車輛全面電動化造成的電網壓力(#1樓 整理更新)

大凡解決問題之前必須先認清問題.
說原文章亂算的朋友, 請麻煩指出哪裡亂算?
有些朋友連 "功率", "電量" 都分不清的在亂算, 或是文章看都不看制式反應的, 甚至等而下之人身攻擊的, 就先不理會.
有些基本電學我就不再解釋~
例如為什麼 "3分鐘充100度電=需功率 2MW" 之類的~
<=== 我本來以為有人會糾結在 "為什麼須要達到3分鐘充100度電的服務能力?"

"油車燒1升油約=電車充2度電" 有疑問的朋友可以請教這兩種車都有實務經驗的朋友.

. 首先, 我相信, 目的位(慢)充, 如果真可以普及 (請記得, 一個好幾萬, 不管誰出錢, 你至少須要2個),
當然可以解決平常時段相當部分的問題, 畢竟, 車輛/加油站設施, 等等, 大部分的時間都是閒置的,
位(慢)充, 不必全力充, 也可以滿足民眾相當大部分的需求.
但是如本樓討論的 "尖峰時段" 呢?
"尖峰時段" 是因為油車的問題是只有 (高速公路休息站的) 加油站可以加嗎?
電車沒有 "某些同樣的特殊場合, 只有快充站可以充, 而且同時間一群人擠到快充站來" 的這個問題嗎? 位充可以解決 "尖峰時段" 的問題嗎?
以核一廠機組計算, 一部核能機組就是只能同時快充(相當於油車加油的能力) 300 輛車.
如果用更久時間充, 電量充更少 % 數, 當然可以充更多輛,
充電服務能力不如現行加油的能力, 意思不就是 "尖峰時段" 要排更多次, 排更長的隊, 要解決就需要更多充電設施嗎?
結果算出來就是 "須要相當於現行加油的能力", "快充直接接電網是不可行的".
這在第一篇都討論過了.


按照目前官方統計, 如果台灣全國改用電車, "平均" 約增加台灣全國用電的 8% (只算機車則是約接近 1%)
(歐盟環保署的研究報告是約占歐洲用電 10%).
(我們來稍微驗算一下這 8%.
平均每輛車每年走 9000km, 全台有約800萬輛車, 如果充每度電 "平均" 可以走 5km,
那全年全國車輛行駛約須耗電 150億度, 全國全年用電約2200億度,
所以占約 8%, 這數字是大致符合不太離譜的.)

那些把電車扯到能源政策, 空汙 PM2.5 的,
算排汙的話, 照 "大致" 的平均數字, 以 PM 來說, 車輛排汙占30%, 電力業占10% (有朋友談煉油業, 先暫不算, 算下去油車更慘~),
也就是排汙 "大致" 會減少(油車) 30%, 但增加(電車) 10% x 8% = 0.8%.
所以亂扯 "改用電車增加空汙 PM2.5, 沒有比用油車環保" 的謠言就不要再來亂~

. 全面改用電車, 電夠用嗎?
只要 "適當設計安排", 是夠用的.
現在有人聲稱電不夠用是說 "發電功率/負載" (例如 3500萬 kW) 可能不夠, 不是 "電量" (例如6億度) 不夠.
請把 "功率" 和 "電量" 先搞清楚.
電車充電又不必 "隨時要充", 所以煩惱 "發電功率" 的問題, 這是在夏天最熱用電最尖峰時段不要充就可以解決的問題.
(幸運的是, 剛好 "用電尖峰" 和 "充電尖峰" 不是同時).
那 "尖峰" 以外, 其他 "平時" "平均" 電夠用嗎?
台灣全國 "平均" 每天用電約 6億度, 車用 8% 占約 5千萬度,
(車輛用電不像民生用電有熱季之分, 所以用全年每日平均用電量計算即可)
前面有朋友說, 尖峰 3500萬 kW, 離峰 2500萬 kW,
就算只用離/尖峰差額的一半 500萬 kW, 也 "平均" 只須要充 10 小時
不必時時滿載, 就可以滿足全國車輛的用電須求.
所以說, 只要 "適當設計安排", 全國改用電車, "平均" 算來, 電是夠用的, 不必再蓋電廠.
前面有人主張 "看來電動車在台灣的數量上限大約是100萬輛",
這個說法只適用在大家都擠在同時充電. 應該說 "電動車在台灣的數量上限大約 '同時用 10kW 充 100萬輛'",
而 "平均" 的世界是 "不是'每'輛車'每天'都須要'同時' 用 10kW充電", 因為 "平均" 每輛車每天只用約6度電 (設計安排整合的好的話, 大家是錯開充電的, 甚至車子可以對電網放電平衡).

