如何实现电动汽车和电网的双向互动

从2011年的年产1万多辆发展到2018年的年产100多万辆，我国新能源汽车市场的发展之快已经超出了所有人的想象。在政策的持续鼓励和支持下，在未来很长一段时间里，新能源汽车还将继续保持着较高的增长速度。

对于汽车行业而言，市场规模的不断扩大值得欢欣鼓舞，但对于电力行业而言，这也带来了一个不容忽视的挑战。“电动汽车进一步广泛普及后，电网能不能够支撑？”在近日举行的2019世界工业和能源互联网博览会上，航天科工深圳（集团）有限公司电气研究院院长朱发国提出了这样一个问题。

江苏省新能源汽车智慧能源创新中心总工程师李德胜在接受记者采访时表示，新能源汽车应该成为电网的“好友”，而不是负担，要充分利用电动汽车的“荷-源”双向属性，让大规模电动汽车由“电网的充电负担”变为“电网的调控法宝”，V2G（车辆到电网）的规模化应用尚需时日，但有序充电就在眼前。

有序充电带来显著效益

中国电动汽车充电基础设施促进联盟技术和认证部主任刘锴算了一笔账：据不完全统计，我国5月公共充电基础设施的充电电量约3.6亿千瓦时。国家能源局数据显示，我国5月全社会用电量5665亿千瓦时，计算得出，公共充电桩的用电量占比约0.06％，即使加上私人充电桩的用电量，总用电量占比也不会超过0.2％。“从目前的用电需求情况来看，电动汽车充电对于电网的影响较小，但随着电动汽车数量的不断增加，引导车主有序充电就显得尤为重要。”刘锴强调。

国网北京电力科学研究院技术室主管潘鸣宇在近日举行的2019世界新能源汽车大会上表示，未来电动汽车大规模普及后，电力配网压力很大。“针对北京地区的一项调研发现，大部分用户回家后立即对电动汽车进行充电，充电时间集中在18时和次日11时，充电高峰在晚上20～20时，与现有的居民负荷重合率高达85％。”潘鸣宇指出，以北京地区为例，如果2030年电动汽车的年销量达到120万辆，居民区的充电负荷将达到210kW，现有配网很难承载，配网改造的投资将高达64亿元。如果实现智慧有序充电，就可以大大提高充电桩的使用效率，减少充电桩的重复建设。

按照北京120万辆电动乘用车的规模测算，到2030年，在无序充电的前提下，需要整体投资97亿元，但如果以有序充电为目标进行投资，只需22亿元，可节约75亿元。“此外，有序充电还能更好地发挥电动汽车削峰填谷的作用。”潘鸣宇表示。

 

有序充电不存在技术障碍

李德胜介绍，包括星星充电在内的一些桩企已经在国内部分城市开始了有序充电的相关探索和实践，将充电桩网络和电网平台打通，根据电网和用户的双重需求开展优化处理，制定充电策略，构建家庭、楼宇、社区、城市级的多层级能量管理系统，形成一个友好的车网互动生态。

据悉，去年7月，国内首个规模化电动汽车有序充电项目在河南省郑州世纪家园小区建成投运。首批参与的有序充电桩数量为50根，每根充电桩的输出功率范围为1.3～7kW，一旦小区用电负荷过大，充电桩就会自动降低输出功率，保证居民生活用电。据相关负责人介绍，小区用户如果在App上选择有序充电模式，提前设定充电量，约定取车时间，充电桩将按照最优的输出功率进行充电，在充电过程中，用户可以提前停止充电。

今年6月，国家电网在北京市海淀区西八里庄小区也启动了有序充电项目。新建有序控制充电桩30根，安装能源路由器24台，通过“一桩双充”，实现了临近车位共享充电模式，设备利用率提高了64％。

“从国家层面看，相关标准的预研工作已经启动，很多单位在这一方面都有自己的技术积累，但目前的核心问题是如何统一技术标准、节约社会资源，关键在电网侧。”刘锴认为，从技术上来看，有序充电不存在任何障碍。

不过，刘锴坦言，现在谈大规模推广有序充电还为时尚早，为实现有序充电的进一步推广，还需要从充分协调各方利益、加强资源调配以及进行适当的政策引导三方面入手。

双向互动前景可期

目前，大多数电动汽车的能源流动是单向的，电能从供电端传送到用户端，为解决供需失衡的问题，储能变得至关重要。但在李德胜看来，未来的能源流动将变成双向，因为消费者拥有电动汽车这个新型储能单元。“相对于家庭负荷来说，电动汽车是一个很大的储能单元，按照一辆车60～80度电（电池容量）来计算，可以供一个普通家庭使用一周。”李德胜提出，如果未来电动汽车能接入电网，使用低谷电充电，在不影响使用的前提下，白天用电高峰期向用户或电网供电，车主还可以获得一笔不小的收入。

据了解，日本和欧洲已经率先试行这一模式。今年4月，施耐德电气与11家合作伙伴合力运营了GreenLys项目，在这个法国首个全面智能电网示范项目中，电动车辆被视为灵活的储能单元，在需要时可以重新接入电网，让电网可以使用电动汽车的储能功能。汽车企业也同样在开展布局，今年5月，通用和本田表示正在合作开展一项新的研究项目，旨在实现未来电动车和智能电网的协同工作，以及探讨车主将电动车的储能特性作为新的收入来源的可能性。

虽然目前国内车企大多也拥有V2G相关技术储备，但并没有相应的产品在售。“在我们看来，动力电池目前可保证的充放电循环次数在车辆报废前基本用不完，但对于普通消费者来说，除非与电网互动能获得相当的利益，否则参与的积极性很低。没有市场需求，车企自然也不会提供相应的产品。同时，我们也看到包括电网公司、车企和充电桩企业各方都在积极推进这方面的研究和示范，探索车桩网及车主都能受益的商业模式。”李德胜告诉记者，“随着国内电力市场环境的改善和相关政策的落地，电动汽车这个时空不定的移动储能载体，将很快随着‘泛在电力物联网’等技术的突破，得到广泛应用。”

尽管实现电动汽车和电网的双向互动还需要较长时间，但在刘锴看来，当前的电动汽车保有量已经完全有可能催生出这样的需求，再加上移动互联网技术，商业前景值得期待。