如何让光伏发电，赋能电动汽车？
撰文 / 张 鸥
编辑 / 涂彦平
设计 / 师玉超
来源 / Solar Builder Magazine 作者：Chris Crowell
“太阳能的价值”对于人类来说是永恒的、需要持续探索的课题。近几年，电动车的崛起成了又一个对太阳能价值极具影响力的驱动因素。
光伏发电系统，简称光伏，也称为PV系统或太阳能系统，是一种通过光伏提供可用太阳能的电力系统。出于多种显而易见的因素，如环保和现代化进步理念，光伏用户和电动车客户其实有很大的重叠，例如，美国加州大约30%-40%拥有电动车的人同时在使用太阳能电池板。
“根据我们的内部调查，拥有太阳能的客户中有很大比例对电动车也感兴趣，反之亦然。”美国领先的太阳能电池板供应商Sunrun公司产品和战略发展高级副总裁尼克·斯莫伍德（Nick Smallwood）说。
美国的纯电动汽车总量仍然很低，市场占有率只有2%左右。未来五年，美国的纯电动汽车销售预计将每年增长40%以上；全球能源咨询公司Wood Mackenzie预计，到2030年，渗透率将达到23%；而其他一些机构则预测到2050年，美国将有1亿辆纯电动汽车上路。
太阳能在电动汽车时代的重要性
首先，这1亿辆车的大部分充电工作（大约80%）将在家中进行。
这是显而易见的。这些车主也随即将成为太阳能供电的最佳定向消费群。
“电动汽车是进入太阳能和其他可持续技术的一个很好的过渡。”电动汽车充电和能源管理解决方案供应商Wallbox的北美总经理道格拉斯·阿尔法罗（Douglas Alfaro）说，“当越来越多的人开始用太阳能为电动汽车充电时，太阳能的价值也会随即增加。”
其次，电动车使家庭用电及电费增长很多，每年额外产生约4000千瓦时的电力消耗。
斯莫伍德说：“购买电动车的人和对太阳能感兴趣的人虽然有很大的重叠，但部分电动车的购买者可能对接下来家庭电力的升级和更高额的账单没有心理准备。”
据太阳能公司SolarReviews调查显示，拥有家用太阳能的电动车主每年为汽车充电的费用低至200美元。如果用太阳能为电动车充电25年，预估可以节省16250美元的费用。
最后，双向充电桩的出现。使用电动汽车电池作为家庭电池的备份，为家庭供电提供了弹性附加价值。
1平方米太阳能电池板每年能够为电动汽车提供至少1000公里续航里程所需的电量
太阳能价格上升
由于供应成本上升，3月中旬，特斯拉在一周内两次提高其车辆价格。现在，该公司其他业务部门之一也面临着成本上升的压力——它正在提高其太阳能电池板的安装价格。
根据太阳能产业协会的数据，全美太阳能价格上涨了18%，2021年太阳能屋顶安装成本自2014年以来首次出现整体上涨。
特斯拉在2020年拥有太阳能屋顶行业的最低价格，价位为1.96美元/瓦，但门户网站Electrek最近的一份报告显示，随着时间的推移，太阳能发电装置成本提高，特斯拉太阳能在加州的定价现在是2.31美元/瓦。
由于供应链问题，该公司也推迟了一些太阳能屋顶安装工作。
特斯拉报告2021年第四季度的太阳能部署为85兆瓦，较上一年同比下降1%；但整个2021财政年度部署量为345兆瓦，同比增长68%。
提升使用率
电动汽车配有1级充电桩，与任何插座都适配，适合涓流充电和紧急情况。但车主们都不会只依赖1级充电桩。2级充电桩允许过夜充电，它们的电压为240伏，相当于一个电烘干机。
因此，在购买的时候，电动车客户需要另外配置充电桩，而且很可能需要找专门的工作人员对它进行升级。
阿尔法罗说：“作为家庭电气化的一部分，最无预警的支出之一是安装，它可能是充电硬件本身价格的两倍。这为同时捆绑光伏、储能或电动车升级提供了充分的理由。同时安装太阳能和电动汽车充电桩的另一个好处是，你将获得更大的规模经济。如果你已经投资安装了其中一个，甚至已经对电力系统进行了升级，那么将它们捆绑在一起便可以减少长期投资。”
对于企业来说，这也是开展重复业务的好机会。通常情况下，一个太阳能客户要增加大约3千瓦的太阳能来抵消电动车的负荷。
