen weltweit.

In Bezug auf die Industrialisierung haben Chinas Elektrofahrzeuge und Ladestapelunternehmen bereits die Führung übernommen. Der BYD e6 und andere Modelle haben eine Off-Board-Entladefunktion von 3,3 kW erreicht und sind die ersten, die verteilte Energiespeicherkraftwerke und mobile Ladefahrzeuge haben. Das von Special Calls entwickelte aktive flexible intelligente Ladesystem CMS integriert Steuerung, Schutz, Anzeige und Messung in das kastenförmige Umspannwerk, basierend auf der Funktion, das Ladepfahlfundament zu halten. Gleichzeitig werden die Netzlast in der Umgebung, die Anzahl der zu ladenden Fahrzeuge und die Batterieladung erfasst. Anforderungen an die Ladezeit von Status und Benutzer, intelligente Verteilung der Ladeleistung, Laden der Batterie mit optimierter flexibler Stromabgabe, Schaffung einer technischen Grundlage für intelligentes Laden und Speichern von Fahrzeugeergie.

Fahrzeugstromspeichermodus und Hauptherausforderungen

Elektrofahrzeuge können die elektrische Energiespeicherung von Fahrzeugen über verschiedene Modi realisieren. In diesem Dokument werden elektrische Energiespeicher für Fahrzeuge in vier Typen unterteilt: ordnungsgemäßes Laden, V2G, Batteriewechsel und stillgelegte Batteriespeicherung. Verschiedene Modelle weisen Unterschiede in Bezug auf Skalierungspotenzial, Kosten und Infrastruktur auf. ::

1. Ordnungsgemäßes Laden. Obwohl das Elektrofahrzeug unter der ordnungsgemäßen Aufladung nicht direkt in das Netz oder in die Last entladen werden kann, kann es dennoch am Abschneiden des Stromnetzes und an der Talfüllung teilnehmen, indem die Ladezeit (Reaktion auf den Strombedarf) geändert wird, um die Funktion „Virtueller Energiespeicher“ zu realisieren. Die Energiespeicherleistung eines Elektrofahrzeugs bei einer ordnungsgemäßen Aufladung hängt von der Lade- und Entladeleistung des Fahrzeugs ab, und seine Energiespeicherkapazität hängt von der Energieeffizienz des Fahrzeugs und der Intensität der Fahrt ab.

2. Elektrische Fahrzeugverbindung (V2G). Gegenwärtig ist die Batteriekapazität von Elektrofahrzeugen im Allgemeinen begrenzt, und die Batterielebensdauer reicht aus, um das Straßenverhalten zu erfüllen. Die Teilnahme von Fahrzeugen an V2G wird die Alterung der Batterien beschleunigen und den Benutzern extrem hohe Kosten verursachen. Mit der Erhöhung der Batteriekapazität und der Verlängerung der Zykluslebensdauer wird die Batterielebensdauer von Elektrofahrzeugen jedoch allmählich den täglichen Verkehrsbedarf überschreiten, und der Wert von V2G wird schnell angezeigt.

3. Batteriewechsel. Der Batteriewechsel bietet die Möglichkeit, die Leistung von Elektrofahrzeugen schnell wieder aufzufüllen. Da das Fahrzeug und die Batterie getrennt sind, setzt der Batteriewechselmodus das Energiespeicherpotential der Fahrzeugbatterie weitgehend frei. Die aus dem Fahrzeug entladene Batterie kann jederzeit entsprechend dem Spitzenbedarf des Stromversorgungssystems geladen und entladen werden. Zu diesem Zeitpunkt ähnelt die energiespeicherbatterie dem Energiespeicherkraftwerk mit fester Batterie. Für den Batteriewechsel ist eine lange Wartezeit zwischen jeweils zwei Batteriewechseln zulässig, damit die entladende Batterie die Anforderungen der Netzregelung und die Batterielebensdauer zum Laden und Entladen erfüllen und gleichzeitig den Wert des Batteriespeichers so weit wie möglich maximieren kann. Batterie verlängern Leben.

4. Batterie im Ruhestand. Mit dem Ende der Lebensdauer der Fahrzeugbatterie wird erwartet, dass die stillgelegte Batterie indirekt über die Leiter am Netzenergiespeicher teilnimmt. Im Allgemeinen können die Anforderungen an die Fahrzeugbatterie nicht erfüllt werden, nachdem die Batteriekapazität auf weniger als 80% der ursprünglichen Kapazität reduziert wurde. Da das Ausmaß der Förderung des Elektrofahrzeugs weiter zunimmt, kann das Energiespeicherpotential der stillgelegten Batterie nicht ignoriert werden.

