在發(fā)展新能源和清潔能源的進(jìn)程中，有兩大難題值得重視：一是建立儲(chǔ)能電站投資太大，靠市場(chǎng)運(yùn)行，收益很低，投資回收期太長(zhǎng)。比如，在江蘇峰谷電價(jià)差別很大的地區(qū)，投資儲(chǔ)能電站需要8年多時(shí)間，難以吸引資本進(jìn)入儲(chǔ)能領(lǐng)域。二是電動(dòng)汽車充電難。在公共場(chǎng)所的安全用電領(lǐng)域，可供電動(dòng)汽車普通車載充電器進(jìn)行慢充電的充電設(shè)施幾乎是空白，市場(chǎng)需求量巨大的另一種電動(dòng)自行車安全充電插座，沒(méi)有引起政府相關(guān)部門足夠重視，導(dǎo)致每年電動(dòng)自行車充電傷亡事故持續(xù)增加，對(duì)國(guó)家發(fā)展電動(dòng)交通工具大戰(zhàn)略的順利推進(jìn)產(chǎn)生不利影響。

(本文來(lái)源：清華能源互聯(lián)網(wǎng)研究院 微信號(hào))

儲(chǔ)能電站建設(shè)難題

儲(chǔ)能電站對(duì)于電網(wǎng)削峰填谷的必要性是明確的，也是急需的。難在現(xiàn)階段各種儲(chǔ)能電池的成本很高。如，江蘇鎮(zhèn)江新建40兆瓦儲(chǔ)能電站投資超過(guò)3億元人民幣，目前只有靠國(guó)家電網(wǎng)來(lái)承擔(dān)投資，根據(jù)《用戶側(cè)“削峰填谷”儲(chǔ)能解決方案效益對(duì)比》(點(diǎn)擊文章左下角“閱讀原文”查看)給出的結(jié)論，采用鋰電池的靜態(tài)投資回收期是8.93年，而采用鉛碳蓄電池是8.26年，這樣的投資收益周期難以吸引資本進(jìn)入這個(gè)新興行業(yè)。何況，江蘇的峰谷電價(jià)政策是力度最大的，江蘇省電力價(jià)格政策見表1.

公共場(chǎng)所用電難題

公共場(chǎng)所用電、精細(xì)化用電需求日益增加，然而卻面臨著安全、成本、模式等方面的難題。

在公共場(chǎng)所使用普通交流電，安裝傳統(tǒng)民用插座的安全隱患很大，沒(méi)有安全監(jiān)測(cè)手段，無(wú)法預(yù)防火災(zāi)危險(xiǎn)。

公共場(chǎng)所提供用電設(shè)施或者充電設(shè)施成本高，收費(fèi)管理困難，服務(wù)成本高。

戶外用電，私拉電線，從居民家庭窗口拉電線很危險(xiǎn)，無(wú)法形成規(guī)范安全的戶外用電模式。

市場(chǎng)需求越來(lái)越明確

國(guó)內(nèi)公共場(chǎng)所用電市場(chǎng)，幾乎處于空白狀態(tài)。國(guó)家電網(wǎng)的用戶都是為“屋內(nèi)”提供用電，電表收費(fèi)，十分普及。而在戶外，用電設(shè)施短缺，關(guān)鍵是用電的收費(fèi)環(huán)節(jié)，人工成本無(wú)法降低。

基于安全用電的市場(chǎng)需求，這幾年爆發(fā)性增長(zhǎng)。全國(guó)3.5億輛電動(dòng)車，200萬(wàn)輛私人電動(dòng)汽車，在戶外充電需求緊迫。

智慧城市，智慧用電，尤其是戶外用電進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃管理。采用物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、全面、自動(dòng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化智慧用電管理水平。

建立有序用電新體系，智慧統(tǒng)籌控制戶外用電過(guò)程。在峰谷價(jià)差的市場(chǎng)化引導(dǎo)機(jī)制下，實(shí)現(xiàn)一種嶄新的削峰填谷功能，輔助解決電網(wǎng)穩(wěn)定難題。通過(guò)建立一種峰谷充電套餐的商業(yè)機(jī)制，引導(dǎo)各種電動(dòng)車(電動(dòng)汽車)用戶參與峰谷調(diào)節(jié)充電這種新型有序充電活動(dòng)，為電網(wǎng)提升負(fù)載均衡、用戶降低出行成本，全社會(huì)降低儲(chǔ)能投入，一舉多得，增加經(jīng)濟(jì)效益。