SunPower公司的首席产品官内特·科尔曼（Nate Coleman）表示：“很多时候，房主第一次使用太阳能，但没有使用存储设备，现在他们都开始重新考虑自己的系统，使用存储并扩大光伏发电规模，为未来的电气化做准备。如果他们未来计划购买电动车，企业可以将未来的能源使用纳入最初的太阳能设计中，而不必在之后重新更改系统规模。”
潜伏中的双向充电
福特F150皮卡在燃油车时代一直是美国最畅销的汽车，因此，电动版本的F150 Lightning也毫无意外成为全美最受期待的电动车。令人振奋的消息是，它将实现双向充电。Sunrun正与福特合作开发双向充电桩的逆变器部分。
福特公司正在推广该电动车的家庭电池备份功能，并在最近表示，为了满足客户高需求，到2023年中期，F150 Lightning产能将翻倍，达到每年15万辆。
F150 Lightning的买家会自动收到80安培的Ford Charge Station Pro产品，家庭集成系统可以通过Sunrun购买。福特智能后备电源能够储存131千瓦时能量，并提供高达9.6千瓦的电力（有可能为家庭提供长达3天的全部电力，如果与太阳能电力搭配，则长达10天）。
客户可以直接了解充电桩的安装、双向充电站的能力，当然还有太阳能电池板和电池在这中间的角色。
最近，大众汽车发布了电动版本面包车ID.Buzz，同样配备了双向充电功能；美国太平洋天然气和电力公司（PG&E）也分别与宝马和通用展开了相关合作。
电力负载管理系统
伴随着电动车使用率的逐步提升，家庭住宅的电力基础设施也需要调整，这同样是太阳能安装商的一个大好机会。
假设最终大部分家庭都开始购置1-2辆电动车，电力负载管理（通过独立的全家庭负载管理系统或集成在2级电动车充电桩中的功能）也会变得尤其重要。
2021年8月，美国德克萨斯州一家研究中心Pecan Street发布报告《解决电气化的障碍》，其中写道：“2级电动汽车充电桩的充电功率可达19千瓦。如果一个家庭安装了两个或更多充电桩，它们可以连接到一个负载管理系统，当两个充电桩同时充电时，该系统可以节制电流，以保持低于电路负载的最大输出，电路的额定功率可以达到自动负载管理系统所允许的最大值。”
“这不仅仅是在电路层面管理负载的技术解决方案，它还提供了用户友好的客户洞察力。”斯莫伍德表示，“如果出现停电，在停电期间，你能够看到你的家庭使用状况如何，你甚至可以决定哪些电路由电池支持。”
配电板升级的必要性
一旦真的走向全电力家庭，仅电力负荷管理依旧不够。上述来自Pecan Street的分析估计，在美国，多达4800万户家庭在完全电气化之前可能需要首先升级家里的配电板。
这不仅仅是房子过于老旧的问题。太阳能门户网站Solar Builder估计，今天正在建造的新房子中，有一半以上的配电板同样无法达到使用需求。
研究人员建议更新建筑和能源法规，要求所有新建筑的电板电流至少为200安培。加州能源法规是第一个要求在新住宅和装修中使用200安培电板的法规，作为其太阳能准备的一部分。
电源管理公司伊顿公司已经在100个家庭进行了一年多的“家庭即电网”试点研究。该公司正在通过其新的智能断路器收集能源使用的数据点，并利用这些电力数据建立新的算法来更好地管理未来的电气化家庭。
研究中拥有电动车的房主显示，电动车占其整体电力使用量的40%。
伊顿公司的詹妮弗·普劳斯基那（Jennifer Ploskina）说，“如果我们能在应用程序中提供调度，说明每天什么时候给汽车充电，还有什么东西不会在那个时候开启，我们可以进行设置。这就是我们做试点的原因——了解人们的喜好和习惯。”
适应家庭电动车充电/全电力家庭的旅程才刚刚开始，为了最大限度地发挥太阳能的价值，安装人员应该现在就开始调整系统并引导客户去做。
科尔曼说：“这是一个更
在一线工作的安装人员也时常注意到家庭以外电网基础设施的缺陷，客户有时会因此不得不放弃升级或更换配电板。
“当我们面对客户时，我们会清晰明了地告诉他们，有哪些是他们需要做的。有时，电网基础设施太过时了，客户需要花费的成本会超过他们的心理预期。”科尔曼指出，“随着时间推移，这样的状况只会更加频繁地发生。因此，为了全力向电气化迈进，电网基础设施的升级必须要重视。”