Basierend auf den oben genannten vier Arten von Fahrzeug-Energiespeichermethoden kann die theoretische Energiespeicherkapazität von Elektrofahrzeugen bei einer landesweiten Förderung von 100 Millionen Elektrofahrzeugen im Jahr 2030 mehr als 5.000 GWh erreichen, was viel höher ist als das Potenzial von Pumpspeicherressourcen in China und ist voll fähig und großräumig. Erneuerbare Energien bilden eine Synergie zwischen Angebot und Nachfrage und beschleunigen die Transformation der chinesischen Energiestruktur.

Obwohl die Energiespeicherkapazität des Fahrzeugs einen potenziellen Vorteil gegenüber den herkömmlichen Energiespeicherressourcen hat, gibt es immer noch viele Hindernisse für seine Kommerzialisierung. Zusätzlich zum Problem der Batteriekosten hat dies auch einen tiefgreifenden Einfluss auf den Betriebsmodus des vorhandenen Stromversorgungssystems.

Am Beispiel von V2G korrelieren die Kosten für die Speicherung von Fahrzeugstrom in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit in hohem Maße mit der Lebensdauer der Leistungsbatterie. Gegenwärtig kann die Batterielebensdauer des Fahrzeugs, bevor die Beibehaltungsrate der Leistungsbatteriekapazität auf 80% gedämpft wird, nur die akkumulierte Reichweite von 150.000 Kilometern erfüllen, und dies kann nur im Wesentlichen die Reiseanforderung der allgemeinen privaten elektrischen Personenkraftwagenbenutzer erfüllen. Mit der Erhöhung der Stromkapazität und der Lebensdauer wird die kumulierte Lebensdauer die Reisebedürfnisse der Fahrzeugbenutzer allmählich übersteigen, was wiederum die Wirtschaftlichkeit der V2G-Stromnetzdienste verbessern wird. Daher hat V2G in naher Zukunft noch gewisse wirtschaftliche Einschränkungen, aber die kontinuierliche Verbesserung der Batterietechnologie wird die Kostensenkung stark fördern.

Zweitens wird V2G auch die bestehende Strommarktstruktur ändern und nicht nur eine neue Art der dezentralen Stromversorgung hinzufügen, sondern auch die Beziehung zwischen Stromnetzunternehmen und Einzelpersonen zur Stromerzeugung ändern, Netzunternehmen direkt machen und mit Zufälligkeit und Komplexität des Interesses Gebühren erheben. Benutzer von Elektroautos haben eine Beziehung. Aus Sicht der Markttransaktionen wird auf dem traditionellen Markt elektrische Energie direkt von der Stromerzeugungsseite in eine Richtung an das Netzunternehmen und dann vom Netzunternehmen an die Lastseite übertragen, sodass der Kapitalfluss auch eins ist. Wegübertragung; Auf dem Markt mit V2G fließen Strom und Geld in beide Richtungen zwischen dem Elektroauto und dem Stromnetz. Aufgrund häufiger Entladungen zur Beschleunigung der Batteriealterung müssen Netzbetreiber das Lade- und Entladeverhalten der Benutzer von Elektrofahrzeugen durch die Formulierung von Strompreisen gegen den Kauf beeinflussen.

Darüber hinaus können V2G-Ressourcen aus Sicht des Betriebsmodus nur dann ähnliche Zuverlässigkeitsdienste für große Einheiten bereitstellen, wenn eine große Anzahl von Elektrofahrzeugen konzentriert ist und an Systemdiensten teilnimmt. Daher setzt V2G auf die Beliebtheit von Elektrofahrzeugen, die Einrichtung intelligenter Netze und ausgereifte Geschäftsmodelle.

Förderung der Empfehlungen der Elektrizitätsspeicherpolitik für Fahrzeuge

Entwickeln Sie einen Lade- und Entladepreis, der den Wert des Systems widerspiegelt

Der Marktmechanismus und der Preis für Ladung und Entladung sind die entscheidenden Faktoren, die den Energiespeichereffekt von Fahrzeugen beeinflussen. Elektrofahrzeuge haben ein großes Potenzial für flexibles Laden und Entladen, und ihr Wert muss sich in einem angemessenen Markt- und Preismechanismusdesign widerspiegeln, um die freundliche Verbindung zwischen Elektrofahrzeugen und Stromversorgungssystemen zu fördern.

