隨著新能源汽車的快速發(fā)展和能源系統(tǒng)的清潔轉型,車網(wǎng)互動(Vehicle-Grid Integration,VGI)逐漸成為能源領域的重要創(chuàng)新路徑。車網(wǎng)互動的概念源自雙向充放電(V2G)技術,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)互動主要進行小規(guī)模試點項目,側重于驗證技術可行性和探索商業(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實際應用。
2024年8月,國家發(fā)展改革委等部門發(fā)布了《推動車網(wǎng)互動規(guī)?;瘧迷圏c工作通知》,進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、先行先試”的原則,全面推廣新能源汽車有序充電,擴大雙V2G項目規(guī)模,豐富車網(wǎng)互動應用場景,以城市為主體完善規(guī)?;?、可持續(xù)的車網(wǎng)互動政策機制,以V2G項目為主體探索技術先進、模式清晰、可復制推廣的商業(yè)模式,力爭以市場化機制引導車網(wǎng)互動規(guī)?;l(fā)展,并對技術標準、市場機制和試點城市作出具體要求。
車網(wǎng)互動技術取得顯著進展
近年來,隨著新能源汽車保有量快速增長,車網(wǎng)互動成為提升電網(wǎng)智能化水平、消納高比例新能源的重要手段。
全球范圍內,車網(wǎng)互動的推廣和應用已取得顯著進展。美國加州電網(wǎng)公司與新能源汽車制造商、充電樁運營商合作,成功實施了多個V2G項目,顯著提升了電網(wǎng)的靈活性和新能源利用率。丹麥作為全球首個開展V2G商用項目的國家,通過與新能源汽車和充電基礎設施運營商合作,成功將新能源汽車融入電網(wǎng)的能源調度系統(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。英國也在V2G領域取得重要進展,通過與車企合作開展多項試點項目,推動新能源汽車與電網(wǎng)高效協(xié)作,驗證了新能源汽車在峰值用電時段作為儲能系統(tǒng)的可行性。日本的新能源汽車快速充電器協(xié)會協(xié)議為實現(xiàn)車網(wǎng)互動奠定了標準化基礎,推動了雙向充放電技術的廣泛應用。
我國上海、天津等城市率先開展了車網(wǎng)互動試點項目,積極探索智能充電樁的建設與應用,初步驗證了V2G的商業(yè)模式和儲能潛力。在標準層面,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準——《新能源汽車有序充電系統(tǒng)建設運行技術導則》。
當前,車網(wǎng)互動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控充電時段及充電功率,來平衡電力負荷,優(yōu)化電網(wǎng)運行。交直流充電樁均可實現(xiàn)此功能,總體看來實現(xiàn)難度較大。目前,全國安裝的交流有序充電樁合計超過3萬臺,直流充電樁可通過簡單程序升級實現(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),成為分布式儲能資源,用于削峰填谷、平衡電網(wǎng)波動,但只能采用直流充電樁實現(xiàn),實現(xiàn)難度較大,需要車端和樁端開發(fā)并通信,目前國內裝機功率達3萬千瓦(據(jù)筆者不完全統(tǒng)計)。
7月11日,全國最大規(guī)模的車網(wǎng)互動示范區(qū)江蘇無錫車網(wǎng)互動示范區(qū)正式商用,一期工程配置了59臺60千瓦V2G直流充電樁。當日上午,50多輛不同品牌的新能源汽車對電網(wǎng)進行放電,總放電量達3150千瓦時。今年夏天,浙江共有3.3萬個公共充電樁以虛擬電廠形式助力電網(wǎng)移峰錯峰,公交充電樁、V2G充電樁、私人充電樁等各類充電設施集中參與車網(wǎng)互動。8月5日至8日,浙江車網(wǎng)互動累計響應電量163萬千瓦時,實現(xiàn)最大削峰負荷11.53萬千瓦。
規(guī)?;茝V面臨四大挑戰(zhàn)
從國內實踐來看,車網(wǎng)互動在推廣過程中依然面臨以下四方面的挑戰(zhàn):
——基礎設施標準缺失,規(guī)?;苿哟嬖诩夹g難題。當前,車網(wǎng)互動的基礎設施標準化水平較低,特別是在新能源汽車與充電樁互動方面缺乏統(tǒng)一標準和協(xié)議,阻礙了車網(wǎng)互動的試點和效果。各類新能源汽車與充電樁存在技術不兼容問題,難以實現(xiàn)無縫對接與能量交互。此外,V2G技術的標準難以保障不同品牌電動車與充電樁系統(tǒng)協(xié)同工作,進而限制了車網(wǎng)互動的規(guī)?;茝V。
