換電+綠電=？看國家電投的解題思路

 

“電代油+氫代油”戰(zhàn)略

 

自國家碳達峰、碳中和的目標提出之后，國家電投在央企中第一個提出在2023年實現(xiàn)碳達峰。如何實現(xiàn)雄偉目標？作為一家以發(fā)展新能源為特色的主要央企，國家電投很早就進行了電力能源結構轉型和用電側的“電能替代”布局。

 

在發(fā)電端，截至2021年底，國家電投的清潔能源裝機占比61.5%，光伏、新能源、可再生能源裝機規(guī)模均位列全球第一。

 

而在用電側，國家電投也積極探索綜合智慧能源領域推進減碳工作，尤其在2021年正式宣布踏足交通領域，如今也已經(jīng)取得了顯著。國家電投綠電交通產業(yè)創(chuàng)新中心主任、啟源芯動力副總經(jīng)理郭鵬介紹，國家電投的“綠電交通”布局主要分兩個主戰(zhàn)略：一個是“電代油”，另一個是“氫代油”。

 

2021年以來，國務院多次會議和國家層面的多個政策文件都曾提出要保障“能源安全”，由于中國石油進口率占比較高、達到70%以上，近期受國際影響、國內石油天然氣等能源價格顯著上漲，直接影響用戶出行，更令我們感受到能源安全問題不容忽視。國家電投在“綠電交通”層面的布局在此關鍵時期顯得尤為重要。

 

從全球碳排放量來看，交通行業(yè)占14%左右、是碳排放重要來源，推動交通領域清潔化轉型，發(fā)展電動化是實現(xiàn)雙碳非常重要的路徑。作為一家電力央企，國家電投發(fā)展“綠電交通”也主要基于其強大的綠色電力發(fā)電站資產，希望為用電側“綠電交通”持續(xù)不斷地供應綠色電力。

 

換電模式+綠電交易

 

打通能源消納

 

2021年我國新能源汽車實現(xiàn)較大突破，直到2022年2月每個月的產銷量都在逐級攀升，交通的新能源化已經(jīng)是大勢所趨。數(shù)據(jù)顯示，去年新能源汽車滲透率已經(jīng)達到了20%，但在整個交通行業(yè)碳排放占比非常高的重型商用車環(huán)節(jié)，其電動化滲透率只有大概1%。郭鵬表示，據(jù)預測重型商用車到2030年的新能源滲透率能夠達到20%、甚至到30%，但仍需要大量的基礎設施的完善和布局。

 

因光照和風電資源豐富，目前光伏風電項目大部分都聚集在“三北地區(qū)”，而“三北地區(qū)”又是國家重型商用車使用場景最為密集的地區(qū)，特別是煤礦和鋼鐵、鋁業(yè)、有色金屬等大型的大宗商品的生產基地恰好都集中在這類區(qū)域，這些場景運輸需求高、因而重型車輛本身的應用場景非常豐富，礦區(qū)就近大部分都有新能源電廠，這樣電動車型可以跟電力源頭的場景緊密結合，促進新能源的消納、實現(xiàn)自發(fā)自用。此外港口周邊也基本上都有電廠。

 

尤其是目前隔墻售電、綠電交易市場政策逐步放開，郭鵬認為，國家電投的大量綠電資產，包括分布式光伏發(fā)電、分散式風電等將可以為交通用電端直接提供綠色電能供應，在市場端實現(xiàn)直接綠電交易，同時也促進了自身綠電消納。

 

其次，伴隨新能源發(fā)電的持續(xù)大規(guī)模開發(fā)，電力系統(tǒng)對儲能產生了非常強的技術和產品需求。而換電模式下的電池通過很好的周期管理，在動力側使用之后、還有進一步在儲能側應用的空間。

 

相對充電來講，郭鵬認為換電模式下電池資產是采用集中式充電管理，其安全有效性更有保障。而且這種集中式的充放管理，也可以有效提升電池的使用壽命，可以推進梯次儲能應用，還可以V2G的方式、平抑電網(wǎng)的電力輸入輸出的需求。

