隨著新能源汽車的快速發(fā)展和能源系統(tǒng)的清潔轉(zhuǎn)型,車網(wǎng)互動(dòng)(Vehicle-Grid Integration,VGI)逐漸成為能源領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新路徑。車網(wǎng)互動(dòng)的概念源自雙向充放電(V2G)技術(shù),通過新能源汽車與電網(wǎng)之間的能量交換,提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與靈活性。早期車網(wǎng)互動(dòng)主要進(jìn)行小規(guī)模試點(diǎn)項(xiàng)目,側(cè)重于驗(yàn)證技術(shù)可行性和探索商業(yè)模式。隨著新能源大規(guī)模接入,VGI的地位愈加重要,從理論研究逐步邁向?qū)嶋H應(yīng)用。
2024年8月,國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布了《推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)規(guī)?;瘧?yīng)用試點(diǎn)工作通知》,進(jìn)一步明確了新能源汽車與電網(wǎng)深度融合的方向?!锻ㄖ芬?,按照“創(chuàng)新引導(dǎo)、先行先試”的原則,全面推廣新能源汽車有序充電,擴(kuò)大雙V2G項(xiàng)目規(guī)模,豐富車網(wǎng)互動(dòng)應(yīng)用場景,以城市為主體完善規(guī)?;⒖沙掷m(xù)的車網(wǎng)互動(dòng)政策機(jī)制,以V2G項(xiàng)目為主體探索技術(shù)先進(jìn)、模式清晰、可復(fù)制推廣的商業(yè)模式,力爭以市場化機(jī)制引導(dǎo)車網(wǎng)互動(dòng)規(guī)?;l(fā)展,并對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、市場機(jī)制和試點(diǎn)城市作出具體要求。
車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)取得顯著進(jìn)展
近年來,隨著新能源汽車保有量快速增長,車網(wǎng)互動(dòng)成為提升電網(wǎng)智能化水平、消納高比例新能源的重要手段。
全球范圍內(nèi),車網(wǎng)互動(dòng)的推廣和應(yīng)用已取得顯著進(jìn)展。美國加州電網(wǎng)公司與新能源汽車制造商、充電樁運(yùn)營商合作,成功實(shí)施了多個(gè)V2G項(xiàng)目,顯著提升了電網(wǎng)的靈活性和新能源利用率。丹麥作為全球首個(gè)開展V2G商用項(xiàng)目的國家,通過與新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營商合作,成功將新能源汽車融入電網(wǎng)的能源調(diào)度系統(tǒng),提升了電網(wǎng)的穩(wěn)定性;并且,通過新能源汽車向電網(wǎng)反送能量的方式,助力平衡新能源發(fā)電的波動(dòng)。英國也在V2G領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,通過與車企合作開展多項(xiàng)試點(diǎn)項(xiàng)目,推動(dòng)新能源汽車與電網(wǎng)高效協(xié)作,驗(yàn)證了新能源汽車在峰值用電時(shí)段作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的可行性。日本的新能源汽車快速充電器協(xié)會(huì)協(xié)議為實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)奠定了標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ),推動(dòng)了雙向充放電技術(shù)的廣泛應(yīng)用。
我國上海、天津等城市率先開展了車網(wǎng)互動(dòng)試點(diǎn)項(xiàng)目,積極探索智能充電樁的建設(shè)與應(yīng)用,初步驗(yàn)證了V2G的商業(yè)模式和儲(chǔ)能潛力。在標(biāo)準(zhǔn)層面,日前國網(wǎng)上海電力牽頭制定了新能源汽車有序充電國家標(biāo)準(zhǔn)——《新能源汽車有序充電系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)行技術(shù)導(dǎo)則》。
當(dāng)前,車網(wǎng)互動(dòng)的主要方式包括有序充電和雙向充放電。有序充電方式通過調(diào)控充電時(shí)段及充電功率,來平衡電力負(fù)荷,優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。交直流充電樁均可實(shí)現(xiàn)此功能,總體看來實(shí)現(xiàn)難度較大。目前,全國安裝的交流有序充電樁合計(jì)超過3萬臺(tái),直流充電樁可通過簡單程序升級(jí)實(shí)現(xiàn)有序充電。
V2G方式允許新能源汽車在非使用期間將電能回饋至電網(wǎng),成為分布式儲(chǔ)能資源,用于削峰填谷、平衡電網(wǎng)波動(dòng),但只能采用直流充電樁實(shí)現(xiàn),實(shí)現(xiàn)難度較大,需要車端和樁端開發(fā)并通信,目前國內(nèi)裝機(jī)功率達(dá)3萬千瓦(據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì))。
