车网互动｜让电动汽车从消费品转变为智慧能源终端

据公安部统计，截至2022年底，全国新能源汽车保有量已达1310万辆。清华大学欧阳明高院士团队预测，2040年我国新能源汽车保有量约到3亿辆，车载电池的储能容量将超200亿kWh，与目前中国每天消费总电量相当。新能源汽车对电网的功率支撑能力可达30亿kW，相当于2040年全国电网非化石装机功率的一半。届时，电动汽车的无序充电会对电力系统带来极大冲击，但通过有序充电（V1G）和车网互动 (Vehicle to Grid，V2G)技术，海量灵活可调度的电动汽车将会成为优质储能资源，借助V2G桩实现电动汽车的双向充放电，让能量从用电低谷流向用电高峰，为电网安全稳定运行以及为新能源消纳提供保障。   

有序充电和V2G对电网功率需求的改善  

（来源：英国CENEX，Commercial Viability of V2G: Project Sciurus White Paper）    

2020年11月国务院发布的《新能源汽车产业发展规划》（2021—2035年）中明确提出“强新能源汽车与电网（V2G）能量互动”。此后国家发改委、能源局等单位陆续出台《“十四五”现代能源体系规划》、《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》、《“十四五”可再生能源发展规划》等政策，就如何推进车网互动技术创新与试点示范、如何引导居民有序充电、鼓励“光储充放”多功能综合一体站建设、能量双向流动等给出实施意见和规划，各省也就智能有序充电、光储充放等示范项目提出了相应设备或运营补贴，我国车网互动建设已成为重点。

车网互动的历史最早可追溯至20世纪90年代。1995年由美国落基山研究所的首席科学家Amory Lovins首先提出V2G的基本概念，并于1997年被美国特拉华大学的Kempton团队进一步完善。直到2012年，美国特拉华大学的eV2gSM开始了V2G的产业化探索。至此，全球相继开始了对V2G技术的示范应用和项目运营，该技术在电网削峰填谷、需求响应、调频辅助等方面的作用也逐步得到验证。  

我国对V2G技术的研究起步较晚，近年来，随着全球对新能源行业的关注，我国出台了一些列相关政策，并提及研究、发展V2G技术，开展车网互动示范项目，随即由电网牵头的多个V2G试点示范项目在全国多个省市得到全面铺开。截止目前，北京、上海、天津、深圳、福州、常州等十几个城市展开了车网互动V2G项目试点示范，并取得良好成效，我国车网互动领域的产业化得以快速发展。 

车网互动是指将电动汽车作为一种灵活可调度的移动储能单元，与电网进行能量和信息的互动。通俗来说，就是电动汽车停车时候，通过V2G桩与电网连接，利用车的动力电池闲置的储能，为电网削峰填谷。电价高峰时，由汽车向电网放电；电价低谷时，汽车进入充电模式，实现提高新能源消纳、辅助电网峰谷调节，同时利用峰谷电价差，赚取收益。   

而广义的车网互动除了峰谷调节，还可实现电网的频率调节、旋转备用等。

发电与负荷的波动性平衡决定了电网频率，随着发电侧的随机性与无序性会加大电网的波动，通过V2G可调节电动汽车充放电功率，可使电网频率维持在稳定的区间，提高电能质量。同时，V2G唤醒了电动汽车的储能潜力，弥补了电力系统灵活性资源不足的制约，为电网提供了海量的灵活备用容量，保障电网安全稳定供电。

根据国网研究院预测，电动汽车无序充电将导致2030年全国的峰值负荷增加153亿千瓦。而车网互动让电动汽车成为一种可控资源，在很多场景发挥作用，实现对电网的辅助调节和对用电的稳定保障。车辆也不一定只与电网互动，还可以在多种场景下与用电负荷互动，如：车车互动，车与建筑互动、车与微网互动等。 

