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从目前看来电动汽车和新能源的结合运用,需要结合不同国家和地区的不同特质因地制宜才能达到最好的效果,以下就美国、中国和英国三个我比较熟悉的新能源汽车环境谈一谈未来可能的利用电动汽车促进新能源发展的方式:
美国:家用乘用车+光伏的微电网模式
美国因为地广人稀,大部分人都住在独立的房屋(House),仅有少部分人在像纽约这样的超大城市才会住在公寓(Apartment)。这也导致了汽车成为了大部分人的必需品,人均汽车保有量很高,一个家庭甚至有两台以上的汽车。并且大量人拥有自己的屋顶和屋顶的光伏安装使用权。
在这个情况下,汽车本身就是一块很好的家用电池,家里有一台电动汽车就可以安装很小的储能设备配备屋顶太阳能板,形成一个微电网系统实现光伏的自产自销。
根据我的实地体验,在Ithaca的一些社区里面已经实现了利用光伏发电,并在无法消纳时反卖给电网模式,全年的用电成本仅仅略高于传统用电。而一个光伏项目的储能成本占据整个项目成本的30%-50%,在这种情况下,电动汽车充当储能元件接入进来,进一步降低储能的配套成本,是相当具有经济吸引力的。
这种小型的电动汽车+光伏+储能系统的模块非常像互联网的PC,如果这样的模块变得廉价,则会像PC普及一样出现大量这样的模块。等到模块到达一定数量,这些模块之间互联,“能源互联网”就形成了。这种结构在视觉上有点像蜂窝,模块内可以独立运转,脱网运行。而模块间也可以进行电能交易,互相消纳和购买多余的电能。电动汽车则是降低这个模块成本的关键。
这种一种自下而上、分布式的发展模式,特别像互联网和移动互联网的发展路径——先普及PC,再连接已有PC创造互联网。先普及智能手机,再用移动视频的流量需求反过来倒逼3G、4G技术的发展。
现在的配电网还没有准备迎接大规模的分布式可再生能源并入,但如果先有下面的微电网模块的成熟,并且微电网可以脱网运行,在内部可以独立运转,就给了配电网升级并进一步连接这些模块的时间。这种分散式的网络结构也给电网提供了更高的稳定性和冗余度。
在夏威夷这种阳光充裕的地方,大量用户采用光伏+储能的模式脱网运行甚至已经和当地的电网公司起了冲突。由于光伏+储能用户的“脱网”趋势 美国电网陷入危机
Tesla一开始走的就是这个路线,并在收购了SolarCity之后完成了这部分的整合。
在今年10月29号LA的SolarCity发布会上,这样的能源互联网基本模块不再是2015年4月30号时Tesla 发布Tesla Energy时那三张光伏+家用电池+电动汽车的幻灯片,变成了切切实实的产品,围绕在发布会周围:
2015年4月30号时Tesla 发布Tesla Energy时的PPT
2016年10月29 SolarCity在LA发布会时围绕着发布会的四套太阳能房屋+电动汽车+储能电池配套
在并购了SolarCity之后,Tesla的副总裁Ben Hill也对外宣称,Tesla的V2G技术将会“很快很快”和大家见面(“very, very soon.”)
关于Tesla和能源之间的联系,在我去年写的一篇回答中有详细阐述:特斯拉汽车(Tesla Motors)能改变世界吗?
当时结尾写到“Tesla Motors也将会渐渐把Motors从它的名字中删去”,结果今年Tesla真的把Motors删了并宣称自己是能源企业,回过头来看真是感慨万千。
中国:公共交通+换电模式
与美国的分散式、自下而上的发展方式不同,中国适合集中式、自上而下的发展模式。
中国人口数量大,居住密集。城市交通的发展的原则是确保公交先行,密集的居住环境和大城市有限的道路资源导致人均汽车保有量不会特别高。并且绝大多数人没有屋顶的太阳能板的安装使用权,电网也拥有很强的话语权(能源互联网在美国是一个分布式网络的概念,在中国则是集中式可再生能源发电+特高压的大电网概念)。
在这种情况下,适合公共交通+换电模式的发展方式。
集中式有集中式的发展方法,公交有自己的特点:路线固定、通勤时间固定、电池型号固定接口统一、通勤时间直接与收益正相关等,与换电模式的快速、集中管理、适用于接口统一等特性非常契合。
快速换电让公交车或的士能保持时刻运转,延长运营时间增加盈利。换下来的电池可以集中管理,建造大型储能电站,可对电池进行慢充延长电池寿命、可使用谷底电价进行充电降低成本、削峰填谷、减少电网谐波、提高电网负荷率等,也符合电网的利益。
在自己之前的一个项目中,通过量化模拟,换电模式可在公交领域比充电模式带来更大的收益,但收益主要归到了换电服务商和公交运营公司上面,需要与整车制造厂进行利益平衡。大致分析过程见:电动汽车为什么不使用换电池模式? - Henry-航的回答 - 知乎
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