7月11日,全國最大規(guī)模的車網(wǎng)互動(dòng)示范區(qū)江蘇無錫車網(wǎng)互動(dòng)示范區(qū)正式商用,一期工程配置了59臺(tái)60千瓦V2G直流充電樁。當(dāng)日上午,50多輛不同品牌的新能源汽車對電網(wǎng)進(jìn)行放電,總放電量達(dá)3150千瓦時(shí)。今年夏天,浙江共有3.3萬個(gè)公共充電樁以虛擬電廠形式助力電網(wǎng)移峰錯(cuò)峰,公交充電樁、V2G充電樁、私人充電樁等各類充電設(shè)施集中參與車網(wǎng)互動(dòng)。8月5日至8日,浙江車網(wǎng)互動(dòng)累計(jì)響應(yīng)電量163萬千瓦時(shí),實(shí)現(xiàn)最大削峰負(fù)荷11.53萬千瓦。
規(guī)?;茝V面臨四大挑戰(zhàn)
從國內(nèi)實(shí)踐來看,車網(wǎng)互動(dòng)在推廣過程中依然面臨以下四方面的挑戰(zhàn):
——基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)缺失,規(guī)?;苿?dòng)存在技術(shù)難題。當(dāng)前,車網(wǎng)互動(dòng)的基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化水平較低,特別是在新能源汽車與充電樁互動(dòng)方面缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議,阻礙了車網(wǎng)互動(dòng)的試點(diǎn)和效果。各類新能源汽車與充電樁存在技術(shù)不兼容問題,難以實(shí)現(xiàn)無縫對接與能量交互。此外,V2G技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)難以保障不同品牌電動(dòng)車與充電樁系統(tǒng)協(xié)同工作,進(jìn)而限制了車網(wǎng)互動(dòng)的規(guī)?;茝V。
——商業(yè)模式不清晰,車主與充電樁運(yùn)營商參與度低。車網(wǎng)互動(dòng)的商業(yè)模式尚未形成明確的盈利路徑,導(dǎo)致車主和充電樁運(yùn)營商參與度較低。車主擔(dān)心V2G會(huì)影響電池壽命,現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)激勵(lì)不足,無法提供顯著回報(bào)。而充電樁運(yùn)營商難以通過互動(dòng)獲得穩(wěn)定收益,高額的設(shè)備維護(hù)和升級(jí)成本進(jìn)一步削弱了他們的參與意愿。此外,缺乏明確的“買單方”使得收益支付機(jī)制不穩(wěn)定,增加了整體系統(tǒng)的收益不確定性,成為推廣的瓶頸。
——由于存在諸多不確定性,各方的參與積極性有待提高。盡管電網(wǎng)企業(yè)積極推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng),但車主、新能源汽車制造商和充電樁運(yùn)營商的參與度仍較低。有序充電可能會(huì)降低用戶充電體驗(yàn),充電運(yùn)營商對獲利的預(yù)期低,而V2G技術(shù)推進(jìn)更為困難。車主和新能源汽車制造商均擔(dān)心V2G會(huì)加速電池老化并增加質(zhì)保成本。新能源汽車制造商還需要進(jìn)行汽車硬件和軟件升級(jí),生產(chǎn)成本上升,回報(bào)路徑不明確,從而對投入研發(fā)存在觀望心態(tài)。充電運(yùn)營商面臨盈利模式不清晰、回報(bào)周期較長的挑戰(zhàn),且需高成本升級(jí)充電樁,短期內(nèi)難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。這些不確定性削弱了他們參與的動(dòng)力,制約了車網(wǎng)互動(dòng)生態(tài)體系的完善與推廣。
——全國車網(wǎng)互動(dòng)體系尚未建立,地域發(fā)展差異顯著。目前,尚未形成全國統(tǒng)一的車網(wǎng)互動(dòng)體系,各地的需求響應(yīng)和虛擬電廠實(shí)踐缺乏統(tǒng)一規(guī)范和協(xié)調(diào)機(jī)制。車輛的移動(dòng)性也加劇了車主面臨的技術(shù)和規(guī)則差異,增加了車主學(xué)習(xí)成本和使用難度,阻礙了跨區(qū)域推廣與用戶體驗(yàn)的一致性。
提升響應(yīng)與能效是方向
實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動(dòng)的規(guī)?;瘧?yīng)用并提升其響應(yīng)能力與能效管理,需采取以下措施:
加快研究及產(chǎn)品開發(fā)。加快制定車樁雙向標(biāo)準(zhǔn)、充電樁與電網(wǎng)之間的雙向標(biāo)準(zhǔn),以及車(樁)與互動(dòng)平臺(tái)的通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn),解決技術(shù)不兼容和協(xié)議不統(tǒng)一的問題。同時(shí),推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)智能硬件、軟件平臺(tái)及V2G技術(shù)的開發(fā),為未來提供更穩(wěn)固的技術(shù)基礎(chǔ)。
