电动汽车储能技术潜力及经济性研究

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1、1、电动汽车发展现状及前景（一）产业现状受一系列激励政策带动，中国电动汽车产业发展迅速，现已成为全球最大电动汽车产销及保有量市场，部分本土企业在产能规模及核心技术方面居于全球前列。1.电动汽车产业电动化已成为当前全球新能源汽车发展的大势所趋。为应对日益严苛的能耗及排放标准，欧美和日本等传统汽车强国近年陆续投放电动汽车产品，技术日臻成熟，市场规模不断扩大。根据国际能源署统计，2016年全球电动乘用车保有量已超过200万辆，电动汽车已成为当前发展最快的新能源汽车技术。德国、英国、荷兰、法国、挪威、印度等国及

2、部分汽车企业更是提出燃油汽车退出目标，为电动汽车的持续发展营造了有利的政策环境。2.动力电池产业中国动力电池产业规模同样居全球第一，2017年动力电池产能达到200GWh，产量接近40GWh。截止2017年底，全国固定电化学储能装机容量约为389.8MW，仅为全国抽水蓄能装机容量1%，若按平均4小时放电计算，合计储能能力约1.6GWh。2017年全国电动汽车产量为79.4万辆，全国电动汽车保有量超过170万辆，考虑不同车型结构及各类车型电池容量等因素Ⅳ，车载动力电池储能能力接近90GWh，远远超过电化学

3、储能容量。（二）电动汽车产业发展前景展望未来，“双积分”政策将持续引导中国汽车工业的电动化进程，酝酿中的禁售燃油汽车时间表将加速市场转型步伐，而决定电动汽车发展前景的根本驱动力源于电动汽车综合性能和经济性水平。虽然目前动力电池成本仍然偏高，但也呈现快速下降趋势，并仍具有较大降低空间。加之目前中国仍处在道路交通机动化阶段，未来机动化与电动化的同步推进将确保电动汽车数量快速增长。本研究采用Bass扩展模型分别针对电动汽车在乘用车、公交车、出租车、物流车领域的渗透前景进行预测（详细过程见附件一），预计到203

4、0年全国各类电动汽车保有量将超过1亿辆（图2）。不断扩大的市场需求伴随电池生产规模效应，将有力推动电池成本快速下降，为电动汽车参与电力系统储能带来巨大机遇。（三）电池及充电发展趋势动力电池容量和智能充电水平是影响电动汽车储能潜力最为关键的两个影响因素。动力电池容量快速提升通过整理近期上市的腾势（400）、北汽EU400、上汽荣威ERXEV400等车型数据不难发现，较老款车型新上市电动车型动力电池容量有较大增加。北汽EU400在保持售价与老款EU260基本持平的情况下，采用了孚能三元材料锂电池，电池容量达

5、到54.4千瓦时（+31.4%），能量密度达到125Wh/kg，标定续航里程360公里（+38.5%），60km/h等速行驶工况下续驶里程可达到460公里；秦2017款图2电动汽车保有量变化趋势插电式混合动力车型电池组容量达到17千瓦时（较2015款车型提高31%），纯电动续航里程达到100公里（较2015款车型提高43%）。表2为《节能与新能源汽车技术路线图》中动力电池技术分阶段发展目标，到2030年动力电池单体比能量Ⅴ将达到500瓦时/千克，是目前水平的2倍以上。2、电动汽车储能应用潜力及成本分析（

6、一）应用潜力电动汽车可通过有序充电、车电互联、电池更换及退役电池储能四种方式实现电力系统储能价值，下面分别就各种方式进行介绍。1.有序充电虽然在有序充电下电动汽车无法向电网或负荷直接放电，但仍可通过改变充电时间（电力需求响应）的方式参与电网削峰填谷，实现“虚拟储能”作用。电动汽车有序充电的储能功率取决于车辆的充放电功率，其储能电量取决于车辆能效及出行强度。如若平均每辆车年均行驶里程为1.5万公里，则1亿辆电动汽车日均充电需求（理论可调节充电电量）超过6亿千瓦时（详细计算过程见附件二）。2.车电互联车电互

7、联(V2G)储电能力主要受电池容量影响。当前电动汽车动力电池容量普遍有限，电池续航能力以满足道路出行为主，车辆参与V2G将加速电池老化，给用户带来极高成本。但随着电池容量的增加和循环寿命的提升，电动汽车续航能力将逐渐超过日常交通出行需求，此时V2G的价值将快速显现。该电池容量临界点因用户出行需求而异，并可根据动力电池全寿命周期及单次充电续航里程等指标进行衡量。3.电池更换电池更换为电动汽车电能的快速补充提供了可能。由于车辆与电池实现了分离，电池更换模式最大程度释放了车载电池的储能潜力，从车辆卸载的电池可

8、以根据电力系统的调峰需求随时进行充放电，此时动力电池储能类似于固定电池储能电站。对于电池更换而言，每两次电池更换之间允许有较长的等待时间，使卸载电池可以兼顾电网调节需求和电池寿命进行充放电，在将电池储能价值最大化的同时，尽可能地延长电池使用寿命。电池更换模式下电动汽车的理论储能潜力取决于用于更换的备用电池容量。目前重庆力帆已开展电动汽车电池换电及储能运行，其移峰能源站采用分箱式换电技术，可对近16000块电池同时充电，一座能源站每天可以为2