Co rápido crecemento do mercado chinés de vehículos de nova enerxía, a aplicación da tecnoloxía Vehicle-to-Grid (V2G) tornouse cada vez máis importante para a construción de estratexias enerxéticas nacionais e redes intelixentes. A tecnoloxía V2G transforma os vehículos eléctricos en unidades móbiles de almacenamento de enerxía e utiliza pilas de carga bidireccionais para realizar a transmisión de enerxía do vehículo á rede. Mediante esta tecnoloxía, os vehículos eléctricos poden fornecer enerxía á rede durante os períodos de alta carga e cargar durante os períodos de baixa carga, axudando a equilibrar a carga na rede.
O 4 de xaneiro de 2024, a Comisión Nacional de Desenvolvemento e Reforma e outros departamentos publicaron o primeiro documento de política nacional dirixido especificamente á tecnoloxía V2G: as "Opinións de implementación sobre o fortalecemento da integración e a interacción de vehículos de nova enerxía e redes eléctricas". Baseándose nas anteriores "Opinións orientadoras sobre a construción dun sistema de infraestrutura de carga de alta calidade" emitidas pola Oficina Xeral do Consello de Estado, as opinións de implementación non só aclararon a definición da tecnoloxía interactiva vehículo-rede, senón que tamén propuxeron obxectivos e estratexias específicos e planearon o seu uso no delta do río Yangtsé, no delta do río Perla, en Pequín-Tianjin-Hebei-Shandong, Sichuan e Chongqing, así como noutras rexións con condicións maduras, para establecer proxectos de demostración.
A información anterior mostra que só hai arredor de 1.000 pilas de carga con funcións V2G no país e que actualmente hai 3,98 millóns de pilas de carga no país, o que representa só o 0,025 % do número total de pilas de carga existentes. Ademais, a tecnoloxía V2G para a interacción entre vehículos e rede tamén é relativamente madura e a aplicación e a investigación desta tecnoloxía non son infrecuentes a nivel internacional. Como resultado, hai un gran marxe de mellora na popularidade da tecnoloxía V2G nas cidades.
Como proxecto piloto nacional de cidades baixas en carbono, Pequín está a promover o uso de enerxías renovables. Os enormes vehículos de novas enerxías e a infraestrutura de carga da cidade sentaron as bases para a aplicación da tecnoloxía V2G. A finais de 2022, a cidade construíra máis de 280.000 estacións de carga e 292 estacións de intercambio de baterías.
Non obstante, durante o proceso de promoción e implementación, a tecnoloxía V2G tamén se enfronta a unha serie de desafíos, principalmente relacionados coa viabilidade do funcionamento real e a construción da infraestrutura correspondente. Tomando Pequín como mostra, investigadores do Paper Research Institute realizaron recentemente unha enquisa sobre as industrias urbanas relacionadas coa enerxía, a electricidade e as pilas de carga.
As pilas de carga bidireccionais requiren altos custos de investimento iniciais
Os investigadores descubriron que, se a tecnoloxía V2G se populariza nos entornos urbanos, podería aliviar eficazmente o problema actual das "pilas de carga difíciles de atopar" nas cidades. China aínda está nas primeiras etapas de aplicación da tecnoloxía V2G. Como sinalou o responsable dunha central eléctrica, en teoría, a tecnoloxía V2G é similar a permitir que os teléfonos móbiles carguen baterías externas, pero a súa aplicación real require unha xestión da batería e unha interacción coa rede máis avanzadas.
Investigadores investigaron empresas de pilas de carga en Pequín e descubriron que, na actualidade, a maioría das pilas de carga en Pequín son pilas de carga unidireccionais que só poden cargar vehículos. Para promover pilas de carga bidireccionais con funcións V2G, actualmente enfrontámonos a varios desafíos prácticos:
En primeiro lugar, as cidades de primeiro nivel, como Pequín, enfróntanse a unha escaseza de terreos. Construír estacións de carga con funcións V2G, xa sexa alugando ou comprando terreos, supón un investimento a longo prazo e custos elevados. Ademais, é difícil atopar máis terreos dispoñibles.
En segundo lugar, levará tempo transformar as pilas de carga existentes. O custo de investimento para construír pilas de carga é relativamente elevado, incluíndo o custo do equipamento, o alugueiro do espazo e o cableado para conectar á rede eléctrica. Estes investimentos adoitan tardar polo menos 2 ou 3 anos en recuperarse. Se a modernización se basea en pilas de carga existentes, as empresas poden carecer de incentivos suficientes antes de que se recuperen os custos.