極低成本的戶外用電設(shè)施，才能帶動(dòng)新產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。采用最新基于大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)智能芯片，統(tǒng)一計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，提升用電過(guò)程中的安全管理，加強(qiáng)對(duì)充電設(shè)備防盜安全監(jiān)控，便于大規(guī)模化運(yùn)營(yíng)管理。

“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)創(chuàng)新技術(shù)及功能

面對(duì)儲(chǔ)能電站建設(shè)難題，及戶外用電需求不斷增加與公共場(chǎng)所用電設(shè)施短缺的矛盾，清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院最新研發(fā)出了“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。

“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)相對(duì)于傳統(tǒng)售電模式，更加接近用戶端，把用電服務(wù)計(jì)量管理諸多功能下沉到最底層的插座端，采用物聯(lián)網(wǎng)手段與大數(shù)據(jù)后端結(jié)合，精細(xì)化管理用戶的用電行為，并通過(guò)建立峰谷用電價(jià)格引導(dǎo)機(jī)制，讓電動(dòng)車用電和充電過(guò)程轉(zhuǎn)移到后半夜，增加谷電使用量，為電網(wǎng)削峰填谷提供了一套全新的技術(shù)手段。

平臺(tái)創(chuàng)新點(diǎn)

采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)用電管理數(shù)據(jù)采集功能下沉到最底端，能夠大范圍采集用電設(shè)施的電壓、電流、功率、電量和溫度值，在每一個(gè)用電最底層實(shí)現(xiàn)智能用電控制，不僅解決充電安全問(wèn)題，也為公共場(chǎng)所用電負(fù)載的有序化管理提供了基本保障。由于實(shí)現(xiàn)了安全、有序、按需、方便的目標(biāo)，在未來(lái)的用電大數(shù)據(jù)運(yùn)行中，能夠挖掘出前所未有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和使用價(jià)值。

平臺(tái)功能

設(shè)置智能云平臺(tái)，智能插座中安置智能芯片，智能云平臺(tái)對(duì)智能芯片進(jìn)行智能管控，24小時(shí)不間斷進(jìn)行用電安全監(jiān)管，且可以根據(jù)不同需求設(shè)置不同計(jì)費(fèi)模式，計(jì)價(jià)靈活。

采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，形成用電基礎(chǔ)大數(shù)據(jù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)記錄、分析、自學(xué)習(xí)、預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)用電細(xì)節(jié)的管控。

預(yù)約用電：用戶可以根據(jù)自己的需求自主設(shè)置用電時(shí)間，利用谷時(shí)的低價(jià)電。充電過(guò)程可實(shí)現(xiàn)充電用戶手機(jī)端的遠(yuǎn)程、全程監(jiān)控。

計(jì)量功能：利用互聯(lián)網(wǎng)共享插座內(nèi)置高精度電量計(jì)量裝置，能夠直接完成電壓、電流、功率、電量和溫度的計(jì)量，其誤差0.5%(國(guó)網(wǎng)電表誤差2%)。

溫控功能：利用互聯(lián)網(wǎng)共享插座內(nèi)置溫控系統(tǒng)，出現(xiàn)過(guò)載、過(guò)溫、過(guò)充、浪涌、漏電等異常情況時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)斷電，同時(shí)向業(yè)主發(fā)送信息，提醒維護(hù)，從源頭解決安全隱患。

無(wú)需下載安裝APP，掃碼支付，即掃即用，即付即充，方便快捷。建設(shè)安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)維成本低，比傳統(tǒng)充電樁的優(yōu)勢(shì)在于用最低成本實(shí)現(xiàn)大范圍密集布樁。

能源互聯(lián)網(wǎng)下將能夠替代儲(chǔ)能的調(diào)整負(fù)載功能。新技術(shù)有序充電帶來(lái)實(shí)質(zhì)性峰谷調(diào)節(jié)效果，相比傳統(tǒng)專用儲(chǔ)能電池方法投入產(chǎn)出，經(jīng)濟(jì)性提高許多倍，對(duì)投資人有巨大的吸引力。

平臺(tái)應(yīng)用效益預(yù)估

電網(wǎng)為了保證穩(wěn)定運(yùn)行，傳統(tǒng)方式是要建立儲(chǔ)能電站來(lái)實(shí)現(xiàn)削峰填谷，需要投入大量資金才能建立一定規(guī)模的儲(chǔ)能電站。而采用“安全充電+峰谷調(diào)節(jié)”精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)新技術(shù)實(shí)現(xiàn)峰谷調(diào)節(jié)充電功能，充分利用電動(dòng)車電池需要經(jīng)常充電的剛性需求，合理化調(diào)整充電時(shí)間，巧妙地解決了電網(wǎng)削峰填谷的難題，投資少，效果好，出門用電更方便，一舉多得，經(jīng)濟(jì)效益最為明顯。

