超越充電樁：城市如何實(shí)現(xiàn)車網(wǎng)互動

隨著中國新能源汽車市場快速增長，對于國家能源戰(zhàn)略和智能電網(wǎng)的構(gòu)建，車網(wǎng)互動（Vehicle-to-Grid，V2G）技術(shù)的應(yīng)用顯得愈發(fā)重要。V2G技術(shù)，即將電動汽車轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿觾δ軉卧柚p向充電樁實(shí)現(xiàn)從車輛到電網(wǎng)的電能傳輸。通過這項(xiàng)技術(shù)，電動車輛可在電網(wǎng)高負(fù)荷時段向電網(wǎng)提供電能，在低負(fù)荷時段充電，有助于平衡電網(wǎng)負(fù)荷。

2024年1月4日，國家發(fā)改委等部門發(fā)布了國內(nèi)首個專門針對V2G技術(shù)的政策文件——《關(guān)于加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)融合互動的實(shí)施意見》。在此前國務(wù)院辦公廳《關(guān)于進(jìn)一步構(gòu)建高質(zhì)量充電基礎(chǔ)設(shè)施體系的指導(dǎo)意見》的基礎(chǔ)上，該實(shí)施意見不僅明確了車網(wǎng)互動技術(shù)的定義，還提出了具體的目標(biāo)和策略，并計(jì)劃在長三角、珠三角、京津冀魯、川渝等條件成熟的地區(qū)建立示范項(xiàng)目。

此前信息顯示，全國大概只有1000個充電樁具有V2G的功能，而全國當(dāng)前有398萬個充電樁，只占現(xiàn)有充電樁總量的0.025%。另外，車網(wǎng)互動V2G技術(shù)也較為成熟，國際上這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用和研究并不少見。由此，V2G技術(shù)在城市中的普及規(guī)模有很大提升空間。

作為全國低碳城市試點(diǎn)，北京正在推動可再生能源的使用。城市龐大的新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施為V2G技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。截至2022年底，該市建成超過28萬個充電樁和292座換電站。

但在推廣實(shí)施過程中，V2G技術(shù)也面臨系列挑戰(zhàn)，主要涉及實(shí)際操作的可行性和相應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。以北京市為樣本，澎湃研究所研究員近日對城市能源電力和充電樁相關(guān)行業(yè)進(jìn)行了調(diào)研。

雙向充電樁前期投入成本大

研究員了解到，城市環(huán)境中，V2G技術(shù)若得到普及，或?qū)⒂行Ь徑猱?dāng)前城市中充電樁“一樁難求”的難題。而中國在應(yīng)用V2G技術(shù)方面仍處于早期階段。正如某電廠負(fù)責(zé)人指出，理論上，V2G技術(shù)類似讓手機(jī)給充電寶充電，但其實(shí)際應(yīng)用需要更高級的電池管理和電網(wǎng)互動。

研究員調(diào)研北京市充電樁企業(yè)得知：目前，北京市的充電樁大多是只能為車輛充電的單向充電樁。要推廣具備V2G功能的雙向充電樁，目前面臨幾個現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)：

第一，一線城市，如北京，用地緊張。要建設(shè)具備V2G功能的充電站，無論租賃還是購買土地，都意味著長期投資和高成本。更重要的是，很難找到可用的額外土地。

第二，要在現(xiàn)有充電樁的基礎(chǔ)上改造，也需要時間。建設(shè)充電樁的投入成本較高，包括設(shè)備、租賃場地和連接電網(wǎng)的接線成本。這些投資通常需要至少2-3年才能收回。如果基于現(xiàn)有充電樁進(jìn)行改造，企業(yè)在尚未收回成本的情況下可能缺乏足夠的激勵。

此前也有媒體報(bào)道稱，目前來看，在城市普及V2G技術(shù)，將面臨兩大挑戰(zhàn)：首先是高昂的前期建設(shè)成本。其次，如果電動汽車的電源無序接入電網(wǎng)，可能對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成影響。

技術(shù)前景樂觀，長期看潛力大

V2G技術(shù)的應(yīng)用，對車主意味著什么？相關(guān)研究顯示，小型電車的能源效率約為6km/kWh（即一度電可跑6公里）。小型電動車的電池容量一般在60-80kWh（60-80度電），一輛電車可以充80度電左右。不過，車輛用能還包括空調(diào)等，相比理想狀態(tài)，其行駛距離會打折扣。

而前述充電樁企業(yè)負(fù)責(zé)人對V2G技術(shù)持樂觀態(tài)度。他指出，一輛新能源汽車充滿電后能儲存80度電，每次能向電網(wǎng)輸送50度電。以研究員在北京市東四環(huán)某商場地下停車場所見的充電電價(jià)計(jì)算，即低峰時段充電價(jià)格為1.1元/度（郊區(qū)充電價(jià)格更低），高峰時段充電價(jià)格為2.1元/度。假設(shè)車主每天低峰時段充電，高峰時段向電網(wǎng)輸送電力，以當(dāng)前價(jià)格計(jì)算，車主每天至少可獲利50元。“隨著電網(wǎng)可能的調(diào)價(jià)，例如高峰時段實(shí)行市場定價(jià)，車輛向充電樁輸送電力時的收益可能進(jìn)一步增加。”

而前述電廠負(fù)責(zé)人指出，通過V2G技術(shù)，電動車向電網(wǎng)送電時要考慮電池?fù)p耗成本。相關(guān)報(bào)道稱，60kWh電池的成本大約為7680美元（折合人民幣約5.5萬元）。

