电动车与智能电网相结合 解析日产电动汽车入网技术

闻岩

【第一电动网】(特约作者 闻岩)为呼应2007年日本福田康夫内阁提出的《环境白皮书》的中提出了“低碳消费社会”的倡议及顺应世界潮流的发展,日产汽车公司(以下简称日产)提出了自己对应智能电网的解决方案。

日产解决方案的核心,是如何充分发挥本公司生产的电动车LEAF和e-NV200所具有的优势,将这些电动车与网络联系在一起,为智能电网的运行做出贡献。进而,在满足这些条件的基础上为用户谋福利。

电动车与智能电网相结合 解析日产公司的电动汽车入网技术

一、电动车在日本的尴尬处境

由于日本国内的特殊汽车环境,电动车在日本的发展并不是一帆风顺的。

据日本媒体报道:截止至2015年4月,日产的首款电动车LEAF的累计销售台数为17万2,000台,为全世界电动车销售台数的首位。这个数字超过了第二位雪佛兰的沃蓝达Volt(8万8,000台)和第三位丰田公司的插电式混合动力车普锐斯(7万1,000台)之和。

客观地说,如果没有客观环境的促成而仅靠日产自己的努力,能够取得这一成绩是有些难度的。

据日产统计,虽然大多数汽车用户每天的平均行驶里程仅在30公里左右,但是,日本汽车用户的观念却是:如果满电状态下,车辆的续航距离不能超过200公里,那就不能算是一款“能够使用”的汽车!因此,汽车厂商就必须在每台电动车上安装一个大型蓄电池。

日产LEAF的续航距离为228公里,其搭载的蓄电池容量为24kWh,而按照每天行驶30公里计算,大约耗电4kWh左右,这样每台车每天约有20kWh左右的电力容量是冗余的。

另一方面,由于电动车市场客观要求一个过大容量的电池,所以在车辆成本方面蓄电池所占比例相当大。日产LEAF在日本的最低售价为376万日元(不包含政府的补助金),其中蓄电池成本约占车辆总成本的50%。

在这种情况下,日产销售电动车时需要解决的首要问题是:如何建立一种商业模式,让用户接收这较高的成本比例。最好在此基础上更进一步,建立一种能够为电动车用户带来收益的用车方式。

日产曾提出一种商务模式:用户仅仅购买车辆本体,而在日产公司租赁蓄电池。用户不需对蓄电池充电,而是到专门的“加油站”去更换充好电的蓄电池。在更换时,用户只需支付从上次更换电池到目前为止行驶里程的电费即可。虽然这种方式最后因种种原因胎死腹中,但也从一个侧面说明了电池的高成本对电动车普及的影响。

智能电网概念的提出,为日产销售电动车带来了一条利好消息。

二、社会呼唤智能电网

从社会的角度讲,电力供应的安定化一直是个非常重要同时也很难实现的问题。为保证稳定地向社会提供电力,电力公司需要准备一套超出社会最大用电容量的发电设备。比如,根据日本《电气事业法》规定:电力公司在设定其总发电容量时,需要预测未来10年左右社会的最大瞬间用电容量,并在此基础上增加8%余度,然后按照这个容量来进行发电设施的投资。

换句话说,电力公司需要按照一年之中仅有几天,当天中仅仅几个小时的最大用电状况来配置发电设备!毋须讳言,在一年四季的大部分时间里,这部分用来预防万一的容量都是闲置的。这必然造成电力公司的过度投资。电力公司自然会将这部分投资计入发电成本,最终这部分成本以电费的形式转嫁给用户,造成社会总成本的增加。

另一方面,随着世界范围环保呼声的增高,利用太阳能和风能等可再生自然资源的呼声越来越强烈。可是,这类资源的一个共同特点,是功率输出非常不稳定、不可控制,属于典型的“靠天吃饭”。这类模式发电比例的增加,会加重电网的波动,严重时会产生电网失步震荡。

为解决这个问题,“智能电网”这一概念被提出。同时因智能电网的实现会降低整个社会的运行成本而被迅速地接受。

根据国家电网中国电力科学研究院对智能电网的定义:以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础),将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的,实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。(以上定义来源于《百度百科》)

电动车与智能电网相结合 解析日产公司的电动汽车入网技术

图 用电动车蓄电池调峰概念图

乘智能电网这一概念的东风,日产迅速改变其电动车战略,一举扩大了电动车的销售量。

三、日产公司独辟蹊径

日产对其电动车的定位是:家庭用蓄电池,偶尔行驶一下。换句话说,就是安装上车轮的蓄电池。

也就是说,日产生产的电动车主要是作为社会所需要的蓄电池而做出贡献。在电动车的整个产品生命周期中(即电动车从制造出来,到电动车无法完成其预定功能而被拆解为止的期间),相对于车辆的运载功能,其蓄电功能更占主要地位。

在这方面,日产不像一家汽车生产厂家,而更接近于苹果、谷歌等电气、网络产品厂家。

从下面的事实也可以看出这一点:日产的电动车LEAF,是24小时联网的!

