摘 要:隨著新能源技術(shù)和電動(dòng)汽車(chē)的迅猛發(fā)展,充電樁需求快速增長(zhǎng)。儲(chǔ)能式充電樁在提高充電效率、解決能源供需不平衡、提高可再生能源利用率等方面作用顯著。發(fā)展儲(chǔ)能式充電樁不僅可以提高內(nèi)蒙古電動(dòng)汽車(chē)的普及率,還可以促進(jìn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)向綠色節(jié)能方向發(fā)展,加快內(nèi)蒙古社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)程。
關(guān)鍵詞:內(nèi)蒙古 儲(chǔ)能式充電樁 設(shè)備升級(jí)
根據(jù)國(guó)家能源局?jǐn)?shù)據(jù),截至2024年6月底,全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施總量已達(dá)1024.3萬(wàn)臺(tái),其中公共充電樁312.2萬(wàn)臺(tái),廣東、浙江、江蘇、上海、山東、湖北、河南、安徽、北京和四川等省市的公共充電樁數(shù)量最多,占比達(dá)到了69.6%。而內(nèi)蒙古各盟市主城區(qū)公共充電樁總數(shù)不到3萬(wàn)個(gè)?,具有儲(chǔ)能功能的充電樁更是少之又少。
儲(chǔ)能設(shè)備在解決能源供需不平衡、提高可再生能源利用率、改善新能源系統(tǒng)的波動(dòng)性和間歇性等方面發(fā)揮著重要作用,是推動(dòng)能源系統(tǒng)向更加綠色、節(jié)能方向發(fā)展的重要技術(shù)支撐?,是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要保障。近些年電動(dòng)車(chē)行業(yè)在我國(guó)發(fā)展迅猛,但電車(chē)充電問(wèn)題制約其發(fā)展,傳統(tǒng)的充電樁充電速度較慢,充電效率低下,且難以滿足大規(guī)模充電需求。儲(chǔ)能式充電樁不僅是解決電動(dòng)車(chē)充電難題的新選擇,而且也是提高資源利用率、助力節(jié)能減碳的利器。
一、儲(chǔ)能式充電樁的應(yīng)用
儲(chǔ)能充電樁是一種集儲(chǔ)能和充電功能于一體的智能充電設(shè)備。其主要特點(diǎn)在于能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存在電池中,再根據(jù)需求進(jìn)行釋放,從而提高充電效率和速度。相比傳統(tǒng)充電樁,儲(chǔ)能充電樁具有充電速度快、效率高、可緩解電網(wǎng)壓力、優(yōu)化能源利用率、可應(yīng)急備用等優(yōu)勢(shì)。儲(chǔ)能式充電樁主要應(yīng)用于家庭用戶、公共充電站等方面,還可延伸到工業(yè)、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,為各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)的普及和綠色出行、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等提供有力支持。
(一)家庭用戶充電?
在城市或農(nóng)村擁有獨(dú)棟房屋或庭院的家庭用戶,安裝儲(chǔ)能式充電樁是不錯(cuò)的選擇。一方面,儲(chǔ)能式充電樁可以為電動(dòng)汽車(chē)充電,且在電網(wǎng)故障或停電時(shí)仍能工作,可減少對(duì)電網(wǎng)的依賴(lài)。另一方面,如果安裝光伏發(fā)電系統(tǒng),其儲(chǔ)存的電能還能為家庭用電提供補(bǔ)充,降低用電成本。
(二)公共充電站?
公共充電站一般建設(shè)在城市中心、商場(chǎng)、高速公路服務(wù)區(qū)等電動(dòng)汽車(chē)密集的地方。采用儲(chǔ)能式充電樁可提高電動(dòng)車(chē)充電效率,滿足大流量汽車(chē)充電需求。此外,采用可移動(dòng)式儲(chǔ)能充電樁可靈活部署,且安裝快捷,適合投放在任何有需要的場(chǎng)地。
(三)工業(yè)領(lǐng)域?