Beschleunigen Sie den Aufbau der Lade- und Entladeplattform und des Standardsystems

Gegenwärtig unterstützen die Überwachungssysteme von eingebauten und unterladenen Einrichtungen das ordnungsgemäße Laden unterschiedlich stark. Selbst wenn das ordnungsgemäße Laden unterstützt wird, hat das System Probleme mit dem Netzbetriebssystem. Mit der großflächigen Anwendung von Elektrofahrzeugen werden Elektrofahrzeuge schließlich zu verteilten mobilen Energiespeichern, die höhere Anforderungen an das bestellte Laden und Entladen stellen. Das ordnungsgemäße Laden und Entladen von Elektrofahrzeugen hängt von Fahrzeugen, Ladeeinrichtungen und Stromnetzunternehmen ab. Daher sollte die Forschung zu geordneten Lade- und Entladetechnologien verschiedene Interessengruppen vollständig einbeziehen. Für Netzunternehmen sollten Ladeanlagen als Strominfrastruktur behandelt werden. Das Ladesystem sollte als integraler Bestandteil des Verteilungsnetzes verwendet werden. Umfassende Überlegungen sollten die Planung, den Entwurf, den Bau und den Betrieb von Ladeanlagen und Stromnetzen sowie die Beschleunigung der einheitlichen Plattform für den Betrieb von Ladediensten berücksichtigen. Der Bau des Standardsystems für das Laden und Entladen fördert die koordinierte Entwicklung von Ladeeinrichtungen für Elektrofahrzeuge und des Stromnetz.

Demonstration eines Synergieprojekts zwischen neuer Energieerzeugung und Elektrofahrzeug

Auf der Grundlage technischer Demonstrationen in Schlüsselstädten und Regionen wie der Region Peking-Tianjin-Hebei, der kohlenstoffarmen Olympischen Zone Zhangjiakou, der Demonstrationsstadt für erneuerbare Energien mit hohem Anteil, der Internet-Demonstrationszone für Energie, dem nationalen Pilotgebiet für intelligente Städte und Elektrofahrzeugen , Städte zentral fördern und anwenden, Organisation der Implementierung von Demonstrationen zur Fahrzeugspeichertechnologie organisieren und Erfahrungen in Politik und Betriebsmodus für künftige groß angelegte Werbemaßnahmen sammeln.

Beschleunigen Sie die Verwendung stillgelegter Leitern für Batteriespeicher und das Recycling von Rohstoffen

Lithium, Kobalt und andere Ressourcen sind die Kernmaterialien, auf die sich die Lithiumbatterietechnologie stützt. Die Motorisierung von Elektrofahrzeugen und die Speicherung von Stromversorgungssystemen werden den oben genannten Ressourcenverbrauch dazu bringen, geometrisch zu wachsen. Der Wettbewerb und die Aufteilung der Lithium- und Kobaltressourcen in der Welt werden in Zukunft intensiver werden. Die Energiespeicherung und das Recycling von Batterierohstoffen im Ruhestand können das Problem einer unzureichenden Versorgung mit vorgelagerten Rohstoffen lindern und gleichzeitig den Lebenszykluswert der Batterie erhöhen. Der derzeit stillgelegte Batteriespeicher und die Materialrückgewinnung stehen jedoch immer noch vor vielen Herausforderungen. Erstens ist es aufgrund der Vielfalt der Leistungsbatteriekonstruktionen für verschiedene Modelle erforderlich, für verschiedene Batterietypen zu unterteilen, und die Prozessablauf- und Sicherheitsprobleme sind ziemlich kompliziert. Zweitens gibt es immer noch technische Hindernisse für die Bewertung und Systemintegration des Zustands stillgelegter Batterien. Voraussetzungen für die Stilllegung von Batterieenergie und das Recycling von Schlüsselmaterialien sind die effektive Kontrolle der Prozess- und Materialkosten für Demontage, Prüfung, Gruppierung, Gruppierung, Batteriemanagement usw., die Verbesserung des relevanten technischen Niveaus und die Verbesserung branchenübergreifender Standards.

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