感謝電動車，電網的調控難題有解了

隨著電網操控的智能化，以及電動車輛進入普及階段，通過電動車輛與電網之間信息的交流，利用電動車輛的蓄電功能來解決大規模電網的固有問題成為了可能。這裡所利用的技術稱為電動車輛入網技術。

一、電網的軟肋

在巨大的輸電電網的表象之下，電網的調控是一項非常脆弱的工作。

簡單來說，一個正常運行的電網，其各項參數幾乎是穩定的。在一個特定的電網中，入網的所有的發電機的轉速應該相同，生產出的電力應該等同於用戶需要的電力。發電和供電就像一台天平，必須盡量接近平衡狀態。用專業術語來講，需要隨時對電網進行調峰，以保證電網的平衡。

但是，作為電網中數量巨大的用戶其用電量瞬息萬變，和電網的容量相比呈現出接近於圓滑的曲線變化，而電網中數量有限的發電廠，無論是機組入列還是解列，都呈現出階梯狀變化。這種變化會對電網本身產生一定的衝擊，嚴重時會產生電網不穩定現象。

當這種不穩定強烈到一定程度，有可能引起電廠跳閘。而跳閘又導致供電缺口增大，造成更劇烈的振盪，如同一連串的多米諾骨牌坍塌，供電損失節節攀升，停電範圍迅速加大，最終有可能大到調度都無法掌控程度。

2003年在美國和加拿大發生的大面積停電事故，就是出於個別電廠出事故而導致不穩定所造成。2015年4月7日美國發生的大規模停電，可能也是源於電廠的小規模火災而​​導致的。

另一方面，主流的主流發電形式(火電、水電、核電)，其啟動或停止，都是一件非常耗時耗力的工作。比如說火力發電廠是由鍋爐、汽輪機和發電機組成一個機組，鍋爐產生蒸汽推動汽輪機帶動發電機發電。從鍋爐加熱升壓到汽輪機轉速達到額定，最後發電機組正常運轉符合入網的電壓頻率要求，是一個漫長的過程。其逆過程(停止發電)也相當費事。所以，相對於電網中瞬息萬變的變化狀態，電網統轄的各發電單元的對應是很遲緩的。甚至在某些極端的場合，發電單元的停止甚至需要電網的支持，否則會發生重大事故。

大家熟悉的日本福島核電站事故就是這樣：大地震發生時，福島核電站雖然立刻停止發電，解列停機，可核電站停止後的冷卻過程也需要電力！而恰恰由於地震，供應核電站電力的鐵塔倒塌，致使這部分電力無法供應；地震之後的海嘯又摧毀了核電站其餘的供電方式，因而反應堆內部熱量無法散發。產生大量的水蒸氣，引發爆炸並導致核反應堆過熱融化，進而發生了自切爾諾貝利以來最嚴重的核電站事故。

二、所謂電動汽車入網技術

電動汽車入網技術是以車輛的蓄電功能為基礎，支持智慧電網(Smart grid)工作的一種應用方式。

智慧電網對電動車輛所期待的功能有三部分。

1. 吸收非主流發電形式(火電、水電、核電以外的發電形式)所生產的剩餘電力，即作為電網的緩衝容量(G2V，Grid to Vehicle)，這項功能主要用來緩解電網中用電高峰和低谷所帶來的波動，減輕電網調解、調度的壓力；

2. 由車輛向電網供電，即用車輛來支撐電網的容量不足(V2G，Vehicle to Grid)

3. 作為停電時面向家庭供電的電源(V2H，Vehicle to Home)

這項功能主要用來應對洪水、地震及火災等大規模災害。當公共供電系統受損無法正常提供電力時，使用車載電池向家庭供電，以維持家庭的正常生活，上述功能可歸納成下表：

三、用電動車支撐電網

電動車作為一個“可移動的大型電池”，可以為電網的穩定和正常運行作出貢獻。研究顯示，個人使用的小型車輛(包括純電動車和混合動力車)，其行駛時間僅為總時間(可以理解成一天24小時)的10%左右，90%前後的時間為停止時間。如果將這90%的時間接入電網，既可進行充分利用車輛的電池資源，也可以減輕車主的負擔。

以日本的日產汽車公司電動車LEAF為例，該車的電池容量為24kWh。按照一般用戶平均日行駛30公里計算，約耗電4kWh左右。如果這種電動車聯網，這多餘的20kWh可以用作電網的緩衝。

據報導，截至2014年底，中國汽車保有量為1.54億輛，如果其中的1%為電動車併入網的話，其容量高達308萬kWh，大約相當於3台目前中國最大的火力發電機組的容量。

四、電動汽車入網技術的問題

目前，電動汽車入網技術存在著以下的問題：

1. 將電動汽車接入電網，並實現上述的各項支撐電網的功能，需要具備一定的硬體條件。從本質上講，支持電網運行對車主並無可見的利益。所以，導入這類硬體的成本如何解決，如何通過政策(比如：經濟利益等)來調動車主投資硬體入網的積極性，是掌握著公共電網資源的政府部門所需要進行的工作。
2. 電動車(準確地說，是車載蓄電池)在支撐電網時，必然產生高於通常使用狀況的充放電次數。大家知道，蓄電池的充放電次數時有限的，如果因入網而導致電池的壽命縮短，對車主如何進行經濟上的補償，也是需要考慮的問題。
3. 從技術的角度講，入網的電動車既然是作為電網容量的緩衝裝置來使用，在極端的狀況下，有可能出現電池充電不足而影響車輛使用的情況。

五、結語

電動汽車入網技術是一項需要進行長期研究、規劃和調整的系統工程。不僅涵蓋了汽車工業和電力工業這兩大現代社會的代表性業界，同時，因為其中涉及到大量的信息傳遞過程，受到IT業界等的重視。

世界各國也在根據本國的產業特性及經濟發展狀況，制定符合本國狀況的經濟政策和產業政策。目前電動汽車入網技術已經經過了概念研究等前期準備過程，並逐漸向著發電和利用電動車的一體系統的研究。動作較快的歐洲國家(特別是德國)，已經開始進行國際標準的提案工作。對國際標準的主導權的爭奪，正在開始呈現劇烈化的趨勢。(特約作者 聞岩)

《第一電動網授權轉載》