车网互动(Vehicle to Grid,简称V2G),指将新能源汽车作为一种用户侧可调负荷资源,根据电力系统运行需要,通过充电设施或车辆智能调整充放电功率和时间,与电网进行能量和信息互动。
车网互动主要包括智能有序充电、双向充放电等形式:
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智能有序充电:指通过智能化手段调整新能源汽车充电时间和充电功率,辅以价格调节机制,实现削峰填谷。
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双向充放电:指将新能源汽车作为“储能”设施,通过充放电桩实现负荷低谷时充电、负荷高峰时向电网放电,是车网互动的更深层次应用。
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车网互动相关政策
关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见
2024年1月4日,国家发展改革委等部门发布了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》(下简称《实施意见》),明确了车网互动的发展目标:
到2025年,我国车网互动技术标准体系初步建成,充电峰谷电价机制全面实施并持续优化,市场机制建设取得重要进展,加大力度开展车网互动试点示范,力争参与试点示范的城市2025年全年充电电量60%以上集中在低谷时段、私人充电桩充电电量80%以上集中在低谷时段,新能源汽车作为移动式电化学储能资源的潜力通过试点示范得到初步验证。
到2030年,我国车网互动技术标准体系基本建成,市场机制更加完善,车网互动实现规模化应用,智能有序充电全面推广,新能源汽车成为电化学储能体系的重要组成部分,力争为电力系统提供千万千瓦级的双向灵活性调节能力。
根据《实施意见》,国家能源局将牵头开展车网互动试点示范工作。初步在长三角、珠三角、京津冀鲁、川渝等条件相对成熟的地区开展车网互动规模化试点示范,力争2025年底前建成5个以上示范城市以及50个以上双向充放电示范项目。支持示范城市和示范项目积极开展商业合作和服务模式创新,形成可复制、可推广的建设经验。
关于促进汽车消费的若干措施
2023年7月20日,国家发展改革委、商务部等部门发布《关于促进汽车消费的若干措施》:
引导用户广泛参与智能有序充电和车网互动,鼓励开展新能源汽车与电网互动应用试点示范工作。
关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见
2023年6月19日,国务院办公厅发布《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》:
提升车网双向互动能力。大力推广应用智能充电基础设施,新建充电基础设施原则上应采用智能设施,推动既有充电基础设施智能化改造。积极推动配电网智能化改造,强化对电动汽车充放电行为的调控能力。充分发挥新能源汽车在电化学储能体系中的重要作用,加强电动汽车与电网能量互动,提高电网调峰调频、安全应急等响应能力,推动车联网、车网互动、源网荷储一体化、光储充换一体站等试点示范。
关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见
2022年1月,国家发展改革委、国家能源局等十部门联合印发《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》:
加速推进车网互动试验测试与标准化体系建设,积极推进试点示范,探索新能源汽车参与电力现货市场的实施路径,研究完善新能源汽车消费和储放绿色电力的交易和调度机制,探索单位和园区内部充电设施开展“光储充放”一体化试点应用。同时指出各地发展改革、能源部门要引导居民参与智能有序充电,加快开展智能有序充电示范小区建设,逐步提高智能有序充电桩建设比例,鼓励将智能有序充电纳入充电桩和新能源汽车产品功能范围,加快形成行业统一标准。
新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)
2020年10月,国务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,提出:
推动新能源汽车与能源融合发展。加强新能源汽车与电网(V2G)能量互动。加强高循环寿命动力电池技术攻关,推动小功率直流化技术应用。鼓励地方开展V2G示范应用,统筹新能源汽车充放电、电力调度需求,综合运用峰谷电价、新能源汽车充电优惠等政策,实现新能源汽车与电网能量高效互动,降低新能源汽车用电成本,提高电网调峰调频、安全应急等响应能力。
2023年3月2日,全国首份《车网互动规模化应用与发展白皮书》在深圳发布。
该白皮书由南方电网深圳供电局与中电联电动交通与储能分会、北京交通大学、武汉蔚来能源等20家产学研用单位共同编制,系统阐述了规模化车网互动的需求与动力、参与主体的差异诉求、供需关系与盈利模式、规模化车网互动的主要瓶颈以及规模化车网互动的协同发展。
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车网互动的必要性
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无序充电将给电网运行带来巨大压力
据据公安部统计,截至2023年底,全国新能源汽车保有量达2041万辆。中国科学院院士欧阳明高预测,到2030年,中国在新能源汽车保有量会达到1亿辆。大量新能源汽车规模化无序充电将使电网的负荷曲线峰谷差率扩大,给电网运行带来巨大压力;另一方面会造成局部配网台区重过载,增加电网建设投资,降低运行的可靠性和安全性。因此,推动车网互动势在必行。
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车网互动能够促进清洁能源消纳,减少弃风弃光
2024年4月22日,国家能源局发布的数据显示:截至3月底,全国累计太阳能发电装机容量约6.6亿千瓦,同比增长55%;风电装机容量约4.6亿千瓦,同比增长21.5%。我国风电太阳能发电装机容量继2023年连续突破8亿、9亿、10亿千瓦后,日前再次突破11亿千瓦。预计到2030年,新能源发电装机规模将超过煤电成为第一大电源,弃风、弃光以及电力系统稳定性问题将更加突出,新能源汽车有序、受控充电,能够有效促进电动汽车消纳清洁能源,减少弃风弃光。
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车网互动示范城市/项目
目前,国内多地已经开始推广车网互动。
资料来源:《车网互动规模化应用与发展白皮书2023》
深圳
近日,深圳开展全国最大规模车网互动应用,全市1473辆新能源汽车通过“有序充电”“反向放电”响应电网削峰需求。其中1420辆车参与“有序充电”,即将目标车主从5月15日13:30-14:30引导至当日15:00-16:00进行错峰充电,可享受错峰充电每度电减免0.8元的优惠;53辆车参与在5月15日13:30-14:30“反向放电”,放电速度20度/小时,可获取每度电4元的收益。
晚上充1度电大概花5至6毛钱,参加这次活动,放20度电的情况下,预计可拿到60多元的收益。
电动汽车“反向放电”给电网,10辆、20辆或许不能形成聚沙成塔效应,但成千上万辆车一起时就会起到非常重要的作用。截至今年4月底,深圳新能源汽车保有量约100万辆,市面上蔚来、广汽等车企部分车型已具备反向放电功能。如果100万辆新能源汽车全部具备反向放电功能,车载电池的储能潜力可达5000万千瓦时,最大可控负荷将超300万千瓦,相当于约5台中型燃煤发电机组连续1小时-2小时的发电量。
目前,深圳已建成充电设施33万个,车网互动示范站137座,可调节电力超40万千瓦。
图源:南网电动
无锡
2023年8月23日,在江苏无锡供电公司车网互动验证中心,大规模V2G(汽车到电网)反向充电试验完成。
试验当天,50台新能源汽车先后驶入车位并接好充电枪,随后经过V2G充电桩安全检测,确认具备反向送电条件。试验人员通过后台发出指令,操作50台新能源汽车同时向电网反向送电。此次试验用时30分钟,试验人员全程在线监测反向充电功率和上级电源负荷曲线。数据显示,50台新能源汽车的反向送电功率接近2000千瓦,送出的电量接入市级虚拟电厂平台可满足133户居民一天的日常用电。
场站设计了一套分时段积分模式,车主接入V2G充电桩向电网放电,“卖电”产生的收益并不直接结算成现金,而是累积成积分,每一个积分可在无锡国网“e充电”平台兑换3度电的充电权益。每天11时至13时放电每度可累积0.3积分,8时至11时、17时至22时放电每度1.5积分,13时至17时放电每度1积分,22时至次日8时放电每度0.5积分。也就是说,理想状态下,车主在谷时充的每1度电,若在8时至11时、17时至22时放电给电网,可累积1.5积分兑换成4.5度电的充电权益。