例如真實運作的例子, 分散/充電/整合電網 (車電池對電網充放電)
也可以解決許多電網 "平均" "平衡" 的問題.
這篇介紹現在已經有運行的
https://thinkprogress.org/just-how-cheap-will-electric-car-charging-be-in-2030-1c737773cde3/
<=== 有心人看了這篇和裡面的連結應該會覺得電車的未來一片光明~
同時也會發現, 世界已經是這樣, 我們國家到底在幹嘛~

但是我們生活在真實世界, 不是 "平均" 世界.
"平均" 每輛車每天走30km, 花 6度電; 問題是, 在真實世界, 有時候車子一天會走超過 30km, 甚至超過500km 超過一桶油,
更有些時候有很多車集中在同一天會超過 30km, 甚至集中在同一天同時花超過一桶油 (會遇到 "一個核能機組" 的問題),
而這些時候的前一天晚上, 會有超過 100 萬輛車須要同時都使用10kW x 10小時慢充也不是不可能 (會遇到 "尖/離峰負載差只有1000萬kW" 的問題).
(例如, 高公局春節連假新聞稿
https://udn.com/news/story/7241/2983114
全國登記在案的 81% 的車子, 也就是6百多萬輛, 都擠上高速公路)
這些都是如果全面使用電車的未來等著一定會發生的問題.
"適當設計安排" "某種裝置" 本來就是本樓一開始提出希望討論的核心議題.


有朋友提到 "超級電容" 大概是類似方向的概念, 其實這已經講了好幾年.
目前 "超級電容" 比鋰電 能量密度還低 (鋰電反而在這方面進展跑的還比較快, 現在已經有 鋰電儲能的太陽/風電電廠了),
也不太可能達成 2MW x 3分鐘 的放電要求. (類似相機閃光燈裡慢充快放的 IGBT 要用什麼等級的? 目前存在嗎?)
而且這種裝置應該算是 "嫌惡設施" 吧~

前面有朋友說3年內就會有這種設施,
雖然我覺得3年後應該電車還不會那麼多, 還用不上這種東西,
那只能等著看了.
『解決問題之前必須先認清問題』
大家大概看了一頭霧水,只知道數字有問題卻不知該從何開始釐清
所以先讓我解釋一下這弔詭的數字怎麼來的
我想樓主的觀念是認為千瓦小時為1度電,要壓縮到3分鐘內完成,所以其概念是60分鐘除以3等於20的比例
然後推論對於一台電動車需要在3分鐘充100度電,就是這20倍電量
這樣就得到那個2000kW=2MW的數字
然後再繼續後續的推論電網必須承受這個尖峰狀態....
我只能說供電的概念不是這樣極端的考量峰值需求乘上去,不然備載容量大概要設計幾百幾千%了

其他留給別人開導啦〜
-- Done.

souta0829 wrote:
先不提樓主亂算的問...(恕刪)
先不提樓主亂算的問題了,
超級充電站不會是永遠都用最大功率在充電的,它是可以即時調節的...
而目前台灣的TESLA根本不多,會同時間充電的車主數量又更少,
對電網來說,這種分散式的充電時間,更能夠平衡電網負載。
而且大部分TESLA車主應該都是在自己家充電比較多,超充是長途旅行或應急時使用的。
無法對電動車敞開心胸的人,就會一直幻想造謠來打壓電動車,但趨勢是無法阻擋的...

