【第一電動(dòng)網(wǎng)】（特約作者 聞巖）隨著電網(wǎng)操控的智能化，以及電動(dòng)車(chē)輛進(jìn)入普及階段，通過(guò)電動(dòng)車(chē)輛與電網(wǎng)之間信息的交流，利用電動(dòng)車(chē)輛的蓄電功能來(lái)解決大規(guī)模電網(wǎng)的固有問(wèn)題成為了可能。

這里所利用的技術(shù)稱(chēng)為電動(dòng)車(chē)輛入網(wǎng)技術(shù)。

一、電網(wǎng)的軟肋

在巨大的輸電電網(wǎng)的表象之下，電網(wǎng)的調(diào)控是一項(xiàng)非常脆弱的工作。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，一個(gè)正常運(yùn)行的電網(wǎng)，其各項(xiàng)參數(shù)幾乎是穩(wěn)定的。在一個(gè)特定的電網(wǎng)中，入網(wǎng)的所有的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)該相同，生產(chǎn)出的電力應(yīng)該等同于用戶需要的電力。發(fā)電和供電就像一臺(tái)天平，必須盡量接近平衡狀態(tài)。用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)講，需要隨時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰，以保證電網(wǎng)的平衡。

但是，作為電網(wǎng)中數(shù)量巨大的用戶其用電量瞬息萬(wàn)變，和電網(wǎng)的容量相比呈現(xiàn)出接近于圓滑的曲線變化，而電網(wǎng)中數(shù)量有限的發(fā)電廠，無(wú)論是機(jī)組入列還是解列，都呈現(xiàn)出階梯狀變化。這種變化會(huì)對(duì)電網(wǎng)本身產(chǎn)生一定的沖擊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生電網(wǎng)失步震蕩。

當(dāng)這種失步震蕩強(qiáng)烈到一定程度，有可能引起電廠跳閘。而跳閘又導(dǎo)致供電缺口增大，造成更劇烈的振蕩，如同一連串的多米諾骨牌坍塌，供電損失節(jié)節(jié)攀升，停電范圍迅速加大，最終有可能大到調(diào)度都無(wú)法掌控程度。

2003年在美國(guó)和加拿大發(fā)生的大面積停電事故，就是出于個(gè)別電廠出事故而引起失步震蕩所導(dǎo)致。2015年4月7日美國(guó)發(fā)生的大規(guī)模停電，可能也是源于電廠的小規(guī)模火災(zāi)而導(dǎo)致的失步震蕩。

另一方面，主流的主流發(fā)電形式(火電、水電、核電)，其啟動(dòng)或停止，都是一件非常耗時(shí)耗力的工作。比如說(shuō)火電廠是由鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)組成一個(gè)機(jī)組，鍋爐產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從鍋爐加熱升壓到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定，最后發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)符合入網(wǎng)的電壓頻率要求，是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。其逆過(guò)程(停止發(fā)電)也相當(dāng)費(fèi)事。所以，相對(duì)于電網(wǎng)中瞬息萬(wàn)變的變化狀態(tài)，電網(wǎng)統(tǒng)轄的各發(fā)電單元的對(duì)應(yīng)是很遲緩的。甚至在某些極端的場(chǎng)合，發(fā)電單元的停止甚至需要電網(wǎng)的支持，否則會(huì)發(fā)生重大事故。

大家熟悉的日本福島核電站事故就是這樣：大地震發(fā)生時(shí)，福島核電站雖然立刻停止發(fā)電，解列停機(jī)，可核電站停止后的冷卻過(guò)程也需要電力！而恰恰由于地震，供應(yīng)核電站電力的鐵塔倒塌，致使這部分電力無(wú)法供應(yīng)；地震之后的海嘯又摧毀了核電站其余的供電方式，因而反應(yīng)堆內(nèi)部熱量無(wú)法散發(fā)。產(chǎn)生大量的水蒸氣，引發(fā)爆炸并導(dǎo)致核反應(yīng)堆過(guò)熱融化，進(jìn)而發(fā)生了自切爾諾貝利以來(lái)最嚴(yán)重的核電站事故。

二、所謂電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)

電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)是以車(chē)輛的蓄電功能為基礎(chǔ)，支持智能電網(wǎng)(Smart grid)工作的一種應(yīng)用方式。

智能電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)車(chē)輛所期待的功能有三部分。

1. 吸收非主流發(fā)電形式(火電、水電、核電以外的發(fā)電形式)所生產(chǎn)的剩余電力，即作為電網(wǎng)的緩沖容量(G2V，Grid to Vehicle)

這項(xiàng)功能主要用來(lái)緩解電網(wǎng)中用電高峰和低谷所帶來(lái)的波動(dòng)，減輕電網(wǎng)調(diào)解、調(diào)度的壓力；