来源:国网无锡供电公司、无锡日报
合肥
2024年1月11日,在位于合肥始信路的国家电网滨湖智慧能源服务站内,工作人员利用V2G双向充放电桩,完成新能源汽车和电网之间能量互动,首次实现新能源车向电网反向充电功能。
合肥供电公司是安徽省首个V2G试点示范应用单位之一,该公司对国内首个“多站融合”示范站——滨湖智慧能源服务站进行再升级,在站内新设立3台20千瓦V2G双向充电桩。
“以一辆电池容量为100千瓦时的新能源汽车为例,未来相关政策支持情况下,如车主将其中50千瓦时电卖给电网,按照峰、谷时段之间每千瓦时最大0.9元差价计算,每次将获利30元以上,进一步降低车辆使用成本。”合肥供电公司营销部主任董晓天说。
来源:合肥日报
04
车网互动现状与难题
车网互动得以推动并实现的根本,是要让各方参与主体的核心诉求得以实现。
对于电动汽车车主,参与车网互动可以提供额外的收益,如放电优惠,降低汽车用电成本。
对于电网而言,车网互动起到削峰填谷的效果,有助于缓解电网压力,优化能源结构,提升可再生能源的利用率。
对于充换电运营商而言,目前不盈利是行业现状,仅个别头部企业实现持续盈利。通过拓展车网互动增值服务能力,可丰富盈利模式,增强市场竞争力。
当前车网互动仍面临着以下现状与问题:
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电池寿命
电动汽车用户普遍关注动力电池寿命。由于双向充放电类型的车网互动可能会降低动力电池的使用寿命,影响电动汽车的续驶里程,在双向充放电商业模式尚不成熟的情况下,电动汽车用户参与此类互动的意愿还不强烈。
而有序充电类型的车网互动对动力电池寿命无明显影响,在充电成本因素考量下,电动汽车用户参与此类互动较为积极。
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激励有限
当前,新能源消纳成本主要由发电企业和电网企业承担,通过电力市场传导至终端用户的激励有限,电力市场交易价格还难以驱动大规模电动汽车用户参与互动。
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车辆尚未全面具备双向充放电功能
用户参与双向充放电类型车网互动,需要车辆具备双向充放电功能。部分整车企业已成功研制支持双向充放电的车型,并应用于多种场景。比亚迪、广汽、长城等车企已推出10余款V2G车型,同步开展了动力电池充放电效率、参与V2G寿命分析等技术研究。蔚来所有车型均支持车网互动,同时积极试点V2G业务。
不过双向充放电工况可能导致动力电池容量衰减,该影响尚未在电池质保条款中予以明确,因此提供双向充放电功能将对车辆售后服务产生影响。目前,多数整车企业对双向充放电类型的车网互动发展持观望态度。
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V2G充电桩改造意愿不强
现有的大部分存量换电站和充电桩都无法满足能源数字化、智能化发展要求,需要对现有设施进行全面改造和智能化升级。同时,供电网络端的配电设施也需要进行相应改造,这些存量设施改造费用较大,由于缺乏相关政策支持,部分企业改造意愿不强。
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标准规范有待完善
车网互动技术涉及多个领域,标准化的技术体系可以确保不同设备之间的互操作性,车网互动的实施需要依赖一整套完善的技术标准体系,包括充放电设备的技术标准、通信协议和功率调节等。
目前,由中国电工技术学会提出的团体标准T/CES 250-2023《电动汽车可调节负荷调控潜力评估技术导则》、T/CES 206-2023《车网互动型虚拟电厂负荷聚合调控技术要求》已编制完成。
由国网信息通信产业集团有限公司、国网智慧车联网技术有限公司、国网天津市电力公司、天津大学、清华大学、中国电力科学研究院有限公司等单位起草的标准《车网互动充放电设施信息安全防护技术规范》已完成征求意见稿,现向社会公开征求意见。
各地虽然已进行不少车网互动小规模的试点和验证,但大多是根据各自的应用需求确定相应的产品标准,还缺乏统一的技术标准。
END
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