在工業(yè)園區(qū)部署光伏儲(chǔ)能充電樁,可以滿足員工和客戶的充電需求,提升園區(qū)的服務(wù)水平和綠色形象。通過(guò)光伏儲(chǔ)能充電樁的應(yīng)用,工業(yè)園區(qū)可以實(shí)現(xiàn)綠色能源的自給自足,降低能源成本,同時(shí)提升企業(yè)社會(huì)責(zé)任感?。
(四)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域
在大型農(nóng)場(chǎng)、合作社等區(qū)域部署儲(chǔ)能式充電樁,同時(shí)可配套風(fēng)電光伏等新能源發(fā)電系統(tǒng),建設(shè)清潔綠色、智能化農(nóng)田,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的農(nóng)機(jī)具和農(nóng)業(yè)設(shè)備采用清潔能源作業(yè)。
二、內(nèi)蒙古地區(qū)發(fā)展和升級(jí)儲(chǔ)能式充電樁的益處
(一)發(fā)展儲(chǔ)能式充電樁可提高效率
內(nèi)蒙古地區(qū)地處北緯40度附近,為溫帶大陸性季風(fēng)氣候,冬天寒冷,夏天炎熱。電動(dòng)車(chē)的電池在低溫環(huán)境下活性降低,電池容量下降,充電效率大幅降低。這就導(dǎo)致許多戶外充電樁使用率降低,同時(shí),室內(nèi)或具有加熱功能的充電樁出現(xiàn)電動(dòng)車(chē)充電擁堵情況。電動(dòng)車(chē)在內(nèi)蒙古普及率不高,其中一個(gè)很重要的原因是內(nèi)蒙古地廣人稀,偏遠(yuǎn)的牧區(qū)或農(nóng)村無(wú)配套充電樁,使用極為不便。
交流充電樁充電效率一般在80%以上,直流充電樁?充電效率在90%以上,但充電樁的功率會(huì)受到所連接電網(wǎng)的供電能力限制。儲(chǔ)能充電樁通過(guò)儲(chǔ)能功能,能夠?qū)㈦娔軆?chǔ)存在電池中,再根據(jù)需求進(jìn)行釋放。電池放電時(shí),儲(chǔ)能式充電樁利用儲(chǔ)能系統(tǒng)提供高功率輸出,實(shí)現(xiàn)快速充電,大大縮短充電時(shí)間,提高充電效率。?內(nèi)蒙古發(fā)展儲(chǔ)能式充電樁不僅可以解決充電效率低的問(wèn)題,還可以為電網(wǎng)不發(fā)達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)提供充電服務(wù)。
(二)發(fā)展儲(chǔ)能式充電樁可提高資源利用率
內(nèi)蒙古的風(fēng)、光資源十分豐富。內(nèi)蒙古常年盛行西北風(fēng),晝夜溫差較大,空氣流動(dòng)強(qiáng)烈,草原和戈壁荒漠占比較高,對(duì)風(fēng)的阻礙較小,利于風(fēng)力傳播。目前,風(fēng)能總儲(chǔ)量達(dá)到8.98萬(wàn)千瓦,風(fēng)能技術(shù)可開(kāi)發(fā)利用量為1.5億千瓦,占全國(guó)可利用風(fēng)能儲(chǔ)量的40%,且全區(qū)大部分地區(qū)為平坦的草場(chǎng),十分適宜建設(shè)大型風(fēng)電場(chǎng)。內(nèi)蒙古地區(qū)緯度較高,平均海拔1000-1200米,西部地區(qū)全年降水少,以晴天為主,日照時(shí)間長(zhǎng),太陽(yáng)輻射強(qiáng),全區(qū)總輻射量?jī)H次于青藏高原,居全國(guó)第二位,太陽(yáng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量94億千瓦,約占全國(guó)的21%,發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)具備得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)。
儲(chǔ)能式充電樁可以結(jié)合太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源進(jìn)行充電,提高綠色能源的利用率,減少對(duì)化石燃料的依賴(lài),降低碳排放,達(dá)到節(jié)能減排的目的。
(三)發(fā)展儲(chǔ)能式充電樁將促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展
1. 緩解電網(wǎng)壓力。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有“削峰填谷”的功能,可緩解電網(wǎng)壓力。傳統(tǒng)充電樁直接從電網(wǎng)獲得電能充電,容易導(dǎo)致電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)重。而儲(chǔ)能充電樁則可以將電能存儲(chǔ)在自身配備的電池中,用電低谷時(shí)期可通過(guò)可再生能源系統(tǒng)充電,用電高峰期根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷情況進(jìn)行電能釋放,從而達(dá)到緩解電網(wǎng)壓力的目的。同時(shí),儲(chǔ)能式充電樁也縮小了新能源系統(tǒng)日內(nèi)的峰谷差價(jià),減少需量電費(fèi),進(jìn)一步推動(dòng)新能源汽車(chē)的發(fā)展。王來(lái)曾等人研究的風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)模型,模擬出用戶每年的綜合用電成本可降低22%。
