零存整取广州有家“电力银行”

实现储能1000千瓦时,为20辆电池容量为50千瓦时左右的纯电动车充满电,不会耗费电网一丝的电量……去年底,广汽新能源智能生态工厂在广汽智联新能源汽车产业园内建成投产,“智能”、“互动式定制”、“钢铝车身混线柔性”、“数字化自主决策”成为关注的焦点,其中,有一个亮点却容易被忽视,那就是“生态”。

通过绿色生产、启用储能系统,该工厂形成“光伏发电-储能-再利用”的闭环生态系统,成为全球首个能源综合利用生态工厂。“绿色生产”可以理解,那么,“储能系统”又是什么?它如何实现能源利用效率的最大化?让我们来了解一下这个可以储存电能的“电力银行”。

文/广州日报全媒体记者 周伟力

【知多点】

储能系统

储能系统就是储存电能,其角色就像是“电力银行”。通俗点说,银行是用来存钱,储能系统则是用来“储存能量”。光伏板收集到的太阳能如果没有第一时间被使用掉,便可以储存在储能系统中,需要时再释放出来,不会浪费。社会电网的用电量有高峰、有低谷,储能系统能够“削峰填谷”:高峰时“放电”,低谷时“存电”,减轻电网压力。

可能大伙不知道,储能系统在我国能源产业中,扮演着重要角色。国家能源局2017年印发的《关于促进储能技术与产业发展的指导意见(征求意见稿)》,制定了长达十年的储能领域的发展目标。

日本储“氢”

推进氢燃料电池车量产

重力势能、电势能、太阳能、电力、潜热和动力……能量有很多形式,储能系统是将难以储存的能量转换成更便利、经济并可存储的形式。如今,最新的储能方式有两种:一是储“氢”,二是储“电”。

在日本横滨海湾,能清晰看见一座巨大的风力发电站。该发电站归属于丰田汽车,发电站将风力产生的电,通过一套庞大的电池系统进行短暂储存、梳理,形成稳定的电量输出,再用于电解水,得到氢气再进行储备,用于港口的氢能叉车或通过氢能汽车运输到其他地方使用。

在这套储能系统中,丰田汽车选择氢气作为储存的形式,与其“汽油-混动-氢燃料电池车”的新能源汽车战略一脉相承。尽管丰田汽车开始研发纯电车型,但在他们看来,氢——才是能源的终极解决方案。这也就可以理解,日本车企们拥有数量庞大的混合动力车型,并实现氢燃料电池车的量产。

“数字”智能微电网

纯电动汽车势头正旺 储“电”更合适

实现储能1000千瓦时,为20辆电池容量为50千瓦时左右的纯电动车充满电,不会耗费电网一丝的电量……在番禺化龙广汽新能源智能生态工厂里,可以看到正在紧锣密鼓建设的储能系统。这是广汽新能源选择的、与丰田汽车截然不同的道路,以“电”作为能量的储存方式。据了解,落成之后,全厂将采用5.2万块(8.5万平方米)光伏板,年发电1671万度,约占工厂满负荷耗电量的15%。广汽新能源副总经理席忠民表示,“在关键的‘储能’方面,储能系统一期能够实现储能1000千瓦时,后面还会根据实际使用情况进行扩容。”

“各种能量储存形式中,储‘电’的能量利用效率最高,约为85%。相比之下,用电制氢、储氢,再用于发电,能量转化效率在40%~60%之间。”席忠民接受采访时表示。当然,从使用便捷性上,加氢时间短,充电耗时长,氢燃料电池要高于纯电动车,但前提则需要保证加氢站能像加油站那么多。据记者了解,截至目前,国内几乎没有加氢站,却有数量庞大的充电桩。显然,直接储存“电能”,更加适合当下的中国汽车社会。

如果只是在工厂的屋顶铺建太阳能光伏板,那广汽新能源智能生态工厂远远谈不上是“全球首个”,因为过去数年,新落成的汽车工厂都已经考虑到这点,并付诸行动。而广汽新能源创新之处是在光伏发电基础上,与南方电网合作建立直接储“电”的“储能系统”,形成“光伏发电-储能-再利用”的闭环生态系统,不仅实现能源利用效率的最大化,还为后来者开辟出一条切实可行的发展方向。

锂电池储“电”或是最终的技术发展路线

市场前景决定发展潜力。据专家预测,未来五年,中国储能产业的市场成长空间逾500亿元。且储能与电动汽车、动力电池等上升为“十三五”规划中的“国家战略”,明确将储能与造车、节能系统相结合,构建可持续发展新模式。

同是储“电”,储能系统可以分为电池储能、电感器储能、电容器储能和重力势能储能。电池储能中,又根据电芯材料的不同,分为锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池、全钒液流电池、钛酸铁铝电池等。不同的方式和组合之间,会有不同的优缺点。但毫无疑问,诸多技术路线中,锂电池储“电”冲在了前面——这,也是广汽新能源智能生态工厂储能系统采用的方式。

为什么会是锂电池储“电”?这得益于中国纯电动车保有量呈现井喷式的增长,更与纯电动车绝大部分采用锂电池有着直接的联系。汽车动力电池的能量密度大、安全系数高,在汽车上“退役”之后,完全可以“梯次利用”,用在储能系统中。