——商業(yè)模式不清晰,車主與充電樁運營商參與度低。車網(wǎng)互動的商業(yè)模式尚未形成明確的盈利路徑,導致車主和充電樁運營商參與度較低。車主擔心V2G會影響電池壽命,現(xiàn)有經(jīng)濟激勵不足,無法提供顯著回報。而充電樁運營商難以通過互動獲得穩(wěn)定收益,高額的設備維護和升級成本進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)積極推動車網(wǎng)互動,但車主、新能源汽車制造商和充電樁運營商的參與度仍較低。有序充電可能會降低用戶充電體驗,充電運營商對獲利的預期低,而V2G技術推進更為困難。車主和新能源汽車制造商均擔心V2G會加速電池老化并增加質保成本。新能源汽車制造商還需要進行汽車硬件和軟件升級,生產成本上升,回報路徑不明確,從而對投入研發(fā)存在觀望心態(tài)。充電運營商面臨盈利模式不清晰、回報周期較長的挑戰(zhàn),且需高成本升級充電樁,短期內難以實現(xiàn)經(jīng)濟效益。這些不確定性削弱了他們參與的動力,制約了車網(wǎng)互動生態(tài)體系的完善與推廣。
——全國車網(wǎng)互動體系尚未建立,地域發(fā)展差異顯著。目前,尚未形成全國統(tǒng)一的車網(wǎng)互動體系,各地的需求響應和虛擬電廠實踐缺乏統(tǒng)一規(guī)范和協(xié)調機制。車輛的移動性也加劇了車主面臨的技術和規(guī)則差異,增加了車主學習成本和使用難度,阻礙了跨區(qū)域推廣與用戶體驗的一致性。
提升響應與能效是方向
實現(xiàn)車網(wǎng)互動的規(guī)?;瘧貌⑻嵘漤憫芰εc能效管理,需采取以下措施:
加快研究及產品開發(fā)。加快制定車樁雙向標準、充電樁與電網(wǎng)之間的雙向標準,以及車(樁)與互動平臺的通信協(xié)議與標準,解決技術不兼容和協(xié)議不統(tǒng)一的問題。同時,推動車網(wǎng)互動智能硬件、軟件平臺及V2G技術的開發(fā),為未來提供更穩(wěn)固的技術基礎。
加快車網(wǎng)互動試點,并擴大規(guī)模。根據(jù)《推動車網(wǎng)互動規(guī)?;瘧迷圏c工作通知》,車網(wǎng)互動試點將在全國逐步推進,各省需結合新能源汽車發(fā)展和電網(wǎng)需求,探索雙向充放電(V2G)技術。在現(xiàn)有試點基礎上,加快進程,將車網(wǎng)互動融入新能源汽車、充電樁和電網(wǎng)的日常運營中。試點將通過實際場景驗證技術可行性,探索有效商業(yè)模式,提煉可推廣經(jīng)驗。參與地區(qū)需執(zhí)行峰谷分時電價政策,推廣有序充電和V2G項目,確保年度放電功率達到500千瓦,年放電量不低于10萬千瓦時,特別是在東部高需求省份。試點結果將為全國推廣奠定基礎,并推動相關政策的形成。
推動車網(wǎng)互動形成省、國家級行動方案?!锻ㄖ窂娬{車網(wǎng)互動需在省、國家層面形成統(tǒng)一行動方案,要求選取不少于5個發(fā)展基礎好、政策力度大、帶動效應強的城市及不少于50個V2G項目列入本次試點范圍。各省應根據(jù)電網(wǎng)結構和新能源汽車保有量,制定本地化的車網(wǎng)互動計劃,推動智能充電和V2G技術的落地。經(jīng)濟發(fā)達的長三角、珠三角和京津冀地區(qū)可適當增加試點城市,鼓勵企業(yè)通過市場機制參與,形成可復制的商業(yè)模式。國家層面需統(tǒng)籌規(guī)劃,推動全面普及車網(wǎng)互動體系,出臺支持政策,鼓勵新能源汽車制造商、充電樁運營商和電網(wǎng)公司共同參與。通過省、國家協(xié)同行動,確保車網(wǎng)互動技術的順利推廣,形成統(tǒng)一、高效的互動體系。
推動車網(wǎng)互動國際化。在技術成熟的基礎上,積極參與國際標準制定與推廣,打造國際級成果。通過參與國際合作和交流,推動車網(wǎng)互動在全球范圍內的應用,分享成功經(jīng)驗,推動智能電網(wǎng)與新能源的全球化發(fā)展。
在實現(xiàn)“雙碳”目標的過程中,車網(wǎng)互動的重要性日益凸顯。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)互動技術為電網(wǎng)提供綠色電力,作為移動的分布式儲能資源,新能源汽車能夠有效緩解電力供需波動。到2035年,新能源汽車參與車網(wǎng)互動可為電網(wǎng)提供超過20億千瓦的調節(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,單車儲電量20千瓦計算),進一步優(yōu)化電網(wǎng)運行,助力新能源消納。
未來,車網(wǎng)互動將成為推動低碳經(jīng)濟和新型電力系統(tǒng)發(fā)展的關鍵驅動力。預計到2040年,基于車網(wǎng)互動的新能源汽車、智能電網(wǎng)生態(tài)體系將形成一個閉環(huán)的高效協(xié)同系統(tǒng)。三者有機融合除了可以提升電網(wǎng)調節(jié)能力,還將進一步提升電網(wǎng)韌性、魯棒性,有望將能源綜合利用效率提升20%,為能源轉型提供堅實的支撐。