2.促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。內(nèi)蒙古的耕地面積為1.39億畝,位居全國(guó)第二,畜牧業(yè)資源也非常豐富?。?全區(qū)農(nóng)機(jī)總動(dòng)力達(dá)到4056.6萬(wàn)千瓦,拖拉機(jī)擁有量達(dá)到122.5萬(wàn)臺(tái)①,但大部分為柴油驅(qū)動(dòng),對(duì)環(huán)境造成一定的污染。選擇清潔能源和低碳技術(shù)可以減少農(nóng)業(yè)機(jī)械使用對(duì)環(huán)境的污染和影響。同時(shí),清潔能源在節(jié)能方面具有顯著優(yōu)勢(shì),采用新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油作為動(dòng)力,使用成本相對(duì)更低,長(zhǎng)期使用更為經(jīng)濟(jì)。
在大型農(nóng)場(chǎng)或農(nóng)田集中連片地區(qū),建設(shè)具有儲(chǔ)能充電裝置的光伏、風(fēng)能發(fā)電設(shè)施,便于農(nóng)機(jī)具和農(nóng)業(yè)設(shè)施及時(shí)充能,提高農(nóng)機(jī)具使用率,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。
3.促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。儲(chǔ)能式充電樁系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的一部分,既能帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益,也能帶動(dòng)新能產(chǎn)業(yè)在內(nèi)蒙古的發(fā)展。在城市,通過(guò)建設(shè)儲(chǔ)能式充電樁、充電樁智能化改造、配套建設(shè)充電服務(wù)站、加大新能源產(chǎn)品的普及等,帶動(dòng)充電領(lǐng)域、可再生資源項(xiàng)目的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū),通過(guò)建設(shè)儲(chǔ)能與可再生能源融合系統(tǒng)可以提供穩(wěn)定的電力支持,滿足當(dāng)?shù)鼐用竦某潆娦枨?。結(jié)合新能源農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備、設(shè)施建設(shè),推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)和新能源在偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平提高,推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)在這些地區(qū)的普及,為人民生產(chǎn)、生活提供更大便利。此外,儲(chǔ)能式充電樁系統(tǒng)也是分布式儲(chǔ)能技術(shù)的一種,在電網(wǎng)調(diào)度、微電網(wǎng)、交通和智慧能源等多方面應(yīng)用前景廣闊。
4.靈活部署,應(yīng)急備用。儲(chǔ)能式充電樁不完全依賴(lài)電網(wǎng)供電,可以在電網(wǎng)覆蓋不到或供電能力不足的區(qū)域靈活部署,移動(dòng)式儲(chǔ)能充電樁更可以緊急部署到指定地點(diǎn),使用后隨時(shí)撤走。
內(nèi)蒙古地廣人稀,在電網(wǎng)覆蓋不到、供電能力不足的偏遠(yuǎn)地區(qū),遇到電網(wǎng)故障停電或自然災(zāi)害引起的道路不暢時(shí),儲(chǔ)能式充電樁可以作為應(yīng)急備用電源,為電動(dòng)汽車(chē)和其他關(guān)鍵設(shè)備提供持續(xù)電力供應(yīng),解決如地震、水災(zāi)等情況下應(yīng)急車(chē)輛或設(shè)備充能的問(wèn)題,減少或避免產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)損失。
在高速公路服務(wù)區(qū)遇到電車(chē)充電擁堵、戶外舉辦大型活動(dòng)需要大量電能等情況下,移動(dòng)式儲(chǔ)能充電樁也可以隨時(shí)部署,靈活應(yīng)對(duì)。
三、儲(chǔ)能式充電樁設(shè)備升級(jí)與發(fā)展建議
隨著新能源技術(shù)的日益發(fā)展和新能源產(chǎn)品的普及,儲(chǔ)能式充電樁逐步向規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和人性化發(fā)展,并且充電技術(shù)更加進(jìn)步,資源利用更加高效,更加綠色環(huán)保。
(一)規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化
