摘 要:隨著新能源汽車保有量的增加,車網(wǎng)互動可以緩解電網(wǎng)供需壓力,穩(wěn)定電力系統(tǒng),并帶來一定的調(diào)節(jié)收益。在政策、技術(shù)和市場的合力推動下,車網(wǎng)互動的盈利模式日漸清晰。然而當(dāng)前車網(wǎng)互動發(fā)展還面臨著市場機制不完善、電池壽命與用戶心理障礙、電力信息安全、資源聚合難度高等諸多問題的挑戰(zhàn)?;诖?,研究探討了在新型電力系統(tǒng)背景下,如何推動區(qū)域規(guī)?;嚲W(wǎng)互動的協(xié)同發(fā)展。通過分析車網(wǎng)互動的意義,本文指出,車網(wǎng)互動能夠助力能源轉(zhuǎn)型,提升清潔能源消納,緩解電網(wǎng)高峰負荷,提高電網(wǎng)可靠性,并通過優(yōu)化電力資源配置,降低配電投資成本。
關(guān)鍵詞:車網(wǎng)互動 V2G 電網(wǎng) 電動汽車 充電樁
車網(wǎng)互動是電動汽車與電網(wǎng)之間進行能量和信息交互的過程,旨在通過靈活的充電與放電調(diào)節(jié),支持電力系統(tǒng)的實時平衡和安全供電。車網(wǎng)互動的發(fā)展路徑要求深度耦合電動汽車保有量和電力系統(tǒng)可再生能源滲透率的發(fā)展預(yù)期[1-2]。國內(nèi)外已經(jīng)開展了一系列涵蓋V1G(單向有序充電)和V2G(雙向有序充放電)的VGI(電動汽車與電網(wǎng)互動)試點項目[3-4]。本研究旨在探討在新型電力系統(tǒng)背景下,如何建立區(qū)域規(guī)?;嚲W(wǎng)互動的政策機制,推動電動汽車與電網(wǎng)深度融合,促進電力系統(tǒng)的綠色低碳轉(zhuǎn)型。
1 發(fā)展車網(wǎng)互動的意義
1.1 助力能源轉(zhuǎn)型,提升清潔能源消納
車網(wǎng)互動讓電動汽車成為移動的分布式儲能單元,能夠在低谷電價時充電并在高峰時回饋電力,平衡電力供需。尤其在可再生能源豐富的地區(qū),電動汽車通過儲存和消納波動的太陽能和風(fēng)能,解決了傳統(tǒng)能源供給無法靈活調(diào)節(jié)的問題。
1.2 增強電網(wǎng)彈性,提升可靠性與應(yīng)急保障
車網(wǎng)互動有助于緩解電網(wǎng)在高峰時段的負荷壓力,實現(xiàn)削峰填谷,提高電網(wǎng)運行效率。分布式儲能在遇到電力短缺、設(shè)備過載等情況時可以提供快速響應(yīng),從而增強電網(wǎng)的韌性。此外,在自然災(zāi)害或突發(fā)事故中,電動汽車可以成為應(yīng)急電源,提供備用電力支持關(guān)鍵設(shè)施,確保城市基本電力需求的持續(xù)供應(yīng),提升了電網(wǎng)的可靠性。
1.3 優(yōu)化配電投資,實現(xiàn)電網(wǎng)資源高效利用
面對不斷增長的用電需求,傳統(tǒng)電網(wǎng)通常需要通過大量投資擴容設(shè)備來保障供電可靠性,但這些設(shè)備在低谷時利用率低,導(dǎo)致投資效益不佳。車網(wǎng)互動能夠在不顯著增加配電網(wǎng)負擔(dān)的情況下,通過電動汽車儲能滿足高峰電力需求,優(yōu)化現(xiàn)有設(shè)備的利用率。
1.4 創(chuàng)造用戶收益,助力電動汽車普及
車網(wǎng)互動為電動汽車用戶提供了額外的經(jīng)濟收益。用戶可通過在電價低谷時充電、高峰時放電而獲得收入或折扣,這不僅降低了電動汽車的總擁有成本,還增加了用戶對電動汽車的接受度。通過這種增值服務(wù),車主的使用體驗進一步提升,電動汽車的價值也從單純的代步工具擴展至能源資產(chǎn)。
2 主要障礙分析
2.1 市場機制不完善
現(xiàn)有電力市場的激勵機制無法充分吸引電動汽車用戶參與車網(wǎng)互動。當(dāng)前的市場機制主要通過峰谷電價差和簡單的補貼政策進行激勵,缺乏基于實時供需調(diào)整的靈活價格機制。國外成熟市場中已形成動態(tài)激勵機制,通過價格信號實時吸引用戶參與輔助服務(wù)。而國內(nèi)則缺乏此類靈活的市場模式,電動汽車用戶的收益較為有限,導(dǎo)致車主參與度不高。
2.2 電池壽命與用戶心理障礙