LEAF随时与日产的数据中心相连,综合考量LEAF的充电需求与公共电网的电力需求,尽可能减少整个网络的能量波动。比如,数据中心根据其所蓄积的用户每天的消费模式和天气预报信息,发出如下指令:“因为明天是晴天,为保证白天能够尽量保存太阳能发电的电能,今天晚上尽量少充电”。这样就可以不浪费太阳能发电的电能。另外,通过网络,日产可以随时掌握车辆的运行状况,对于销售店及时掌握保养服务动态以及调整零部件的库存量等都能带来很大的便利。同时,日产可以根据车辆状态,通过网络及时向用户提供必要的信息,方便用户及时地进行维护保养。

据日本媒体报道:2014年10月16日,日产开始进行旨在检验LEAF与其推出的电力供给系统“LEAF to Home”之间连结性能的实证实验。这项实验是Eneres Co., Ltd.所进行的激励型需求响应(Demand Response)实证事业*的一部分。LEAF to Home可以通过专用的电动车充电站,将电动车LEAF所保存的电力提供给家庭使用。据测算,如果用LEAF提供一般家庭的白天用电,则每月(按照21日计算)可以节省电费4,000日元。

* 所谓激励型需求响应(Demand Response)事业,是Eneres公司受电力公司的委托,根据电力供应状况人为地改变用电方的电力消费模式,以达到削减用电高峰的目的,并在之后向用电方支付代偿的商业模式。

目前,日产在智能电网方面越走越远。

为充分利用“被过度要求冗余容量”的车载蓄电池,日产与日本屈指的大型综合商社——住友商事共同出资成立了4R Energy Corporation。这是一家专营锂离子蓄电池开发、制造和销售的公司。其经营重点是如何利用那些从电动车上“退役”的车载电池。

该公司的名字来源于其业务内容:

●收集整理废旧电池(电池的重复利用:Reuse)

●将残存能力相近的电池组件配对,组成新的电池包(再商品化:Refabricate)

●将车载蓄电池转化成家庭和办公室用的蓄电池进行销售(再销售:Resell)

●对蓄电池本身进行回收(Recycle)。

蓄电池随着使用时间的增加,其性能也逐渐下降。在日本电动车的消费观念中,当电池性能降低到某种程度,则会被消费者淘汰。但是,蓄电池即使从电动车上拆下,并不意味着电池寿命的终结,作为家庭和办公室用的蓄电池还有很大的利用空间。回收并利用这些旧电池,可以充分有效地利用资源。

值得注意的是:由于日产的电动车采用了24小时联网这种方式,所以每台车上的每一个电池单元都有其充放电记录。即每个电池单元的充电次数、每次充放电量、使用过程中的环境温度变化等等都有详细的记录。4R Energy公司利用这些记录,就可以充分掌握收集到的电池的“剩余寿命”,有的放矢地进行旧电池的再商品化。利用这些数据,还可以保证再商品化电池的质量。

4R Energy公司已经开发成功容量为12kWh的家庭用小型蓄电系统,用来应对从日产电动车上替换的旧蓄电池大量涌现的状况。这个容量约为LEAF车载新蓄电池的一半,相当于普通家庭白天使用的电量。同时,因该系统使用的是旧蓄电池,所以整体成本可以降低到竞争力较强的程度。

目前日本市场上家庭用蓄电池的价格行情大约是40-50万日元/kWh。如果按照上述LEAF最低价格376万日元中电池成本占50%,而旧蓄电池的有效容量只有新电池的一半(12kWh,实际上一般车载电池在替换时,有效容量一般为新电池的70-80%)计算,则旧电池改做家庭用蓄电池的单位容量成本大约为16万日元/kWh左右。可以看出即使4R Energy公司有偿收购旧车载蓄电池,其利润空间也还是很大的。

四、结语

将电动车与智能电网相结合。在这种商业模式中,日产采取的是避实就虚的战略。

和汽油动力车、混合动力车以及燃料电池车相比,纯电动车在行驶距离方面是不尽人意的。在这种状况下,日产不以电动车这种新型驱动方式作为卖点,而将车载电池组合进家庭,把电动车本身作为一件家电制品进行宣传。这是一种避其锋芒、剑走偏锋的高级战略。

毕竟对于企业来讲,生存为第一要务。具体地是卖车,还是卖电池并不是最重要的。只要能生存并向前发展,就总会有希望之光在前方闪烁。而能读懂、认清、看明白这层道理,表明日产无愧为身居日本车企顶级三巨头之一的国际化企业。

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