 

早在2018年之前國家電投就跟多家主機廠聯(lián)合牽頭開展重卡電動化相關的研發(fā)工作，并推出了換電模式的解決方案。到目前為止，國家電投在國內已經(jīng)鋪設了超過100座電動重卡換電站，聯(lián)合主機廠推廣了超過1萬臺的換電重卡，使得重型卡車得以實現(xiàn)規(guī)?；茝V，實現(xiàn)“電代油”的目的。

 

其次在氫能領域，國家電投氫燃料電池方面取得了很多突破性的進展，今年也在冬奧會氫能汽車實現(xiàn)了規(guī)?；膽谩９i認為，在未來遠期，電和氫是相對在不同的應用場景、不同的工況下可以綜合起來解決燃油替代的技術手段。

 

未來發(fā)展建議

 

不過，即使在使用側實現(xiàn)了“用電替換油”，確實做到了碳減排的目標，但目前用電端還是火電為主，降低源頭碳排放是我們的終極目標。郭鵬認為：2030年的交通領域碳中和應該是雙向發(fā)力：在發(fā)電側結構性調整要加快新能源發(fā)電的資產投入，逐漸地降低火電和傳統(tǒng)能源的占比，另外新能源電動車或氫燃料汽車也要迅速發(fā)展，促進新能源車使用新能源電力。為促進換電行業(yè)發(fā)展，郭鵬提出了幾點建議。

 

第一，加快清潔能源產業(yè)和交通產業(yè)深度融合，在我國正在推動建立清潔能源為主的新型電力系統(tǒng)，而通過“綠電交通”基礎設施能夠有效連接能源端到網(wǎng)端、到用戶端，能夠促進分布式清潔能源就地消納。以唐山地區(qū)為例，目前一個重卡換電站每年能夠消納600-800萬度電力，相當于完全消納一個4.5-6MW分布式光伏發(fā)電站的發(fā)電量。做好新能源項目和“綠電交通”基礎設施建設的協(xié)同和互動是未來整體推進的新的方向。

 

第二，建議做好新能源基礎設施和“綠電交通”產業(yè)推廣的協(xié)同，兩者是相互依存、相互制約的。目前來看，電動汽車已經(jīng)越來越受到用戶的青睞，但由于用地、擴容的限制等，充電樁卻沒有辦法得到充分的匹配和建設，這在一定程度上已經(jīng)影響了交通電能替代的進展。因而，郭鵬表示希望各級政府能夠加強交通能源基礎設施的統(tǒng)籌規(guī)劃，在用地、電力擴容方面能夠給予保障。

 

第三，建議盡快統(tǒng)一的商用車共享換電技術標準，為產業(yè)發(fā)展打造良好的生態(tài)。換電站和電池銀行作為基礎設施的共享和流通是需要標準化來保證統(tǒng)一的，但不同換電技術路徑之間的電箱、連接器、通訊方式互不兼容，會影響電箱的互換共享。就目前來看，相關的主管單位和牽頭企業(yè)正在推動行業(yè)在標準上形成共識，但郭鵬表示，還是希望能夠加快推行換電標準的立項、制定以及審批流程，以引導行業(yè)相對有序和健康的發(fā)展。

 

此外，受行業(yè)需求波動的影響，目前電動汽車行業(yè)主要動力源鋰電池及原材料價格有非常大的波動。因而，郭鵬提出，為了促進整個行業(yè)的健康發(fā)展，建議從政策層面能夠實行一些保障措施，以避免原材料有太大的波動、對行業(yè)發(fā)展造成不利的影響。

 

暢想未來，我國西部鋰資源得到有效開發(fā)，鋰原材料供應給向外運輸?shù)膿Q電重卡動力電池，而電池銀行中的電池又可作為儲能設備，消納當?shù)鼐G色電力、平抑電網(wǎng)波動，鋰電池產業(yè)鏈可以實現(xiàn)循環(huán)利用，新能源車輛也可以真正用上新能源電力。