頻繁的充放電操作可能會加速電動汽車電池的老化,車主對電池壽命縮短的顧慮是車網(wǎng)互動發(fā)展的另一大障礙。盡管已有部分技術(shù)可以優(yōu)化放電策略,減緩電池損耗,但用戶對電池壽命的擔(dān)憂依然廣泛存在。電池衰減的潛在成本成為車主不愿參與V2G互動的重要原因。
2.3 電力信息安全的制約
V2G項目涉及高頻次的實時調(diào)控,對電力信息安全提出了較高要求。目前的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)難以全面支持資源聚合商等第三方的實時、開放性接入。電力調(diào)度系統(tǒng)需要嚴格的信息安全保護措施,如正反向隔離裝置等,但這些設(shè)備成本高昂,增加了車網(wǎng)互動的運行成本。此外,聚合商基于互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)構(gòu)建的運營系統(tǒng)在信息安全性上也面臨諸多挑戰(zhàn),制約了V2G在電力輔助服務(wù)中的應(yīng)用規(guī)模。
2.4 資源聚合難度高
大規(guī)模電動汽車的資源聚合和調(diào)控難度較大,是車網(wǎng)互動發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)之一。電動汽車的充放電時間、地點具有隨機性,用戶行為難以預(yù)測,資源聚合商在對調(diào)節(jié)能力進行量化時面臨較大不確定性。此外,由于電動汽車分散在不同運營商平臺,電池狀態(tài)、車輛位置、充電交易信息等數(shù)據(jù)難以共享,這加劇了資源聚合的難度。
2.5 硬件設(shè)備成本高兼容性差
當(dāng)前車網(wǎng)互動推廣的主要障礙之一是硬件設(shè)備成本過高,尤其是雙向充放電設(shè)備和符合V2G標準的電動汽車。這些設(shè)備的成本遠高于普通充電樁,且由于不同車型間兼容性差,充電樁的響應(yīng)特性也存在不穩(wěn)定問題,限制了硬件在大規(guī)模應(yīng)用中的可行性。
3 區(qū)域規(guī)?;嚲W(wǎng)互動參與主體分析
3.1 政府部門
政府部門在推動車網(wǎng)互動的規(guī)?;l(fā)展中扮演著戰(zhàn)略引領(lǐng)和政策保障的重要角色。車網(wǎng)互動對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低碳排放以及促進新能源車產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。國內(nèi)已有多個省市采取措施支持車網(wǎng)互動的發(fā)展。
3.2 電動汽車用戶
電動汽車用戶是車網(wǎng)互動的重要參與主體,但調(diào)研發(fā)現(xiàn),他們對車網(wǎng)互動的認知和參與意愿存在顯著差異。部分用戶對于車網(wǎng)互動可能帶來的經(jīng)濟收益(如峰谷電價差收益和參與電力調(diào)節(jié)的獎勵機制)表現(xiàn)出積極態(tài)度,但也有許多用戶擔(dān)心其參與車網(wǎng)互動可能影響電池壽命和車輛使用便捷性,尤其是頻繁充放電對電池性能的潛在損害??傮w來看,用戶的參與意愿需要通過更加透明的收益機制、更便捷的互動體驗以及完善的政策保障來進一步提升。
3.3 資源聚合商
調(diào)研顯示,資源聚合商普遍認為車網(wǎng)互動是未來能源市場的重要方向,尤其是在電力調(diào)頻、調(diào)峰、削峰填谷等場景中有著廣闊的應(yīng)用前景。然而,聚合商也面臨諸多挑戰(zhàn),如如何有效整合分布式車輛資源、提高用戶參與率,以及應(yīng)對電網(wǎng)公司和政策的不確定性。
3.4 整車企業(yè)
整車企業(yè)視車網(wǎng)互動為提升品牌競爭力和車輛附加值的關(guān)鍵方向之一。許多整車企業(yè)已經(jīng)將車網(wǎng)互動功能納入其戰(zhàn)略布局,并積極推動相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。此外,整車企業(yè)還關(guān)注車網(wǎng)互動的標準化問題,希望通過與行業(yè)協(xié)會、政府部門以及技術(shù)提供商的合作,推動統(tǒng)一的車網(wǎng)互動標準,以降低技術(shù)對接和市場推廣的難度。
3.5 電網(wǎng)