自2018年初開始，該平臺(tái)已經(jīng)在北京、株洲、韶關(guān)、南昌的一些居民小區(qū)和寫字樓投入運(yùn)營(yíng)，桂林高新區(qū)規(guī)劃新建200個(gè)充電場(chǎng)所，有效解決新能源發(fā)展過(guò)程中遇到的安全充電問(wèn)題。

圖：北京雙清大廈的電動(dòng)汽車自帶充電器充電

圖：南昌的物業(yè)小區(qū)自行車標(biāo)準(zhǔn)安全充電車棚

圖：電動(dòng)汽車模式2充電

圖：北京雙清大廈自行車棚的電動(dòng)自行車充電

以桂林為例，經(jīng)濟(jì)效益預(yù)估如下：

桂林市擁有的70萬(wàn)輛電動(dòng)自行車自帶電池，按照每個(gè)電池0.5千瓦時(shí)儲(chǔ)電容量，總體規(guī)模相當(dāng)于350兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能容量。電動(dòng)自行車平均兩天充電一次，每天需要消耗17.5萬(wàn)度電，我們利用新技術(shù)和新方法，把這些“儲(chǔ)能”資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，讓這個(gè)“分散的巨大的”分散型負(fù)載參與有序充電，實(shí)現(xiàn)后半夜填谷，能夠有效緩解白天高峰期用電負(fù)載。

電動(dòng)自行車充電，只有接入電源后，才能夠接受系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制。利用電動(dòng)自行車充電實(shí)現(xiàn)的等效總功率P=n*m*p

其中：P=總的儲(chǔ)能等效功率;n=參與充電的車輛比率;m=地區(qū)擁有電動(dòng)自行車總數(shù)量;p=電動(dòng)自行車充電器功率(100瓦到300瓦范圍)。

采用電動(dòng)自行車進(jìn)行有序充電，充電器功率100瓦計(jì)算，70萬(wàn)輛有一半?yún)⑴c充電，等效實(shí)現(xiàn)的是35兆瓦的儲(chǔ)能電池充電的負(fù)載作用。

P=50%*700000*0.1KW=35MW

完成這個(gè)功能，如果專門建立儲(chǔ)能電站，采用鋰電池需要投入2.625億元人民幣。建設(shè)電動(dòng)自行車“分布式儲(chǔ)能電站”只要建設(shè)35萬(wàn)個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)插座，總投入1.33億元人民幣，僅僅是傳統(tǒng)鋰電池儲(chǔ)能電站投入的一半。

若利用電動(dòng)汽車進(jìn)行有序充電，同樣實(shí)現(xiàn)35兆瓦儲(chǔ)能電站的充電負(fù)載功能，每個(gè)充電器功率2千瓦，只需要建設(shè)1.75萬(wàn)個(gè)電動(dòng)汽車充電插座設(shè)施，對(duì)應(yīng)投入硬件開支875萬(wàn)元，投入只是傳統(tǒng)儲(chǔ)能電站方法總投入的4%!

采用有序充電峰谷調(diào)節(jié)充電，不僅幫助解決電網(wǎng)削峰填谷，提供了更加安全的充電設(shè)施，方便老百姓在停車棚充電，在物業(yè)小區(qū)電動(dòng)汽車停車位充電，后半夜有序充電降低老百姓充電費(fèi)用，減少儲(chǔ)能電站場(chǎng)地建設(shè)占地，避免儲(chǔ)能電站電池?zé)o謂的充放電損耗。有序充電是一種全新的技術(shù)手段，相對(duì)于儲(chǔ)能電站而言，投資小，見效快，一舉多得，是儲(chǔ)能電站之外的另一種經(jīng)濟(jì)手段。

智能引導(dǎo)充電行為可以創(chuàng)造價(jià)值，電動(dòng)汽車充電行為的集中協(xié)調(diào)、智能引導(dǎo)可以通過(guò)多種方式創(chuàng)造價(jià)值。首先，它可以更有效地削減峰值，從而大大減少電網(wǎng)投資。其次，它可以使負(fù)荷曲線在削峰之后發(fā)生變化，從而優(yōu)化發(fā)電成本(將需求從峰值轉(zhuǎn)移到基本負(fù)荷發(fā)電)。此外，在太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電過(guò)剩時(shí)加快充電，或在可再生能源產(chǎn)量較低時(shí)降低充電速度，都有助于整合更大比例的可再生能源發(fā)電。最后，通過(guò)提供需求響應(yīng)服務(wù)，智能充電可以提供有價(jià)值的系統(tǒng)平衡(頻率響應(yīng))服務(wù)。

