太阳能电动汽车充电站离网运行可行吗？

美国纯电动汽车制造商特斯拉公司最近在中国再次备受关注。据多家媒体报道，该公司首席执行官马斯克4月22日提出，可以在中国建设一个以太阳能为能源、独立于电网、实现24小时不间断充电服务的“超级充电站”。由于它融入了电动汽车和太阳能这两个低碳话题，引起了媒体和公众的关注和兴趣。使用太阳能和储能设备为电动汽车充电的概念并非由马斯克提出，在学术界也并不新颖。已有许多相关研究。然而，根据作者的研究，特斯拉声称可以耗尽电网的充电模式并不能从根本上解决太阳能密度低、不稳定、效率低等缺点带来的不便。它只具有一定的示范作用，根本不能满足电动汽车大规模发展的实际需要。从技术层面来看，笔者认为充电设施，特别是直流快充设施的并网运行，是现阶段实现长期可持续发展的必由之路。

为了验证特斯拉在中国推广的“超级充电站”的可行性，只需对最近交付的上海特斯拉太阳能充电站进行简单估算。据介绍，太阳能组件中充电站的铺设面积约为150平方米，太阳能组件的最高转换率为20.5%。上海市年总照明辐射约为1230kWh/m2，因此年可用照明辐射总量约为1230×80%≈980kWh/m2，而上述特斯拉太阳能充电站的日发电量约为（980×150）÷365×20.5%≈83kWh。因此，即使不考虑太阳能电池组件在使用寿命内光电转换效率逐年下降的影响，以及作为光伏电源必须具有的储能损失，离网太阳能充电站只能在极其理想的一天内为一辆特斯拉Model S充电85千瓦时，或者为两辆该型号的汽车充电30%至80%。显然很难满足大型电动汽车的充电需求，因此我们必须寻求电网的帮助。

此外，太阳能充电站的发电量明显受到天气的影响。一朵云的经过将减少发电量，雾霾天气将大大减少发电量。更不用说南部地区频繁连续的雨天可能会导致停电。一个更简单的问题，我晚上应该做什么？为了实现其宣传的24小时不间断快速充电服务的效果，特斯拉提议为其太阳能充电站建造储能装置，以按时间序列存储和分配太阳能。然而，即使不考虑储能装置的高成本，在充电站增加储能装置也只能储存太阳能，不能将其混淆和轻率地误解为增加接收和转换的太阳能的总能量。特斯拉公司展示的太阳能充电站的实际供电能力没有变化，显然不足以满足电动汽车充电的实际需求。因此，特斯拉公司建设的离网太阳能充电站是不可行的，并网运营以提供电网支持是确保长期发展的必然选择。

事实上，早在2013年6月，在美国特斯拉公司官网的论坛上，就有用户质疑其“超级充电站”能否满足所有电力需求。计算结果表明，如果世界上所有的汽车都被电动汽车取代，即使在总面积为3.8×1011平方米的全球屋顶上安装光伏发电设备，也只能满足十分之一的需求。此外，据外媒报道，即使在可再生能源和电动汽车推广力度最大的德国，环境部提出的电动汽车的电能消耗应完全由太阳能、风能等可再生能源提供的环保理论遭到了经济技术部专家的驳斥，认为这是不可能的……

受到相应限制。因此，特斯拉提出建立一个独立于电网的“超级充电站”充电网络，其目的可能是通过清洁能源的概念寻求更多支持。

事实上，从相关报道中可以看出，特斯拉电动汽车在中国的交付总量约为数十辆，充电需求几乎可以忽略不计。因此，所谓的离网太阳能充电在展示和推广其产品方面具有更大的作用。在电动汽车规模发展的趋势下，参照目前每天加油车从数百辆到数千辆不等的常规汽车加油站规模，这种脱离电网、仅依靠太阳能的“超级充电站”模式显然无法满足充电需求。据媒体报道，特斯拉计划建设的“超级充电网络”尚未涉及国内规划的细节。马斯克的目标能否实现还有待观察。然而，仅仅通过增加离网运营的“超级充电站”数量来满足未来大型电动汽车的充电需求显然是不可行的，而并网运营和寻求电网支持是发展的必由之路。