三年前,Gogoro剛開始開賣就有人在幻想換電站會讓電網負擔不了...
三年後,Gogoro運作中的換電站都即將達到六百站了,每日平均電池交換量達到46,396顆,
有聽過台電在說電網負擔不了?有聽過因為這樣而跳電的?
即使最近尖峰的時段,台電都還是有6%的備轉容量。
事實上Gogoro的智慧交換站不是時時刻刻都在充電的,是會排程時間的,
人家也會算尖峰電費和離峰電費好嗎?那都是成本...

抗拒電動車的人總是散佈一些莫名其妙的謠言,但事實越來越明顯,趨勢也越來越明顯...
看看Gogoro的銷售量,看看美國TESLA的銷售量,當有一個更好、更棒的科技可以使用時,
為何還會想要去用舊的科技?

另外再提一個事實,高雄、雲林為何空汙比北部嚴重?因為他們車輛數比北部多?
答案很明顯,來自中油煉油廠和台塑六輕,為了要煉給油車燒的油,高度耗能、高度污染的工廠。
你可以去問問看高雄、雲林人,看他們覺得空汙是誰造成的?


塞的好大力喔
不過很爽
高公局春節連假新聞稿說 (見我在本樓發的 #41),
全國有 81% 登錄的車輛, 也就是 600多萬輛車擠上高速公路.
也許不是擠在同一天, 但同一天有200萬輛上路或更多也是合理的.

如果理想中的快充站有某種儲電平衡的功能,
它在前一天晚上先用電網的電對全國快充站儲電,
例如用 1000萬kW(全國尖/離峰差的全力) 儲 10 小時,
也就是儲 1億度.
如果在第2天的尖峰對每輛車快充服務 100度.
那全國只能夠服務快充 1億度 / 100度 = 100萬輛次,
也就是說上路的車只有一半或更少可以使用快充服務, 如果每輛車里程在全台是平均分布的話, 這可能是夠的.
(如果有人說不須要充滿只充一部分, 那就可能要多排多充幾次, 結果是一樣的;
更何況, 人性是, 排那麼久的隊, 你一定會要求充滿的, 因為你不想再多排一次)

後面一個問題我認為是更嚴重的, 而且和前一個問題很可能是伴隨發生的:
前一天晚上的全國民眾目的位(慢)充.
如果第2天有200萬輛車要上高速公路出遠門,
前一晚須要慢充 200萬輛 x 10kW,
也就是 2000萬kW,
問題是這遠超過尖/離峰負載差, 也就是遠超過全台灣發電電廠負載能力了,
而我認為如果全台灣要靠加蓋電廠再增加 1000萬kW 解決問題的話, 顯然是不切實際的 (備載容量超過 25%??? 說笑嗎~).
所以目地位(慢)充也必須有某種裝置可以連續儲存好幾天的尖/離峰負載差電力,
例如先儲存更前一天晚上的 1000萬kW(全國尖/離峰差的全力) 儲 10 小時,
再加上當天晚上電網的 1000萬kW(全國尖/離峰差的全力),
才可能(慢)充 200萬輛 x 10kW.


bartholomew.simpson wrote:
高公局春節連假新聞...(恕刪)

這要假設每部車的電池都是空的, 這不實際, 打個5折會比較趨近現實

bartholomew.simpson wrote:
高公局春節連假新聞...(恕刪)


數學上乍看是OK,但推論上卻是遠遠脫離現實的。

以你的假設 兩百萬台電動車(基本上十五年內台灣也不可能到達這種規模,這段時間電網也會繼續成長。),
假設每一台容量都有100kWh (這基本上就是不可能,i3純電版的電池才多大?)
然後連假前一天,這兩百萬台都選擇在白天搞成電量0%,然後晚上十點才一起開始充電???
我常常周末出遠門,但我會盡可能在周間就保持高電量(至少也有50%),這樣我隨時都可以出發。