讓智能充電設(shè)施無(wú)處不在，隨時(shí)隨地都能夠充電!這個(gè)新興戶外用電市場(chǎng)潛力巨大。在不久的將來(lái)，基于安全充電+峰谷調(diào)節(jié)充電精細(xì)化管理及運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的“零售電”市場(chǎng)必將形成一種新興用電業(yè)態(tài)，智能充電點(diǎn)隨處可見，方便老百姓，統(tǒng)一全中國(guó)，讓電網(wǎng)喜笑顏開。

背景數(shù)據(jù)和法規(guī)

據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息數(shù)據(jù)網(wǎng)、《中國(guó)電動(dòng)自行車質(zhì)量安全白皮書》統(tǒng)計(jì)：我國(guó)電動(dòng)自行車保有量2.5億輛，電動(dòng)三輪車保有量5000萬(wàn)輛，老年代步車以每年200萬(wàn)輛的幅度逐步增長(zhǎng)。據(jù)桂林交警統(tǒng)計(jì)，截至2017年底桂林市區(qū)電動(dòng)自行車保有量已經(jīng)超過(guò)70萬(wàn)輛，占市民交通出行分擔(dān)率40%。

與此同時(shí)，公共場(chǎng)所用電、精細(xì)化用電需求隨之增加，而私拉電線、違規(guī)充電現(xiàn)象也在頻發(fā)，用電安全問(wèn)題越來(lái)越突出。公安部于2017年12月30日發(fā)布《關(guān)于規(guī)范電動(dòng)車停放充電加強(qiáng)火災(zāi)防范的通告》，提出規(guī)范電動(dòng)車停放充電行為;2018年5月15日國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室發(fā)布《國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室關(guān)于開展電動(dòng)自行車消防安全綜合治理工作的通知》(安委辦﹝2018﹞13號(hào))，文件中特別強(qiáng)調(diào)針對(duì)電動(dòng)自行車停放充電、安全管理等存在的突出問(wèn)題，重點(diǎn)推動(dòng)建設(shè)一批電動(dòng)自行車集中停放場(chǎng)所和充電設(shè)施。

根據(jù)國(guó)務(wù)院安委會(huì)辦公室和自治區(qū)安委會(huì)辦公室統(tǒng)一部署要求，桂林市安全生產(chǎn)委員會(huì)辦公室關(guān)于印發(fā)全市電動(dòng)自行車消防安全綜合治理工作實(shí)施方案的通知(市安委辦〔2018〕45號(hào))強(qiáng)調(diào)落實(shí)電動(dòng)自行車停放充電管理。

為落實(shí)國(guó)務(wù)院關(guān)于發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和加強(qiáng)節(jié)能減排工作的決策部署，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，政府發(fā)布《關(guān)于2016-2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》(財(cái)建〔2015〕134號(hào))，《電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展指南(2015-2020年)》(發(fā)改能源〔2015〕1454號(hào))等文件，指出充電基礎(chǔ)設(shè)施與電動(dòng)汽車發(fā)展不協(xié)調(diào)、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)難度較大等問(wèn)題的存在制約了新能源汽車的推廣和應(yīng)用，為此提出加強(qiáng)公共充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃，并給予相應(yīng)的財(cái)政補(bǔ)貼。2016年11月7日國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，將加快充電設(shè)施建設(shè)，促進(jìn)電動(dòng)汽車發(fā)展，2020年充電設(shè)施將可滿足全國(guó)超過(guò)500萬(wàn)輛電動(dòng)汽車的充電需求。

2016年據(jù)自治區(qū)人民政府辦公廳印發(fā)了《廣西新能源汽車發(fā)展行動(dòng)方案》指出桂林、南寧等城市建設(shè)公共充電樁與電動(dòng)汽車比例不低于1：12，城市核心區(qū)公共充電服務(wù)半徑小于2公里。此外，自治區(qū)發(fā)布《關(guān)于加快新能源汽車推廣應(yīng)用的實(shí)施意見》(桂政辦發(fā)〔2015〕51號(hào))其中明確對(duì)充換電設(shè)施建設(shè)給與財(cái)政補(bǔ)貼。

國(guó)家政策走向，已經(jīng)明確鼓勵(lì)交通工具進(jìn)入“油改電”的快速通道，標(biāo)志著公共場(chǎng)所用電需求成倍增長(zhǎng)。