電池組能量存儲(chǔ)如何成為電動(dòng)汽車充電賣(mài)點(diǎn)

人們不愿意購(gòu)買(mǎi)電動(dòng)汽車，是因?yàn)榭紤]充電問(wèn)題。公共快充基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及是主要原因之一。電動(dòng)汽車正贏得人們的關(guān)注與矚目，由于技術(shù)改進(jìn)、政策支持、消費(fèi)者接受程度提升，銷量已呈現(xiàn)出強(qiáng)勁增長(zhǎng)勢(shì)頭。麥肯錫估計(jì)，可能到2030年可能會(huì)有1000-1500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車行駛在美國(guó)公路上?，F(xiàn)在美國(guó)只有大約16,000個(gè)公共充電站,快速充電站不到2000個(gè)，因?yàn)榭焖俪潆娬緝r(jià)格昂貴，目前無(wú)利可圖，也少有運(yùn)營(yíng)做到保本不盈不虧。這是一個(gè)典型的先雞先蛋問(wèn)題，顧客因?yàn)槌潆姴环奖悴辉敢赓?gòu)買(mǎi)電動(dòng)車，只有電動(dòng)車銷售量足夠大，才會(huì)有更多的公共充電設(shè)施。這兩個(gè)問(wèn)題，可以用一個(gè)解決方案。

一是方便性問(wèn)題。目前大多數(shù)公共充電站是2級(jí)站，意味著他們提供每小時(shí)7至19千瓦時(shí)的能量。具有60千瓦時(shí)電池的5A電動(dòng)轎車在常規(guī)2級(jí)站（非快充電站）將需5到10小時(shí)充滿。

二是經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。盡管直流快速充電（DCFC）與150千瓦的電站可以在30分鐘左右為一輛電動(dòng)車充滿電，但安裝成本高達(dá)150,000美元。

美國(guó)充電站每月按15到30分鐘充電時(shí)間收取一筆費(fèi)用，這是電廠、輸電線、變壓器等把用戶和電網(wǎng)連接起來(lái)的固定的費(fèi)用，叫高峰用電費(fèi)。即在高峰需求的時(shí)候，消費(fèi)者電費(fèi)賬單的很大一部分是用于支付這比費(fèi)用，這也使得電動(dòng)汽車充電站無(wú)利可圖（圖1）。

圖1 電動(dòng)車充電費(fèi)用分解

在電動(dòng)汽車充電這種特例中，只要汽車插上插頭，充電站業(yè)主必須支付高峰用電費(fèi)，包括現(xiàn)場(chǎng)的充電器數(shù)量、當(dāng)插頭插上汽車時(shí)所用的最大功率、以及每15到30分鐘時(shí)段內(nèi)同時(shí)充電的汽車數(shù)量。

假設(shè)一個(gè)直流快速充電站（DCFC）有4個(gè)150千瓦的充電器。在一個(gè)平常的月份，每天有兩到三輛車來(lái)充電，但每次不是同時(shí)來(lái)充電。每輛車以每分鐘150千瓦用電，充電至少15分鐘；因此月峰值是150千瓦。不過(guò)，如果兩輛車在同一15分鐘時(shí)段同時(shí)來(lái)充電，那么峰值電量將是300千瓦，這將使本月高峰用電費(fèi)用加倍。

高峰用電費(fèi)可能一直低至每千瓦2美元到每千瓦90美元，在電動(dòng)車更受歡迎的州此費(fèi)用更高些。在高收費(fèi)州，沒(méi)有兩輛汽車同時(shí)在充電，每月電動(dòng)車主的高峰用電費(fèi)可能達(dá)3000美元到4500美元，這項(xiàng)費(fèi)用可以轉(zhuǎn)化為每時(shí)間段30美元至50美元，加上實(shí)際的充電量費(fèi)用，顧客是不愿為這種高峰用電費(fèi)買(mǎi)單的。

有一種方法可以解決這個(gè)難題：固定電池組存儲(chǔ)器?，F(xiàn)場(chǎng)電池可以通過(guò)直流（DC）充電和放電，并通過(guò)大型逆變器連接到電網(wǎng)。然后，固定電池組存儲(chǔ)器可在電網(wǎng)低電價(jià)時(shí)充電，存儲(chǔ)電能，當(dāng)用電需求高時(shí)釋放（這種做法被稱為調(diào)峰）。當(dāng)汽車來(lái)充電，電池可以提供150千瓦的電力，不需消耗電網(wǎng)中的電能。如果有兩輛車同時(shí)來(lái)充電，一輛可以從固定電池組存儲(chǔ)器獲得電能，另一輛從電網(wǎng)中獲得電能。在這兩種情況下，經(jīng)濟(jì)性會(huì)得到改善，因?yàn)殡娏Ρ旧砗透叻逵秒娰M(fèi)用都大大降低了。在電動(dòng)汽車充電站現(xiàn)場(chǎng)的固定電池組存儲(chǔ)器可以幫助穩(wěn)定負(fù)荷曲線，當(dāng)沒(méi)有車輛充電時(shí)固定電池組從電網(wǎng)充電。

此外電池成本正在下降，根據(jù)麥肯錫研究，從2010年每千瓦時(shí)1000美元到2016年已降至每千瓦時(shí)230美元。系統(tǒng)其余部分的成本，如逆變器、容器、軟件控制、充電站點(diǎn)設(shè)計(jì)、建設(shè)和并網(wǎng)成本也在降低。

一個(gè)300千瓦時(shí)容量的電池可以應(yīng)付用汽車充電高峰需求，這樣就保持了峰值低于150千瓦。以這種方式配置的系統(tǒng)可以將電網(wǎng)高峰用電費(fèi)用降至最低。目前高峰用電費(fèi)是每月3000美元，不會(huì)轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者，這充分地降低了成本。特斯拉已經(jīng)表示將朝這個(gè)方向發(fā)展，其他人可能會(huì)“隨動(dòng)跟風(fēng)”。