儲(chǔ)能式充電樁向規(guī)?;?、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)。應(yīng)根據(jù)城市建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃,分析未來(lái)新能源汽車(chē)和設(shè)施的發(fā)展趨勢(shì)建設(shè)一定規(guī)模的儲(chǔ)能式充電設(shè)備,并統(tǒng)一充電接口,提高適配性。充電樁可根據(jù)不同種類(lèi)充電設(shè)備或汽車(chē),智能化識(shí)別并自動(dòng)設(shè)置不同的充電模式。這樣不僅可以提高儲(chǔ)能式充電樁產(chǎn)品服務(wù)質(zhì)量,還可以提升管理和運(yùn)營(yíng)效率、降低發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。
(二)智能化、人性化
隨著大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展,儲(chǔ)能式充電樁也應(yīng)該更加智能化、人性化。因其自身具有的儲(chǔ)能功能,儲(chǔ)能式充電樁不會(huì)發(fā)生斷電,可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)智能化服務(wù)。一方面,系統(tǒng)通過(guò)智能化學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的負(fù)載需求,并及時(shí)調(diào)整儲(chǔ)存能力,為用戶提供智能控制、資源利用策略和設(shè)備安全方面的服務(wù)。如黃家暉等研究基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的充電樁儲(chǔ)能優(yōu)化方法,可有效提升儲(chǔ)能單元輸出電壓、電流以及功率的穩(wěn)定性。另一方面,加強(qiáng)充電的便捷性,固定充電樁在選址上應(yīng)更加人性化,充電樁的位置布置需要考慮到車(chē)輛數(shù)量和使用需求,采用智能管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)充電樁p8OjLhbPhUHjU8mf3v+5eFf5GHrcmTyHdRH7vSjvHfI=的預(yù)約、優(yōu)先充電等功能,減少用戶等待時(shí)間,優(yōu)化充電資源的分配,提高充電樁的平均利用率。遇到緊急情況需要充電,也可預(yù)約充電機(jī)器人到指定地點(diǎn)充電。
(三)環(huán)境適應(yīng)性
提高儲(chǔ)能式充電樁的環(huán)境適應(yīng)性有助于提高充電過(guò)程的可靠性和充電效率。內(nèi)蒙古冬季寒冷,可能會(huì)導(dǎo)致充電樁設(shè)備的過(guò)載、電路損壞、充電過(guò)程變慢等問(wèn)題。儲(chǔ)能式充電樁應(yīng)做好保溫隔熱措施,電池部分采用耐寒隔熱材料包裹或直接建在地下,使其在低溫環(huán)境下仍能正常工作。采用新技術(shù),提高電池耐寒能力,如華為在西藏日喀推出的光儲(chǔ)液冷超充站,成功攻克了在極高海拔環(huán)境下進(jìn)行光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目的多重設(shè)計(jì)和施工難題,進(jìn)一步促進(jìn)了新能源汽車(chē)在高寒地區(qū)的普及和使用。
(四)節(jié)能環(huán)保,安全可靠
內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源豐富,采用風(fēng)光儲(chǔ)充放一體化充電站可有效節(jié)能減排。風(fēng)光儲(chǔ)充一體化電站由三部分組成,風(fēng)能或太陽(yáng)能光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電池和充電,這三部分組成一個(gè)微網(wǎng),利用可再生能源發(fā)電,電池儲(chǔ)存電能。系統(tǒng)充電削峰填谷,減少白天峰期充電電量及電費(fèi),在電網(wǎng)故障停電時(shí)采用離網(wǎng)運(yùn)行模式對(duì)新能源車(chē)應(yīng)急充電。光儲(chǔ)充充電站可節(jié)約能源消耗減少污染物排放,為節(jié)能減排,綠色低碳出行提供保障。
隨著電池儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步,儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量密度和功率密度將進(jìn)一步提高,儲(chǔ)能式充電樁的充電效率和安全性也將得到顯著提升。未來(lái),儲(chǔ)能式充電樁將向多元化發(fā)展,應(yīng)用場(chǎng)景更豐富,甚至室內(nèi)都可以安全使用。
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(作者單位:1.內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)展和改革委員會(huì)綜合保障中心;2.內(nèi)蒙古開(kāi)放大學(xué))
責(zé)任編輯:康偉