（作者为东南大学电气工程学院院长）美国纯电动汽车制造商特斯拉公司近日在中国再次备受关注。据多家媒体报道，该公司首席执行官马斯克4月22日提出，可以在中国建设一个以太阳能为能源、独立于电网、实现24小时不间断充电服务的“超级充电站”。由于它融入了电动汽车和太阳能这两个低碳话题，引起了媒体和公众的关注和兴趣。使用太阳能和储能设备为电动汽车充电的概念并非由马斯克提出，在学术界也并不新颖。已有许多相关研究。然而，根据作者的研究，特斯拉声称可以耗尽电网的充电模式并不能从根本上解决太阳能密度低、不稳定、效率低等缺点带来的不便。它只具有一定的示范作用，根本不能满足电动汽车大规模发展的实际需要。从技术层面来看，笔者认为充电设施，特别是直流快充设施的并网运行，是现阶段实现长期可持续发展的必由之路。

为了验证特斯拉在中国推广的“超级充电站”的可行性，只需对最近交付的上海特斯拉太阳能充电站进行简单估算。据介绍，太阳能组件中充电站的铺设面积约为150平方米，太阳能组件的最高转换率为20.5%。上海市年总照明辐射约为1230kWh/m2，因此年可用照明辐射总量约为1230×80%≈980kWh/m2，而上述特斯拉太阳能充电站的日发电量约为（980×150）÷365×20.5%≈83kWh。因此，即使不考虑太阳能电池组件在使用寿命内光电转换效率逐年下降的影响，以及作为光伏电源必须具有的储能损失，离网太阳能充电站只能在极其理想的一天内为一辆特斯拉Model S充电85千瓦时，或者为两辆该型号的汽车充电30%至80%。显然很难满足大型电动汽车的充电需求，因此我们必须寻求电网的帮助。

此外，太阳能充电站的发电量明显受到天气的影响。一朵云的经过将减少发电量，雾霾天气将大大减少发电量。更不用说南部地区频繁连续的雨天可能会导致停电。一个更简单的问题，我晚上应该做什么？为了实现其宣传的24小时不间断快速充电服务的效果，特斯拉提议为其太阳能充电站建造储能装置，以按时间序列存储和分配太阳能。然而，即使不考虑储能装置的高成本，在充电站增加储能装置也只能储存太阳能，这是不可能的……

被错误地和轻率地误解为增加接收和转换的太阳能的总能量。特斯拉公司展示的太阳能充电站的实际供电能力没有变化，显然不足以满足电动汽车充电的实际需求。因此，特斯拉公司建设的离网太阳能充电站是不可行的，并网运营以提供电网支持是确保长期发展的必然选择。

事实上，早在2013年6月，在美国特斯拉公司官网的论坛上，就有用户质疑其“超级充电站”能否满足所有电力需求。计算结果表明，如果世界上所有的汽车都被电动汽车取代，即使在总面积为3.8×1011平方米的全球屋顶上安装光伏发电设备，也只能满足十分之一的需求。此外，据外媒报道，即使在可再生能源和电动汽车推广力度最大的德国，环境部提出的电动汽车的电能消耗应完全由太阳能和风能等可再生能源提供的环保理论遭到了经济技术部专家的驳斥，认为不能对此进行严格限制。因此，特斯拉提出建立一个独立于电网的“超级充电站”充电网络，其目的可能是通过清洁能源的概念寻求更多支持。

事实上，从相关报道中可以看出，特斯拉电动汽车在中国的交付总量约为数十辆，充电需求几乎可以忽略不计。因此，所谓的离网太阳能充电在展示和推广其产品方面具有更大的作用。在电动汽车规模发展的趋势下，参照目前每天加油车从数百辆到数千辆不等的常规汽车加油站规模，这种脱离电网、仅依靠太阳能的“超级充电站”模式显然无法满足充电需求。据媒体报道，特斯拉计划建设的“超级充电网络”尚未涉及国内规划的细节。马斯克的目标能否实现还有待观察。然而，仅仅通过增加离网运营的“超级充电站”数量来满足未来大型电动汽车的充电需求显然是不可行的，而并网运营和寻求电网支持是发展的必由之路。

（作者是东南大学电气工程学院院长。）

标签：特斯拉东南理念Model S

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