“光儲充”電站發(fā)展現狀與難點

市場洞察

隨著環(huán)保意識的不斷提高和對傳統(tǒng)燃油汽車的限制加強，新能源汽車在近年來爆發(fā)發(fā)展。2022年中國新能源汽車銷量全球第一，占全球比重超過60%。到了2023年，僅4月份，中國新能源汽車銷量就達到49.44萬輛，同比增長86.28%。

中國乃至全球市場的高景氣發(fā)展，推動充電基礎設施服務需求的快速增長。充電服務市場已經形成了以充電站、充電樁為主的基礎設施服務，輔以各種充電服務產品，如充電APP、充電卡等。

從政策上看，我國公共充電服務市場可以分為四個階段。2006到2014是萌芽期，隨著政策的指導和支持，比亞迪、國家電網開始投運充電站；2015到2018是成長期，有了發(fā)改委牽頭，財政部支持，以及資本市場介入，民營企業(yè)開始涌入市場；2019到2025年是爆發(fā)期，由于新能源汽車的發(fā)展，充電樁的建設呈爆發(fā)式增長，中國在這個階段已經建成全球最大的充電網絡。在不久的將來，中國公共充電服務市場會進入成熟期，包括整個運營、商業(yè)模式、生態(tài)體系等都將發(fā)展成熟。

我國充電站保有量已經超500萬臺。但相比于電動車的快速發(fā)展，雖然充換電基礎設施建設速度明顯加快，但仍有巨大的充電樁缺口。到2022年底，國內車樁比也才為2.5:1，并且超過一半是私人充電樁。根據工信部規(guī)劃，到2025年我國將實現車樁比2:1，2030年車比1:1，因此，我國充電樁建設有望提速。

技術發(fā)展

但充電樁的建設和發(fā)展，其實對電網是有沖擊的。例如對配電網負荷曲線的影響、對系統(tǒng)電壓偏差的影響、對系統(tǒng)網損增加的影響、對系統(tǒng)三相平衡的影響、對變電站供電范圍和短路容量的影響、對系統(tǒng)三相平衡的影響等。

充電站建設所帶來的一系列問題，為“光伏+儲能+充電”一體化發(fā)展提供了良好的機遇?！肮鈨Τ洹焙唵蝸碚f是將光伏、儲能、充電樁等元素通過電力電子轉換技術結合在一起，組成小型的源、網、荷、儲新型電力系統(tǒng)。它能夠實現綠色能源高效友好利用，如解決分布式新能源隨機性、波動性的問題；通過儲能實現削峰填谷、需求響應、電網調峰調頻等降低用能成本；與電動車V2G技術結合，創(chuàng)新性進行用能與發(fā)電載體融合的科技實踐；對充電負荷進行分類、分析以及智能化控制，探索與新能源車的結合形式等。

因此，“光儲充”的結合能夠很好解決光伏消納能力不足和電網沖擊等問題。直流和交流充電樁、微電網、容量配置以及車輛對網（V2G）等，都是“光儲充”研究的熱點和發(fā)展方向，同時也包括商業(yè)模式等相關問題。

為了推動新能源汽車及充電服務市場的發(fā)展，政府出臺了一系列激勵政策，包括針對新能源車和充電樁建設的政策規(guī)劃以及促進“光儲充一體化”建設運營的補貼政策。這些政策將為新能源汽車及充電服務市場的健康發(fā)展提供有力支持。不久的將來，“光儲充一體化車棚”將成為普遍存在的便民基礎設施。

?應用場景

“光儲充”在各應用場景的特點包括：一是實現光伏最大化自發(fā)自用，余電儲存?zhèn)溆没蛑苯佑糜诔潆?；二是促進光伏就地消納，減少城市的用電壓力，實現業(yè)主自身的經濟效益最大化；三是通過一體化建設，車棚上布局光伏，提高城市空間綜合利用率；四是豐富城市和城際的基礎設施，最大化方便市民出行。

我們把 “光儲充”電站應用場景大致分為三類：第一類是城市充電站，主要指的是建設在公共停車場、物業(yè)小區(qū)內、以及商場的充電站。通過在這些地方建設“光儲充”電站，滿足城市私家車和營運、貨運車輛等充電需求，它相當于一個城市里面的加油站，最大的特點就是便捷，這些車輛的停車時段較長，此時就不需要大功率充電樁；第二類是高速服務區(qū)，主要是滿足長途旅行的需求，這個時候就需要大功率充電樁完成快速充電；第三類是工業(yè)園區(qū)，工廠的建設空間較為充裕，安全是首要考慮因素。同時，在“雙碳”的大背景下，政府要求企業(yè)清潔生產、節(jié)能減排，這樣一來，“光儲充”的設計還能抵消一定的碳排放，幫助企業(yè)實現減排目標。此外，還有港口、民航、工業(yè)器械等特殊的充電場景。