Anteriormente, os medios de comunicación afirmaban que, na actualidade, a popularización da tecnoloxía V2G nas cidades enfrontarase a dous grandes desafíos: o primeiro é o elevado custo inicial de construción. En segundo lugar, se a subministración de enerxía dos vehículos eléctricos está conectada á rede eléctrica sen funcionar, pode afectar á estabilidade da rede.
As perspectivas tecnolóxicas son optimistas e teñen un gran potencial a longo prazo.
Que significa a aplicación da tecnoloxía V2G para os propietarios de automóbiles? Estudos relevantes mostran que a eficiencia enerxética dos tranvías pequenos é duns 6 km/kWh (é dicir, un quilovatio-hora de electricidade pode percorrer 6 quilómetros). A capacidade da batería dos vehículos eléctricos pequenos é xeralmente de 60-80 kWh (60-80 quilovatios-hora de electricidade) e un coche eléctrico pode cargar uns 80 quilovatios-hora de electricidade. Non obstante, o consumo de enerxía do vehículo tamén inclúe o aire acondicionado, etc. En comparación co estado ideal, a distancia de condución reducirase.
O responsable da mencionada empresa de pilas de carga é optimista sobre a tecnoloxía V2G. Sinalou que un vehículo de nova enerxía pode almacenar 80 quilovatios-hora de electricidade cando está completamente cargado e pode subministrar 50 quilovatios-hora de electricidade á rede cada vez. Calculado en función dos prezos de carga da electricidade que os investigadores viron no aparcadoiro subterráneo dun centro comercial na Cuarta Circunvalación Leste de Pequín, o prezo de carga durante as horas fóra das horas punta é de 1,1 yuans/kWh (os prezos de carga son máis baixos nos suburbios) e o prezo de carga durante as horas punta é de 2,1 yuans/kWh. Partindo da suposición de que o propietario do coche carga durante as horas fóra das horas punta todos os días e subministra enerxía á rede durante as horas punta, en función dos prezos actuais, o propietario do coche pode obter un beneficio de polo menos 50 yuans ao día. «Con posibles axustes de prezos da rede eléctrica, como a implementación de prezos de mercado durante as horas punta, os ingresos dos vehículos que subministran enerxía ás pilas de carga poden aumentar aínda máis».
A persoa responsable da central eléctrica mencionada sinalou que, mediante a tecnoloxía V2G, débense ter en conta os custos de perda de batería cando os vehículos eléctricos envían enerxía á rede. Os informes relevantes indican que o custo dunha batería de 60 kWh é de aproximadamente 7.680 dólares estadounidenses (equivalente a aproximadamente 55.000 RMB).
Para as empresas de pilas de carga, a medida que o número de vehículos de novas enerxías continúa a aumentar, a demanda do mercado da tecnoloxía V2G tamén medrará. Cando os vehículos eléctricos transmiten enerxía á rede a través de pilas de carga, as empresas de pilas de carga poden cobrar unha determinada "taxa de servizo da plataforma". Ademais, en moitas cidades da China, as empresas invisten e operan pilas de carga, e o goberno proporcionará as subvencións correspondentes.
As cidades nacionais están a promover gradualmente as aplicacións V2G. En xullo de 2023, púxose en funcionamento oficialmente a primeira estación de demostración de carga V2G da cidade de Zhoushan e completouse con éxito a primeira orde de transacción nun parque na provincia de Zhejiang. O 9 de xaneiro de 2024, NIO anunciou que o seu primeiro lote de 10 estacións de carga V2G en Shanghai se puxera oficialmente en funcionamento.
Cui Dongshu, secretario xeral da Asociación Conxunta de Información do Mercado Nacional de Vehículos de Pasaxeiro, é optimista sobre o potencial da tecnoloxía V2G. Declarou aos investigadores que, co avance da tecnoloxía das baterías eléctricas, a vida útil do ciclo da batería podería aumentar ata 3000 veces ou máis, o que equivale a uns 10 anos de uso. Isto é extremadamente importante para escenarios de aplicacións nos que os vehículos eléctricos se cargan e descargan con frecuencia.
Investigadores estranxeiros chegaron a achados semellantes. O ACT de Australia completou recentemente un proxecto de investigación de tecnoloxía V2G de dous anos chamado "Realizing Electric Vehicles to Grid Services (REVS)". Demostra que co desenvolvemento a grande escala da tecnoloxía, espérase que os custos de carga V2G se reduza significativamente. Isto significa que, a longo prazo, a medida que diminúa o custo das instalacións de carga, o prezo dos vehículos eléctricos tamén baixará, reducindo así os custos de uso a longo prazo. Os achados tamén poderían ser particularmente beneficiosos para equilibrar a entrada de enerxía renovable na rede durante os períodos de potencia máxima.