席忠民表示,“如此一来,就可以实现‘一举多得’:一方面,储能系统解决了最头疼的‘电池来源’问题,降低了成本;另外一方面,汽车企业则抛掉了‘电池回收与处理’的包袱,变废为宝;更为重要的是,储能系统的出现,让快充技术的普及变成可能,拥有完全超越之前的充电能力,整体充电效率不降反增。”

这其中自然少不了技术的戏份:比如,对废旧电池不同电量输出能力的统一,让海量电池在合适温度下工作的温控系统;又比如,让整体调度变成可能的通信技术,能源综合利用系统关键的“大数据”分析以及电池运行过程中的稳定性和安全性的研究。

电池“梯次利用”即将走进现实

作为后来者,广汽新能源用实际行动证明了两件事:一、节能减排,可以要对现有能源的最大化地综合利用;二,锂电池储能系统是更实际,而且是确实可行的减排之路,储能系统的规模可大可小,初期储能系统的电池可能是全新,但随着愈发多的汽车动力电池“退役”,被应用在储能系统上,建设储能系统的成本会大幅降低。按照广汽新能源预测,从2022年开始,储能系统便能使用“退役”电池进行储能,电池的“梯次利用”不再停留在纸面上,而是走进现实。

为展现“储能系统”的更多应用场景,园区在智能生态工厂附近,数百个停车位都配有充电桩,有慢充,也有快充。为这些充电桩提供电力供应的,便是这套储能系统。

“在广汽智联新能源产业园落成之后,以产业园为圆心,方圆10平方公里之内,将会建成自动驾驶的示范区,不仅提供封闭道路,还包括开放道路,甚至可能包括一部分的高速路。”席忠民介绍,“要实现这点,‘示范区’中的所有通信设备,需要实现‘物联网’,从信号灯到道路,再到其他城市空间的各类设施,需要发出信号,让车辆接收。而整个‘物联网’的电力供应也许都和储能系统密切相关。”

以太阳能、风能、储能为核心,智慧微电网为辅、自循环利用系统的能源综合利用,为“物联网”的实现,为自动驾驶示范区的运行,提供更多的想象空间。

而在以“融合”为核心的未来交通体系中,起到基石作用的能源产业同样需要引入全新的设计理念。锂电池储“电”系统的出现,为这设计理念,提供一种全新的方向。

能源综合利用

回应“Well-to-Wheel”质疑

能源综合利用的闭环生态系统,是新能源汽车企业对“Well-to-Wheel”质疑强有力的回应。所谓“Well-to-Wheel”,是指“油井-车轮”。部分传统车企(比如马自达)认为,真正环保理念不止是车辆使用环节,还应该考虑从“油井”到“车轮”的全过程能源消耗和碳排放。

从“Well-to-Wheel”角度来看,电动车根本不是什么零排放,因为火力发电仍然是世界上最主要的发电方式。在各种火力发电方式中,烧煤炭每生产1kWh电量,会排放943克二氧化碳,烧石油则是738克——无论哪一种,都比汽车直接使用汽油要来得高。

这一质疑基于真实且翔实的“大数据”,让许多新能源汽车企业难以反驳。除非能够使用“清洁”的电力来源,否则新能源汽车企业只能选择视而不见。

据美国环保署EPA公布的数据显示,世界上每年发电环节产生的二氧化碳排放是大约4.3亿吨,而使用化石能源的汽车的排放大约是2亿吨。改变发电方式,对已经产生的电能进行高效的“综合利用”,才能真正达到减少二氧化碳排放的目的。

新能源汽车要取代传统汽油车,就需要直面“Well-to-Wheel”质疑。而唯一解决方法,就是在电力来源上下功夫,“清洁”的电力可以是太阳能、风能、地热、水利,更可以是原本会被在电网低谷期被浪费的电能,尽管这些电能是通过火力发电产生的。

席忠民表示,“智能生态工厂全球首创储能系统,目的只有一个——‘使用绿色能源生产绿色车型’‘使用绿色能源驱动绿色车型’。这当然是一个挑战,但是储能系统的一期工程已经能够确保新工厂15%的生产用电,并能为停放在工厂内的电动车进行充电。”第一次,新能源汽车企业对“Well-to-Wheel”质疑进行了强有力的回应。

席忠民同时认为,在较长一段时间里,节能减排应该“双管齐下”,一方面推广纯电动车,实现绿色出行;另外一方面,推广储能系统,采用清洁电力。他介绍,智能生态工厂使用的这套储能系统已经经过一系列的可靠性验证,可以大面积普及。工厂可以利用储能系统进行生产,企事业单位、景区、游乐园以及大型社区可以采用储能系统进行供电。

记者观察:

汽车“新四化”正在加速到来。纯电驱动、自动驾驶、汽车共享……对于汽车未来形态乃至应用场景,我们已经有许多新设想。但却也必须认识到,将这些变为现实,要以“节能减排”为大前提。假如这一系列变革的实施,不能减少全球的二氧化碳排放,反而有所增加,那等于本末倒置、缘木求鱼。使用清洁电力,这是摆在我们面前的第一关。一个老生常谈的话题:这个地球是我们从祖先那里继承来的?还是从我们后代子孙手中借来的?无论是前者还是后者,地球是我们的,我们都要谨小慎微。  

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