加快車網(wǎng)互動(dòng)試點(diǎn),并擴(kuò)大規(guī)模。根據(jù)《推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)規(guī)模化應(yīng)用試點(diǎn)工作通知》,車網(wǎng)互動(dòng)試點(diǎn)將在全國逐步推進(jìn),各省需結(jié)合新能源汽車發(fā)展和電網(wǎng)需求,探索雙向充放電(V2G)技術(shù)。在現(xiàn)有試點(diǎn)基礎(chǔ)上,加快進(jìn)程,將車網(wǎng)互動(dòng)融入新能源汽車、充電樁和電網(wǎng)的日常運(yùn)營中。試點(diǎn)將通過實(shí)際場景驗(yàn)證技術(shù)可行性,探索有效商業(yè)模式,提煉可推廣經(jīng)驗(yàn)。參與地區(qū)需執(zhí)行峰谷分時(shí)電價(jià)政策,推廣有序充電和V2G項(xiàng)目,確保年度放電功率達(dá)到500千瓦,年放電量不低于10萬千瓦時(shí),特別是在東部高需求省份。試點(diǎn)結(jié)果將為全國推廣奠定基礎(chǔ),并推動(dòng)相關(guān)政策的形成。
推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)形成省、國家級(jí)行動(dòng)方案?!锻ㄖ窂?qiáng)調(diào)車網(wǎng)互動(dòng)需在省、國家層面形成統(tǒng)一行動(dòng)方案,要求選取不少于5個(gè)發(fā)展基礎(chǔ)好、政策力度大、帶動(dòng)效應(yīng)強(qiáng)的城市及不少于50個(gè)V2G項(xiàng)目列入本次試點(diǎn)范圍。各省應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和新能源汽車保有量,制定本地化的車網(wǎng)互動(dòng)計(jì)劃,推動(dòng)智能充電和V2G技術(shù)的落地。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的長三角、珠三角和京津冀地區(qū)可適當(dāng)增加試點(diǎn)城市,鼓勵(lì)企業(yè)通過市場機(jī)制參與,形成可復(fù)制的商業(yè)模式。國家層面需統(tǒng)籌規(guī)劃,推動(dòng)全面普及車網(wǎng)互動(dòng)體系,出臺(tái)支持政策,鼓勵(lì)新能源汽車制造商、充電樁運(yùn)營商和電網(wǎng)公司共同參與。通過省、國家協(xié)同行動(dòng),確保車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)的順利推廣,形成統(tǒng)一、高效的互動(dòng)體系。
推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)國際化。在技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上,積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制定與推廣,打造國際級(jí)成果。通過參與國際合作和交流,推動(dòng)車網(wǎng)互動(dòng)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用,分享成功經(jīng)驗(yàn),推動(dòng)智能電網(wǎng)與新能源的全球化發(fā)展。
在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中,車網(wǎng)互動(dòng)的重要性日益凸顯。多方研究顯示,到2030年,我國新能源汽車保有量將達(dá)到1億輛,占所有所有車輛總數(shù)的35%。未來,新能源汽車將通過車網(wǎng)互動(dòng)技術(shù)為電網(wǎng)提供綠色電力,作為移動(dòng)的分布式儲(chǔ)能資源,新能源汽車能夠有效緩解電力供需波動(dòng)。到2035年,新能源汽車參與車網(wǎng)互動(dòng)可為電網(wǎng)提供超過20億千瓦的調(diào)節(jié)能力(按新能源汽車保有量1.5億~1.7億輛,1億輛參與車網(wǎng)互動(dòng),單車儲(chǔ)電量20千瓦計(jì)算),進(jìn)一步優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行,助力新能源消納。
未來,車網(wǎng)互動(dòng)將成為推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)和新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。預(yù)計(jì)到2040年,基于車網(wǎng)互動(dòng)的新能源汽車、智能電網(wǎng)生態(tài)體系將形成一個(gè)閉環(huán)的高效協(xié)同系統(tǒng)。三者有機(jī)融合除了可以提升電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力,還將進(jìn)一步提升電網(wǎng)韌性、魯棒性,有望將能源綜合利用效率提升20%,為能源轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)的支撐。