Necesita a cooperación da rede eléctrica e unha solución orientada ao mercado.
A nivel técnico, o proceso de devolución da enerxía dos vehículos eléctricos á rede eléctrica aumentará a complexidade da operación xeral.
Xi Guofu, director do Departamento de Desenvolvemento Industrial da Corporación Estatal de Rede Eléctrica de China, dixo unha vez que a carga de vehículos de novas enerxías implica "alta carga e baixa potencia". A maioría dos propietarios de vehículos de novas enerxías están afeitos a cargar entre as 19:00 e as 23:00, o que coincide co período pico da carga eléctrica residencial. Ata o 85 %, o que intensifica a carga máxima de potencia e ten un maior impacto na rede de distribución.
Desde unha perspectiva práctica, cando os vehículos eléctricos devolven enerxía eléctrica á rede, requírese un transformador para axustar a tensión e garantir a compatibilidade coa rede. Isto significa que o proceso de descarga do vehículo eléctrico debe coincidir coa tecnoloxía de transformadores da rede eléctrica. En concreto, a transmisión de enerxía desde a pila de carga ata o tranvía implica a transmisión de enerxía eléctrica dunha tensión máis alta a unha tensión máis baixa, mentres que a transmisión de enerxía desde o tranvía ata a pila de carga (e, polo tanto, á rede) require un aumento dunha tensión máis baixa a unha tensión máis alta. En tecnoloxía, é máis complexo, xa que implica a conversión de tensión e garante a estabilidade da enerxía eléctrica e o cumprimento dos estándares da rede.
A persoa responsable da central eléctrica mencionada sinalou que a rede eléctrica necesita levar a cabo unha xestión enerxética precisa para os procesos de carga e descarga de múltiples vehículos eléctricos, o que non só supón un reto técnico, senón que tamén implica o axuste da estratexia de funcionamento da rede.
Dixo: «Por exemplo, nalgúns lugares, os cables da rede eléctrica existentes non son o suficientemente grosos como para soportar un gran número de pilas de carga. Isto é equivalente ao sistema de tubaxes de auga. A tubaxe principal non pode subministrar auga suficiente a todas as tubaxes derivadas e necesita ser recableada. Isto require moita recableación. Altos custos de construción». Mesmo se se instalan pilas de carga nalgún lugar, é posible que non funcionen correctamente debido a problemas de capacidade da rede.
É preciso avanzar no traballo de adaptación correspondente. Por exemplo, a potencia das pilas de carga lenta adoita ser de 7 quilovatios (7 kW), mentres que a potencia total dos electrodomésticos nun fogar medio é duns 3 quilovatios (3 kW). Se se conectan unha ou dúas pilas de carga, a carga pódese cargar completamente e, mesmo se a enerxía se usa fóra das horas punta, a rede eléctrica pode facerse máis estable. Non obstante, se se conectan un gran número de pilas de carga e se usa enerxía nas horas punta, pode superarse a capacidade de carga da rede.
O responsable da central eléctrica mencionada afirmou que, baixo a perspectiva da enerxía distribuída, pódese explorar a comercialización da electricidade para resolver o problema de promover a carga e descarga de vehículos de novas enerxías na rede eléctrica no futuro. Na actualidade, a enerxía eléctrica é vendida polas empresas de xeración de enerxía ás empresas da rede eléctrica, que logo a distribúen aos usuarios e ás empresas. A circulación multinivel aumenta o custo global do subministro de enerxía. Se os usuarios e as empresas poden mercar electricidade directamente ás empresas de xeración de enerxía, simplificarase a cadea de subministro de enerxía. «A compra directa pode reducir os elos intermedios, reducindo así o custo operativo da electricidade. Tamén pode promover que as empresas de pilas de carga participen máis activamente no subministro de enerxía e na regulación da rede eléctrica, o que é de gran importancia para o funcionamento eficiente do mercado enerxético e a promoción da tecnoloxía de interconexión vehículo-rede».
Qin Jianze, director do Centro de Servizos Enerxéticos (Centro de Control de Carga) de State Grid Smart Internet of Vehicles Technology Co., Ltd., suxeriu que, aproveitando as funcións e vantaxes da plataforma Internet of Vehicles, as pilas de carga de activos sociais pódense conectar á plataforma Internet of Vehicles para simplificar as operacións dos operadores sociais. Construír o limiar, reducir os custos de investimento, lograr unha cooperación beneficiosa para todos coa plataforma Internet of Vehicles e construír un ecosistema industrial sostible.
Susi
Ciencia e Tecnoloxía Verde de Sichuan Ltd., Co.
0086 19302815938
Data de publicación: 10 de febreiro de 2024
