太陽能電動汽車充電站離網(wǎng)運(yùn)行可行嗎

　　美國純電動汽車生產(chǎn)商特斯拉公司近期在中國再次備受矚目，根據(jù)多家媒體報(bào)道，該公司CEO馬斯克4月22日提出在我國可以建設(shè)僅靠太陽能作為能量來源、獨(dú)立于電網(wǎng)、實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷充電服務(wù)的“超級充電站”，因其融入了電動汽車和太陽能這兩大低碳話題，引發(fā)了媒體和民眾的關(guān)注和興趣。利用太陽能和儲能裝置為電動汽車充電的概念并非馬斯克首創(chuàng)，在學(xué)術(shù)界其實(shí)并不新穎，已有不少相關(guān)研究。然而經(jīng)筆者考證，特斯拉公司這種號稱可以脫離電網(wǎng)運(yùn)行的充電模式其實(shí)未能從根本上解決太陽能能量密度低、不穩(wěn)定、效率低等缺點(diǎn)帶來的不便，僅僅具有一定的示范效果，根本不能滿足電動汽車規(guī)模化發(fā)展的實(shí)際需求，筆者從技術(shù)層面上認(rèn)為在目前階段充電設(shè)施尤其是直流快充設(shè)施并網(wǎng)運(yùn)行才是實(shí)現(xiàn)長期可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

　　為了驗(yàn)證特斯拉公司目前在國內(nèi)宣傳的“超級充電站”脫離電網(wǎng)運(yùn)行的可行性，其實(shí)只需對近日交付的上海特斯拉太陽能充電站進(jìn)行簡單估算。據(jù)報(bào)道，該充電站太陽能組件鋪設(shè)面積約為150平方米，太陽能組件最高轉(zhuǎn)化率為20.5%。上海全年光照輻射總量約 1230kWh/m²，則可利用的全年光照輻射總量約為1230×80%≈980kWh/m²，那么以上特斯拉太陽能充電站每天可發(fā)電量約為 (980×150)÷365×20.5%≈83kWh。因此，即使不考慮太陽能組件光電轉(zhuǎn)換效率在壽命期內(nèi)逐年衰減的影響和作為光伏電源必須具備的儲能損耗，該離網(wǎng)運(yùn)行的太陽能充電站在極端理想情況下的發(fā)電量一天也僅夠充滿一輛電池容量為85kWh的特斯拉Model S，或?qū)?輛該車型電量從30%充到80%。這樣的電量顯然難以滿足規(guī)�；�電動汽車的充電需求，必須尋求電網(wǎng)幫助。

　　另外，太陽能充電站發(fā)電量受天氣的影響十分明顯，一片云的飄過都會導(dǎo)致發(fā)電量降低，霧霾天氣更會大大降低發(fā)電量，更不用說南方地區(qū)經(jīng)常性連續(xù)的陰雨天可能導(dǎo)致無電可發(fā)。更簡單一個(gè)問題，晚上怎么辦?為了實(shí)現(xiàn)其宣傳的24小時(shí)不間斷的快速充電服務(wù)效果，特斯拉公司提出通過為其太陽能充電站建設(shè)儲能裝置，對太陽能進(jìn)行存儲和時(shí)序分配。然而，即使不考慮儲能裝置昂貴的成本，增加充電站的儲能裝置僅僅是存儲了太陽能，并不能模糊概念、將其草率地誤解為就能增加接收和轉(zhuǎn)化的太陽能總能量，特斯拉公司展示的太陽能充電站實(shí)際的供電能力仍然沒有改變，顯然不夠供應(yīng)電動汽車充電的實(shí)用需求。因此特斯拉公司建設(shè)的這種離網(wǎng)太陽能充電站不具備可行性，并網(wǎng)運(yùn)行以尋求電網(wǎng)支持才是保證長期發(fā)展的必然選擇。

　　實(shí)際上，早在2013年6月，特斯拉公司美國官網(wǎng)的論壇上就有用戶對其“超級充電站”能滿足全部電量需求的可能性提出了質(zhì)疑，用計(jì)算結(jié)果說明若將全球車輛都換成電動汽車，即使將總面積為3.8×1011m2的全球屋頂都安裝光伏發(fā)電裝置，也僅能滿足需求的十分之一。此外據(jù)國外媒體報(bào)道，即使在以推廣可再生能源和電動汽車力度最大的德國，該國環(huán)境部提出的電動汽車電能消耗應(yīng)完全由太陽能、風(fēng)電等可再生能源供應(yīng)的環(huán)保理論，也遭到了經(jīng)濟(jì)技術(shù)部專家對其不具備實(shí)際可操作性的反駁，認(rèn)定不能據(jù)此嚴(yán)格制約。因此特斯拉公司提出建設(shè)獨(dú)立于電網(wǎng)的“超級充電站”充電網(wǎng)絡(luò)，其目的可能是通過清潔能源理念以尋求更多支持。

　　其實(shí)從相關(guān)報(bào)道中可以看出，目前在國內(nèi)陸續(xù)交付使用的特斯拉電動汽車總量約為數(shù)十臺，充電需求幾乎可以忽略，因此所謂的離網(wǎng)太陽能充電，對其產(chǎn)品的示范和宣傳的作用更大。在電動汽車規(guī)模發(fā)展的趨勢下，參照當(dāng)前常規(guī)汽車加油站一天加油車輛數(shù)少則上百多則上千的規(guī)模，這種脫離電網(wǎng)、僅依靠太陽能供電的“超級充電站”模式顯然無法滿足充電需求。媒體報(bào)道中特斯拉計(jì)劃建設(shè)的“超級充電網(wǎng)絡(luò)”暫未涉及在國內(nèi)規(guī)劃的細(xì)節(jié)，馬斯克的目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)有待我們繼續(xù)關(guān)注。然而，如果僅依靠增加脫離電網(wǎng)運(yùn)行的“超級充電站”數(shù)量來滿足今后大規(guī)模電動汽車的充電需求，顯然不具備可行性，并網(wǎng)運(yùn)行、尋求電網(wǎng)支持才是發(fā)展的必經(jīng)之路。

　　(作者為東南大學(xué)電氣工程學(xué)院院長 教授博導(dǎo))