“光儲充”電站的核心是停車充電一體化，也就是即插即用。例如，我們把車停在公司，順手連接上充電樁，實現停車即充電。關于充電時間段和時長，下午四點到六點，或者晚上十點到兩點，這兩個時間段充電比較集中，形成高峰，對電網會產生一定影響；而營運車輛一般會在中午午休的時候?！肮鈨Τ洹钡慕Y合，可以弱化充電高峰的影響，弱化車主充電習慣的影響，通過“光儲充”電站的智能控制，實現即插即用的同時避免對電網造成沖擊。

需要指出的是，單純的充電樁及電網調控與“光儲充”電站系統(tǒng)調節(jié)負荷是存在較大區(qū)別的。例如單純的電網調控，用電單位只能根據用電負荷、充電樁負荷，提前計劃用電設備的開和關，無法根據峰谷電價等策略進行智能用電。如果是“光儲充一體化”系統(tǒng)，在光伏的基礎上加入儲能電池，具備多種控制策略，可以通過電池的充放電能力彌補光伏發(fā)電不穩(wěn)定的缺點，實現供電和用電的基本平衡，使整個系統(tǒng)的可操控性更強，這就不必限制光伏的發(fā)電和充電樁的用電了。

建設難點

在“光儲充”電站場景規(guī)劃方面，主要分為四步：設計、選型、建設、運營。

設計指的是場景設計，決定了充電樁是大功率還是低功率，儲能電池大容量還是小容量；其次是系統(tǒng)配置和布局，要結合電站服務的新能源車類型和數量，設計規(guī)模適合的、滿足車輛充電需求的規(guī)劃。

選型包括光伏組件、儲能電池、充電樁類型。

建設包含合作模式，這里主要是指的EPC模式、EMC模式、設備提供解決方案、租賃合作等合作建設模式。

運營有兩個層次的含義，一個是充電樁運營商業(yè)模式，是指提供充電站設備和充電服務的商業(yè)模式，例如一些運營商會有自己的電價模板；而“光儲充”系統(tǒng)運營模式指的是根據政策、電價、能源策略，對設備進行監(jiān)控、大數據分析，根據宏觀環(huán)境制定相應的電站運行策略。

“光儲充”電站的建設勢必會遇到諸多挑戰(zhàn)，比如，在宏觀層面，分布式光伏大量接入配電網，以及電動汽車群集中高峰期充電，均會對電網造成沖擊。

對于電動車充電而言，目前單個直流快充樁的功率在60kW以上，一臺直流快充樁運行，大約相當于二三十個家庭的用電量，這對電網的沖擊是很大的。其次，電動汽車蓄電池充電屬非線性負荷，充電過程中會也產生諧波。諧波會對電網造成危害，引起線路或變壓器附加損耗增加和發(fā)熱，當充電站的電動汽車采用大電流快速充電時，會形成150～600A的大電流，這可能會造成電網不穩(wěn)定，并且過分密集的集中充電可能導致充電站瞬時負荷過大，對電網的負荷調節(jié)能力、載荷能力以及電源容量均造成考驗。在這樣的情況下，“光儲充”的合理配置就十分重要了，特別是儲能系統(tǒng)的配置，一方面提高了光伏能源的消納能力，一方面加強了“光儲充”系統(tǒng)的用電靈活性，減少了新能源車大量接入對電網的瞬時沖擊。

此外，還有“光儲充”電站建設的挑戰(zhàn)。首先是設計，一是基礎設施建設不足，雖然充電樁數量增長迅速，但是遠遠無法滿足充電需求，充電難現象依舊突出；二是效率低，大部分充電站的樁車比是按照1：3或1：4的情況進行配置，服務車輛少，效率低；三是布局不平衡，場景定義不準確，造成浪費。

其次是關于選型和建設，一是建設成本高，充電場站投入成本高，前期調研規(guī)劃選型必要性高；二是建設用地稀缺，場地難覓、拿地難；三是協(xié)調難度大，建設過程中具有眾多利益主體，協(xié)調難度大。

最后是運營，主要是模式不成熟，包括系統(tǒng)策略的運營、經營模式的運營，系統(tǒng)策略主要是結合“光儲充”一體化來制定充放電策略，經營模式指的是運營商的經營策略。

總的來說，“光儲充”系統(tǒng)是微電網中不可或缺的重要組成部分。經過不斷克服困難和挑戰(zhàn)，該系統(tǒng)已成為配電增擴容的理想選擇，具有系統(tǒng)控制簡單、調度響應快等優(yōu)勢。此外，它還適用于短時脈沖負荷的應用場景，并且可以實現離網運行?？梢哉f，在未來，"光儲充"系統(tǒng)是一個強有力的發(fā)展方向，必將在微電網領域發(fā)揮重要作用。

編輯：黃飛

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