基本上只要執政者不要一直推出腦殘的能源政策,比如說用離岸風力當基載,或用愛發電等等,
電動車的普及其實對電網的健全度是會有正面的影響。
也不要再說那種三分鐘充100度電要多少MW的事情,目前世界上沒有任何車輛的電池能夠承受這種充電功率,
全世界投注在電池科技上的研發金額是非常高的,鋰電池問世已經那麼多年了,
目前量產實用上表現最好的就是特斯拉的電池,充電功率也只能在短暫時間內的超過100kW。
沒有廠商與電動車主,會為了把充滿電的時間短縮到三分鐘,而去承擔對電池造成永久傷害的風險。

一堆不可能與不存在的假設加在一起,等於根本就不會發生的事,這樣會對全島電網造成壓力與問題???

johnking49 wrote:
這要假設每部車的電池都是空的, 這不實際, 打個5折會比較趨近現實

stuart33:
...兩百萬台電動車...
假設每一台容量都有100kWh...
然後連假前一天,這兩百萬台都選擇在白天搞成電量0%,然後晚上十點才一起開始充電???
我常常周末出遠門,但我會盡可能在周間就保持高電量(至少也有50%),這樣我隨時都可以出發。

請注意我們供電能力的限制是 "功率", 不要一直搞混了~
就算你保持高電量,
空電池和半滿的電池充電,
通常用的電功率大致是一樣的,
也就是說對電網的負載大致是一樣的 (例如 10kW, 空電池充也是 10kW, 半滿電池充也是 10kW),
還是說, 有目的位(慢)充半滿的電池會用一半功率充?
差在充電時間: 充5小時, 或充10小時, 但我們的限制是 "功率"(kW, 這沒的打折), 不是 "電量"(度).
有人出遠門前會不充嗎? 就算保持高電量, 大家還是會同時充.
過年就算天天出門塞車
也不會天天加油
過年期間大多數工廠都休息
工廠耗的電剛好拿來充車子...
只是超充應該是真的不夠用
超充夠的話M3基本版就夠用了
stuart33 wrote:
數學上乍看是OK,但推論上卻是遠遠脫離現實的。
...沒有廠商與電動車主,會為了把充滿電的時間短縮到三分鐘,而去承擔對電池造成永久傷害的風險。
...
一堆不可能與不存在的假設加在一起,等於根本就不會發生的事,這樣會對全島電網造成壓力與問題???
(恕刪)

我知道許多人會有和你一樣的問題,
我在前面幾篇文章中也再三的用更淺顯的說法解釋.
如果油車加油能做到相當於 2MW x 3分鐘,
而且多年來實務上最尖峰時段高速公路休息站加油站還會大排長龍, 民眾怨聲載道,
那電車如果做不到同等級服務, 體驗就會變的更差, 民眾更不能接受.

現在電池和快充設施的技術等級根本不可能做到 2MW x 3分鐘,
好吧~ 為了你我再更淺顯實際舉個例好了,
假如電池和快充設施可以做到..
充 25 度, 花 15 分鐘 x 100kW.
你等排隊以前油車時代是前面排的每輛車 3 分鐘充50升油, 現在每個人都要花 15 分鐘充相當於12升油,
你會等的更久,
你只充 25 度, 只能跑不到 100km (你沒有里程焦慮, 你真敢跑100km 才再充下一次?), 所以你可能開不到一小時內須要趕緊再找下一站快充再排一次,
請記得人多的時候每個人都跟你一樣,
你等每個人等更久, 有更多人排隊, 還要排更多次隊.
如果你懷念想回到以前油車加油站還會大排長龍, 民眾怨聲載道的時代,
那你須要 x4 倍(100度/25度) x5 倍(15分/3分) 的快充設施數量,
也就是 x20 倍數量的 100kW 快充站, 那不是剛好還是 2MW 嗎?

數學沒問題, 為什麼推論會有問題?
樓上說了, 這種日子都是假日, 工廠停工的, 不用擔心這種事, 到時候自然有智慧電網去解決
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