對充電樁企業(yè)而言，隨著新能源汽車數(shù)量不斷增加，V2G技術(shù)的市場需求也會增長。當(dāng)電動車通過充電樁向電網(wǎng)輸送電力時，充電樁企業(yè)可從中收取一定“平臺服務(wù)費(fèi)”。另外，中國不少城市，企業(yè)投資和運(yùn)營充電樁，政府會有相應(yīng)補(bǔ)貼。

國內(nèi)城市正在逐步推進(jìn)V2G應(yīng)用。2023年7月，舟山市首個V2G充電示范站正式投入使用，并成功完成浙江省首筆園區(qū)內(nèi)交易訂單。 2024年1月9日，蔚來汽車宣布，其上海首批10座 V2G目充站正式投入運(yùn)營。

全國乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹對V2G技術(shù)的潛力抱有樂觀態(tài)度。他對研究員表示，隨著動力電池技術(shù)進(jìn)步，電池循環(huán)壽命可能提升至3000次或更高，相當(dāng)于可使用10年左右。這對電動車頻繁充放電的應(yīng)用場景極為重要。

海外研究人員也有類似發(fā)現(xiàn)。澳大利亞ACT近期完成的為期兩年、名為“實(shí)現(xiàn)電動汽車到電網(wǎng)服務(wù)(REVS)”的V2G技術(shù)研究項(xiàng)目顯示，隨著技術(shù)規(guī)模化發(fā)展，V2G充電成本預(yù)期會顯著降低。這意味著，長期來看，隨著充電設(shè)施成本下降，電動汽車也將降價(jià)，進(jìn)而降低長期使用成本。另外，對于在電力高峰時期平衡可再生能源輸入電網(wǎng)，該發(fā)現(xiàn)也特別有益。

需要電網(wǎng)配合，以市場化解決

技術(shù)層面，電動汽車反饋電網(wǎng)的過程，整體操作的復(fù)雜性將增加。

國家電網(wǎng)有限公司產(chǎn)業(yè)發(fā)展部主任奚國富曾表示，新能源汽車充電是“負(fù)荷高、電量小”，多數(shù)新能源汽車車主習(xí)慣集中在19時~23時充電，與居民用電負(fù)荷高峰期重合度高達(dá)85%，加劇了電力負(fù)荷的尖峰化，對配電網(wǎng)帶來較大沖擊。

從實(shí)際操作看，當(dāng)電動車向電網(wǎng)反饋電能時，需要變壓器調(diào)節(jié)電壓，確保與電網(wǎng)的兼容性。這意味著，電動車放電過程中需與電網(wǎng)的變壓器技術(shù)匹配。具體來說，從充電樁向電車輸電，涉及從較高電壓向低電壓的電能傳送，而從電車向充電樁（進(jìn)而向電網(wǎng)）輸電，則需從較低電壓升至較高電壓，在技術(shù)上更復(fù)雜，涉及電壓的轉(zhuǎn)換，還要確保電能的穩(wěn)定性和符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

前述電廠負(fù)責(zé)人指出，電網(wǎng)需要為多個電動汽車的充放電過程進(jìn)行精確的能量管理，不僅是技術(shù)上的挑戰(zhàn)，還涉及電網(wǎng)運(yùn)營策略的調(diào)整。

他表示：“比如，在一些地方，現(xiàn)有電網(wǎng)電線不夠粗，無法支持大量充電樁。這相當(dāng)于在水管系統(tǒng)中，主管道無法供應(yīng)足夠的水量給所有分支管道，需要重新布線。這需要很高的建設(shè)成本。”即使在某個地方安裝了充電樁，也可能因電網(wǎng)容量問題而無法正常工作。

相應(yīng)適配工作需要推進(jìn)。比如，慢充充電樁的功率通常為7千瓦（7KW），而普通家庭的家用電器總功率加起來大約在3千瓦（3KW）左右。倘若接入一兩個充電樁，完全可以負(fù)荷，甚至如果錯峰用電，可令電網(wǎng)更加穩(wěn)定；但如果接入大量充電樁，都在高峰時用電，就可能超過電網(wǎng)可負(fù)荷的范圍。

前述電廠負(fù)責(zé)人稱，在分布式能源的前景下，可探索電力市場化，解決未來新能源車向電網(wǎng)充放電的推廣難題。目前電能由發(fā)電企業(yè)賣給電網(wǎng)公司，再由電網(wǎng)公司分銷給用戶和企業(yè)。多層級流轉(zhuǎn)使整體電力供應(yīng)成本上升。如果用戶和企業(yè)能直接從發(fā)電企業(yè)購買電能，會簡化電力供應(yīng)鏈。“直接購買可減少中間環(huán)節(jié)，從而降低電力的運(yùn)行成本。還可能促進(jìn)充電樁企業(yè)更積極地參與電網(wǎng)的電力供應(yīng)和調(diào)節(jié)，這對電力市場的高效運(yùn)作和車網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)的推廣具有重要意義。”

國網(wǎng)智慧車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司能源服務(wù)中心（負(fù)荷調(diào)控中心）總監(jiān)秦儉則建議稱，通過發(fā)揮車聯(lián)網(wǎng)平臺的功能和優(yōu)勢，可將社會資產(chǎn)充電樁接入車聯(lián)網(wǎng)平臺，簡化社會運(yùn)營商的建設(shè)門檻，降低投入成本，實(shí)現(xiàn)與車聯(lián)網(wǎng)平臺的合作共贏，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的行業(yè)生態(tài)。

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