2. 由車(chē)輛向電網(wǎng)供電，即用車(chē)輛來(lái)支撐電網(wǎng)的容量不足(V2G，Vehicle to Grid)

3. 作為停電時(shí)面向家庭供電的電源(V2H，Vehicle to Home)

這項(xiàng)功能主要用來(lái)應(yīng)對(duì)洪水、地震及火災(zāi)等大規(guī)模災(zāi)害。當(dāng)公共供電系統(tǒng)受損無(wú)法正常提供電力時(shí)，使用車(chē)載電池向家庭供電，以維持家庭的正常生活；

上述功能可歸納成下表：

三、用電動(dòng)車(chē)支撐電網(wǎng)

電動(dòng)車(chē)作為一個(gè)“可移動(dòng)的大型電池”，可以為電網(wǎng)的穩(wěn)定和正常運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。

研究顯示，個(gè)人使用的小型車(chē)輛(包括純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力車(chē))，其行駛時(shí)間僅為總時(shí)間(可以理解成一天24小時(shí))的10%左右，90%前后的時(shí)間為停止時(shí)間。如果將這90%的時(shí)間接入電網(wǎng)，既可進(jìn)行充分利用車(chē)輛的電池資源，也可以減輕車(chē)主的負(fù)擔(dān)。

以日本的日產(chǎn)汽車(chē)公司電動(dòng)車(chē)LEAF為例，該車(chē)的電池容量為24kWh。按照一般用戶平均日行駛30公里計(jì)算，約耗電4kWh左右。如果這種電動(dòng)車(chē)聯(lián)網(wǎng)，這多余的20kWh可以用作電網(wǎng)的緩沖。

據(jù)報(bào)道，截至2014年底，中國(guó)汽車(chē)保有量為1.54億輛，如果其中的1%為電動(dòng)車(chē)并入網(wǎng)的話，其容量高達(dá)308萬(wàn)kWh，大約相當(dāng)于3臺(tái)目前中國(guó)最大的火力發(fā)電機(jī)組的容量。

四、電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)的問(wèn)題

目前，電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)存在著以下的問(wèn)題：

1.將電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)，并實(shí)現(xiàn)上述的各項(xiàng)支撐電網(wǎng)的功能，需要具備一定的硬件條件。從本質(zhì)上講，支持電網(wǎng)運(yùn)行對(duì)車(chē)主并無(wú)可見(jiàn)的利益。所以，導(dǎo)入這類(lèi)硬件的成本如何解決，如何通過(guò)政策(比如：經(jīng)濟(jì)利益等)來(lái)調(diào)動(dòng)車(chē)主投資硬件入網(wǎng)的積極性，是掌握著公共電網(wǎng)資源的政府部門(mén)所需要進(jìn)行的工作。

2.電動(dòng)車(chē)(準(zhǔn)確地說(shuō)，是車(chē)載蓄電池)在支撐電網(wǎng)時(shí)，必然產(chǎn)生高于通常使用狀況的充放電次數(shù)。大家知道，蓄電池的充放電次數(shù)時(shí)有限的，如果因入網(wǎng)而導(dǎo)致電池的壽命縮短，對(duì)車(chē)主如何進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的補(bǔ)償，也是需要考慮的問(wèn)題。

3.從技術(shù)的角度講，入網(wǎng)的電動(dòng)車(chē)既然是作為電網(wǎng)容量的緩沖裝置來(lái)使用，在極端的狀況下，有可能出現(xiàn)電池充電不足而影響車(chē)輛使用的情況。

五、結(jié)語(yǔ)

電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)是一項(xiàng)需要進(jìn)行長(zhǎng)期研究、規(guī)劃和調(diào)整的系統(tǒng)工程。不僅涵蓋了汽車(chē)工業(yè)和電力工業(yè)這兩大現(xiàn)代社會(huì)的代表性業(yè)界，同時(shí)，因?yàn)槠渲猩婕暗酱罅康男畔鬟f過(guò)程，受到IT業(yè)界等的重視。

世界各國(guó)也在根據(jù)本國(guó)的產(chǎn)業(yè)特性及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，制定符合本國(guó)狀況的經(jīng)濟(jì)政策和產(chǎn)業(yè)政策。目前電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了概念研究等前期準(zhǔn)備過(guò)程，并逐漸向著發(fā)電和利用電動(dòng)車(chē)的一體系統(tǒng)的研究。動(dòng)作較快的歐洲國(guó)家(特別是德國(guó))，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的提案工作。對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)權(quán)的爭(zhēng)奪，正在開(kāi)始呈現(xiàn)劇烈化的趨勢(shì)。

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