北京西城区的一处V2G示范站,共有9台V2G双向充放电桩。正午时分,示范站停满了车,有的选择充电,有的选择放电。埃安车主李先生趁着午休过来查看车辆放电情况,他告诉记者:“系统可以自动设置充放电,插上充电枪后就不用管了,非常方便。放电的费用可以用作充电,我已经很久没花钱充电了,不仅如此,还有一定余额。”
记者了解到,在该V2G示范站,充电时段分高峰时段、平时段和谷时段,不同阶段执行不同的充电价格。车辆在谷时段(22:00-次日7:00)可享受0.3349元/千瓦时的充电电价;在放电时段(10:00-15:00,18:00-21:00)放电,可获得0.7-1.3元/千瓦时的收益,两相对比,价差在0.4元-1元不等。不只能挣钱,车辆的安全使用也能兼顾。李先生说,连接充电枪之后,系统会在不同时段自动安全充/放电,并兼顾车辆20%-95%的电量状态,确保车辆的用电需求和安全。
近日,国家发展改革委、国家能源局联合发布《新型电力系统建设“十五五”规划》(以下简称《规划》)。按照《规划》,2030年初,新型电网系统将支撑超过1.1亿辆电动汽车出行,这对电网的安全运行提出极大考验。如何让新能源汽车成为电网的“充电宝”,促进电网安全有序运行,是新能源汽车发展过程中必须要考虑的问题,车网互动(V2G)被认为是新型电力系统的重要组成部分。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高日前指出,车网互动将成为现有配电网在风光占比不断增加的情况下,解决充电容量的关键路径。

电动汽车渗透率不断攀升
电力系统呼唤车网互动
数据显示,截至今年6月底,我国电动汽车保有量已接近5000万辆。预计到2030年,电动汽车保有量将达到1.1亿-1.6亿辆,2040年进一步增至3亿-4亿辆。如此高的保有量给电网带来很大冲击。欧阳明高表示,电动汽车保有量大幅增长,必然推动充电行为从无序充电走向有序充电,并进一步走向车网互动。一方面,高功率充电设施快速增加,大量车辆在相近时段集中充电,会给城市电网带来巨大压力;另一方面,分散在城市中的车载电池也可成为规模庞大的储能资源,通过车网互动技术在用电低谷充电、用电高峰反向放电到电网。
按照《规划》,2030年初,将初步建成安全可靠、绿色低碳、坚强韧性、智能灵活的新型电网,实现28亿千瓦以上新能源高水平消纳,支撑超过1.1亿辆电动汽车出行,因此《规划》强调了车网互动的重要性,并明确到2030年,车网互动聚合可调充电规模目标从2025年的1000万千瓦提升至5000万千瓦,增幅达400%。《规划》同时提出,推进车网互动核心技术攻关,加快构建技术标准和管理体系。全面推广智能有序充电,有序扩大车网互动规模化应用范围。完善充电桩峰谷分时电价机制,建立健全放电上网价格形成机制,引导车网互动资源参与系统调节和市场交易。
中国电力企业联合会常务副理事长杨昆判断,“十五五”时期,我国电力需求仍将保持刚性增长,年均新增用电量预计将达到6000亿千瓦时,相当于每年新增一个中等经济体量国家的用电水平,电力安全供应面临新挑战。其中,新能源汽车的用电安全是重要组成部分,车网互动要在新型电力系统中发挥重要力量,助推电网安全运行。
中国电动汽车充电基础设施促进联盟产业研究部主任李康同样认为,未来交通与能源产业融合发展将进一步深化,公交、重卡、物流等新能源汽车大规模集中接入电网容易冲击配网,需要通过车网互动对负荷进行管控。随着国家持续鼓励车网互动规模化推广应用,未来,车网互动将进一步提升试点、示范规模。
过去几年,我国积极推动车网互动试点,首批试点覆盖9座城市、32个项目,希望通过试点协同推进核心技术攻关,加快建立标准体系,同时优化配套电价和市场机制,全面执行充电峰谷分时电价等。欧阳明高表示,车网互动已经纳入国家战略,规模化示范工程也已启动。目前,车网互动应用大致可以分为“点”上的园区场景、“线”上的交通场景和“面”上的建筑场景3类场景。