作為車網(wǎng)互動的核心支撐方,電網(wǎng)承擔(dān)著構(gòu)建車網(wǎng)互動平臺、保障電網(wǎng)安全運行和促進市場規(guī)范化的多重責(zé)任。對電網(wǎng)來說,規(guī)模化車網(wǎng)互動的核心在于平衡電網(wǎng)負荷和確保電網(wǎng)安全。因此,國網(wǎng)公司正積極推動智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè),為大規(guī)模車網(wǎng)互動提供技術(shù)保障。此外,國網(wǎng)公司還致力于推動車網(wǎng)互動的市場化運作,例如搭建統(tǒng)一的交易平臺,支持多方資源的接入和交易。
4 協(xié)同發(fā)展政策機制建議
4.1 制定電車充放電資源市場交易機制
為了推動電動汽車在電力市場中的靈活參與,必須制定有效的市場交易政策,鼓勵電動汽車的充放電資源在電網(wǎng)需求響應(yīng)、輔助服務(wù)及有序充電等領(lǐng)域進行交易。這一政策的實施不僅能優(yōu)化電力資源的配置,還有助于提升電動汽車用戶與電網(wǎng)之間的互動。此外,細化電動汽車聚合商的責(zé)任、參與形式、門檻和補償標準,將為各參與主體提供明確的指引,使其更清晰地了解自身在市場中的角色與權(quán)利,進而提高市場的整體效率。同時,提高調(diào)峰輔助服務(wù)市場的補償價格上限,并建立競爭報價機制,有助于提升電動汽車的經(jīng)濟收益,從而激勵更多用戶和聚合商參與市場。放開調(diào)頻輔助服務(wù)市場的參與主體限制,優(yōu)化相關(guān)評價指標,可以提升電動汽車聚合商的競爭力,使其能夠在激烈的市場競爭中脫穎而出。
4.2 推出充電樁分時充電電價機制
為引導(dǎo)私人充電樁用戶在電力低谷時段進行充電,電網(wǎng)應(yīng)探索并推出分時充電電價機制。該機制根據(jù)用電時段設(shè)置不同電價,引導(dǎo)用戶在電價較低的時段充電,減輕高峰時段的負荷壓力,實現(xiàn)電力的削峰填谷。此機制可與實時電價相結(jié)合,根據(jù)供需變化動態(tài)調(diào)整充電費用,提升用戶的充電效率與經(jīng)濟性。
4.3 銜接綠電交易、碳普惠、碳交易機制
鼓勵充電運營商參與綠電交易和碳普惠碳交易,增加清潔能源的使用比例,減少碳排放。充電運營商通過綠電交易采購清潔能源電力,可滿足用戶的低碳需求;同時,通過碳普惠碳交易機制,運營商能夠?qū)p排效益轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟收益,提升清潔能源電力的吸引力,促進充電行業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型。
4.4 創(chuàng)新雙向充放電車輛電池質(zhì)保機制
在動力電池壽命損耗的研究中,準確刻畫V2G系統(tǒng)對電池衰減的影響顯得至關(guān)重要,這不僅有助于制定合理的補償機制,還能有效提高后續(xù)示范項目中用戶的參與度。目前的研究模型主要通過溫度、放電深度、充電狀態(tài)(SOC)及循環(huán)次數(shù)等因素來具體描述電池壽命的衰減情況。在此基礎(chǔ)上,可以在以下幾個方面進行進一步的改進:首先,在電動汽車的充放電能量優(yōu)化策略中,可以將放電深度和SOC區(qū)間設(shè)定為約束條件,從而避免因電池過度放電而導(dǎo)致的迅速壽命衰減;其次,可以將電池壽命的衰減率轉(zhuǎn)換為車主參與V2G所需承擔(dān)的成本,并將這一成本納入以車主或聚合單位利潤最大化為目標的優(yōu)化策略中,這等于為車主提供了一種補償機制;最后,可以與電池制造商進行協(xié)調(diào),在現(xiàn)有電池質(zhì)保期的基礎(chǔ)上,為參與V2G的電動汽車提供額外的質(zhì)保壽命,以此減少車主對電池老化的顧慮。
4.5 持續(xù)優(yōu)化車網(wǎng)互動智慧引導(dǎo)機制
建設(shè)車網(wǎng)互動智慧引導(dǎo)系統(tǒng),提供包括實時電價、負荷預(yù)測、最優(yōu)充放電時段等信息服務(wù),引導(dǎo)車主在合適的時段參與充放電。該系統(tǒng)通過與電網(wǎng)和市場聯(lián)動,及時傳遞電力供需及價格信號,并根據(jù)用戶的充電需求和電價情況進行充放電優(yōu)化設(shè)置,幫助用戶提升收益的同時實現(xiàn)電網(wǎng)的平衡調(diào)控。