车网互动的多种应用场景‍‍

01

V1G，有序充电

有序充电即在满足电动汽车充电需求前提下，运用有效地经济或技术措施，调节电动汽车的充电时间或充电功率，使其对电网影响最小或经济性最优。此前，链宇科技已将智能充电控制器接入深圳市部分直流公共充电站，通过控制充电桩0kW～满功率的智能有序充电，响应电网需求，保障电网的安全稳定。

 

链宇智能充电控制器

 

02

V2V，车车互动

电动汽车还可作为移动储能参与道路救援，为其它电动汽车充电。当电动车辆电量不足，难以支撑到达附近充电站时，车主可通过其它电动汽车的富余电量为车辆进行充电，解决没电烦恼。

 

图源网络（侵删）

 

03

V2B，车与建筑互动

北京中再大厦的地下停车场，国网电动利用V2G充电桩让电动汽车为楼宇提供反向供电、柔性增容等服务，降低整体用电成本。根据中再中心示范站公示的价格表显示，如果车主在谷充峰放的模式下，每度电能赚近4毛钱。按每天参与放电30千瓦时计算，一天可赚12元，一年可获利3120元（按一年260个工作日计算）。

 

北京中再中心的车网互动示范站

04

V2mG，车与微网互动

浙江金华义乌市的一家工业园区内，链宇为其工厂和办公楼设计并实施了光储充放直流微网的一体化低碳智慧园区方案。园区内的电动汽车通过V2G桩为微网系统供电，不仅减少了固定式储能的投入成本，还建立了多能协同互补的能源结构。

系统极大改善了楼宇配电容量不足、电能质量劣化等问题；同时通过光伏余电上网、储能与车辆峰谷调节，为园区节省用电成本。

 

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链宇科技承担的智慧低碳园区微网示范项目

05

V2G，车与电网互动

电动车辆也可以直接为电网供电，参与电力市场交易。美国Nuvve公司与EDF Energy合作，计划在英国建立1500个V2G双向充电桩，除了为纯电动车充电，还能够让纯电动车动力电池中多余电量回馈给电网，为家庭、学校、医院等公共设施提供电能。

 

电动汽车与电网互动

（图源网络，侵删）

车网互动的实现需要在车端、桩端、平台端等进行软硬件等技术的升级。   

在车端

 

电动汽车需要依据标准开通V2G服务的通讯协议，以实现和V2G桩的交互；同时，V2G需要对电池进行反复的充放电，电池管理系统需要针对电池V2G工况的健康状态估计、V2G参与成本计算、V2G充放电策略优化等进行算法升级。

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V2G调控策略

在桩端

 

传统的电源模块需升级为V2G电源模块和对应充放电控制的嵌入式软件，同时V2G桩应具备云端响应能力，通过接受调度指令智能调节充放电功率。

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链宇V2G充电桩

在平台端

 

能量管理平台，将车载储能聚合为虚拟可控负荷，结合电力市场需求，根据聚合算法和调度策略调度车辆参与电网服务，助力电网安全稳定和经济高效的运行，为电网和用户带来价值和效益。

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链宇零C云智慧能量管理平台界面

车网互动依托于电力市场交易的规则与电价信息，由电网（售电）公司、V2G聚合商、场站运营商、电动汽车车主等多方参与，是一个需要各方配合、协同完成的交易与服务。

随着我国能源体系不断转型以及新能源汽车的蓬勃发展，车网互动将拥有广阔的前景和极高的应用价值。欧阳明高院士提到，“电动汽车的大规模普及，会带来基于车网互动的智慧能源生态”。他强调，“未来十年，通过’分布式光伏+电池储能+电动汽车车网互动+物联网+区块链’的黄金组合，我们会形成万亿级的智慧能源产业。而面向2060年的碳中和目标下，这个组合的大生态会形成一个更大的10万亿级产业”。    

车网互动使电动汽车从能源消费品变成一个智能能源终端，参与电力市场，让电网缓解用电压力；让充电桩企业更新商业模式；让新能源车主“赚零花钱”。依托V2G，电动汽车可以将场站、楼宇、园区的能量连接起来，汇聚在一起，再配合光伏、储能等形成多能互补的智慧能源系统，共同参与电网的调峰调频，促进我国新能源行业发展。