对于车网互动未来能发挥多大作用,欧阳明高用一组数据进行了说明,他说,随着电动汽车保有量增长,车载电池的总容量也将迅速上升。保守估计,2030年中国将有1亿辆电动汽车,车载电池总容量达到65亿千瓦时;到2050年,按3.5亿辆计算,车载电池总容量将达到250亿千瓦时。当前中国每天的用电量约为250亿-280亿千瓦时,这意味着在应急情况下,届时全部车载电池储存的电量大致可以满足全国一天的用电需求。
作为交通与能源融合的关键技术,在政策支持下,车网互动正处于从试点走向规模化商用的黄金窗口期。中国汽车工业协会副秘书长杨中平表示,国内新能源汽车保有量与补能网络已形成完整产业基础,车网互动迎来规模化商业落地关键期,国家多项政策持续支持V2G、虚拟电厂等模式发展,为车网互动的发展注入动力。
欧阳明高判断,今后5年仍将是车网互动产业的启动期。到2030年,按照5000万千瓦的互动功率和2小时的储能时长计算,车网互动的储能容量约为1亿千瓦时。同期,固定式电化学储能容量可能达到20亿千瓦时,中短时储能需求约为36亿千瓦时,其余需求则主要由抽水蓄能等方式满足。2035年将是一个关键节点。届时,车网互动储能容量可能增至6亿千瓦时,固定式电化学储能容量约为34亿千瓦时,中短时储能需求约为54亿千瓦时。2035年以后,车网互动规模将迅速上升。到2040年,随着固定式储能增速放缓,车网互动储能容量可能超过40亿千瓦时。
从消费者的角度来看,车网互动快速发展的前提,在于通过车网互动,把电动汽车变成了具有资产价值的产品,不再仅仅是消费品。欧阳明高说,目前,车用磷酸铁锂电池容量衰减至70%前,一般可以完成约3000次满充满放循环,日历寿命为10-15年。按单次续驶500公里计算,500次循环即可满足一般家用轿车10-15年的使用需求,总行驶里程最高可达25万公里,按照单车电池包容量70千瓦时计算,仍有约2500次循环富余。车载电池可利用剩余循环次数参与储能和电力交易,也就是所谓的“炒电”,全生命周期内的累计交易电量可接近15万千瓦时。可以预见,随着车网互动网点的逐步铺开、技术的日益成熟,会有越来越多的消费者加入其中。
尽管前景广阔,但要真正实现车网互动的大规模落地,仍需跨越标准体系、用户顾虑、商业模式、产业协同四道核心关卡。杨中平强调,标准不统一、数据互通不足、成熟商业模式缺失、跨行业协同不足等问题制约着车网互动的规模化发展。要解决这些问题,需要车企、电网、运营商与政府多方协同,将电动汽车从“负荷”转化为“资产”,探索电网稳、企业利、车主赚的多赢发展。
李康强调,首先要继续扩大试点、示范规模,通过示范项目发现问题、总结经验、验证技术可行性;其次,要通过财政补贴引导电动汽车用户主动参与电网互动,逐步完善标准体系;最后,探索电动汽车消纳清洁能源,参与碳减排、碳交易的商业模式。
值得关注的是,很多车主担心参与车网互动,频繁地充放电会影响新能源汽车的寿命和运行安全。随着技术的提升,这一顾虑已不是问题。欧阳明高表示,车网互动如果采用双向脉冲,可以使锂的分布更均匀,抑制析锂,从而改善快充的特性。双向脉冲还可以加热电池,改善其低温性能。如果将电池工作的倍率、脉冲频率和周期控制在适当范围内,车网互动不仅不会加速电池衰减,在一定程度上还可以起到保护电池的作用。“目前电池拥有循环寿命和日历寿命。电池的循环寿命通常有较大富余,日历寿命往往是不够的。现在电动汽车在充满电后长时间停放,这是对电池日历寿命最不好的一种状态;在车网互动模式下,电池可能更多地保持在半电状态,反而有利于延长日历寿命。”他说。
记者 | 王金玉
编辑 | 孙焕玉
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