5 區(qū)域規(guī)?;嚲W(wǎng)互動商業(yè)模式試點建議
根據(jù)《關(guān)于加強新能源汽車與電網(wǎng)融合互動的實施意見》(發(fā)改能源〔2023〕1721號)[5],我國計劃在長三角、珠三角、京津冀魯、川渝等地區(qū)開展車網(wǎng)互動規(guī)?;圏c。盡管目前相關(guān)政策機制尚不完善,但試點仍具有重要戰(zhàn)略意義。
5.1 古城區(qū)老舊小區(qū)負荷緩解V2G試點
蘇州市內(nèi)的部分老舊小區(qū)由于配電設(shè)施較早建設(shè),電力容量較低,無法適應(yīng)電動汽車充電帶來的負荷壓力。隨著居民對電動汽車的需求增加,這些老舊小區(qū)在用電高峰時段易出現(xiàn)局部過載現(xiàn)象,甚至導(dǎo)致配電設(shè)備頻繁跳閘。進行小區(qū)整體配電設(shè)施升級改造成本較高且工程復(fù)雜。因此,通過在小區(qū)內(nèi)開展V2G技術(shù)試點,以居民電動汽車作為分布式儲能單元,緩解負荷壓力,將為老舊小區(qū)提供一種經(jīng)濟、便捷的解決方案。
該試點項目旨在通過V2G技術(shù),將居民電動汽車的充放電行為納入小區(qū)負荷管理,解決老舊小區(qū)電網(wǎng)負荷過載問題。通過這一試點,項目將探索以最低的設(shè)施投入來提升小區(qū)電力容量的方法,并評估此模式在老舊小區(qū)的可行性和經(jīng)濟效益。
5.2 旅游區(qū)停車疏導(dǎo)V2G試點
蘇州作為中國著名的旅游城市,每逢節(jié)假日吸引大量游客,導(dǎo)致景區(qū)周邊交通壓力增大,停車資源緊張,且頻繁啟動的車輛加劇碳排放,影響游客體驗。通過引導(dǎo)游客電動汽車停放至位置較遠的外圍停車場,并結(jié)合V2G技術(shù),既可緩解核心區(qū)域停車與交通壓力,又可利用電動汽車的儲能功能支持景區(qū)電力調(diào)節(jié),推動綠色出行與能源利用相結(jié)合,提升景區(qū)綠色環(huán)保形象。
5.3 公共交通換乘中心V2G試點
蘇州作為中國綠色交通發(fā)展的典范城市,其公交樞紐換乘中心聚集了大量通勤和出行人群。許多乘客選擇將電動汽車停放在換乘中心,再換乘公共交通前往市區(qū)或其他目的地,這些車輛通常會停放數(shù)日甚至更長時間。大量車輛長期停放未被利用的儲能資源未能有效激活,同時換乘中心的電力需求在早晚高峰時段相對集中,導(dǎo)致電力負荷不平衡。通過在換乘中心部署V2G技術(shù),既能激活這些車輛的儲能潛力,為樞紐中心提供負荷調(diào)節(jié)能力,也能為換乘中心的運營優(yōu)化提供支持,推動公共交通體系的低碳發(fā)展。
5.4 出租車與網(wǎng)約車應(yīng)急調(diào)度V2G試點
隨著電動出租車與網(wǎng)約車的快速發(fā)展,電動汽車的靈活性和高效性使其成為城市交通系統(tǒng)的重要組成部分。通過結(jié)合V2G技術(shù),可以將電動出租車與網(wǎng)約車的電池作為儲能設(shè)備,在電力系統(tǒng)負荷高峰或突發(fā)情況下提供電力支持。通過價格激勵調(diào)度這些車輛前往特定電網(wǎng)區(qū)域,既能緩解電力壓力,又能提升電動出行的市場活躍度和電動車主的參與度,推動綠色能源與交通的深度融合。
5.5 商務(wù)辦公樓宇備用電源V2G試點
大多數(shù)商務(wù)辦公樓宇的停車模式具有明顯規(guī)律性:早晨大批員工入駐,晚上車輛集中離開,周末與節(jié)假日停車需求較低?;谶@一規(guī)律,電動汽車的充電與電力反饋的調(diào)度可以通過V2G技術(shù)在停車場內(nèi)實現(xiàn),從而將樓宇內(nèi)長期停放的電動汽車電池儲能功能與電力調(diào)節(jié)需求相結(jié)合。在高峰用電時段,停車場內(nèi)的電動汽車可以向電網(wǎng)提供電力反饋,而在低谷時段充電,從而緩解辦公樓宇電力需求波動,降低電力成本,同時為車主提供電價差收益。
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