智能化 低碳化 商业化 国际车网互动发展提速

日期:2022-11-11  浏览量:1971  新闻来源:转自《南方电网报》,如有不妥之处请联系删除

       当今世界,新一轮科技革命和产业革命加速演变,碳中和、碳达峰目标的推进要求汽车产业加快绿色转型,新能源汽车呈现爆发式增长,推动电动汽车发展从政策驱动过渡至市场驱动阶段。随着移动储能技术快速发展,电动汽车通过充放电参与电网系统电能质量治理、调峰调频等互动模式呈现出巨大的应用价值和发展前景。

  电动汽车与电网互动,简称车网互动(VehicletoGrid,V2G),主要是指:在用电低谷时,电网给电动汽车充电,降低用电成本;在用电高峰时,电动汽车反向给电网放电,化身为电网系统的“充电宝”,推动电动汽车车主成为能源低碳运行的消费者和生产者。当前,国内V2G发展尚处于摸索阶段,而国际已做出先进探索和实践,值得参考借鉴。

  国际V2G项目整体处于试验验证阶段

  据V2G-HUB网站统计,目前国际登记的V2G项目共107个,其中欧洲73个(占68.2%)、北美洲20个、亚洲10个、非洲2个、大洋洲2个,超过80%的项目聚焦于V2G技术可行性分析。欧洲和北美洲的项目显示,V2G在参与电力负荷削峰填谷、电力需求侧响应、调频辅助服务、应对能源电力应急事件等应用场景都具备经济可行性,并在市场化运作层面做出有益探索和实践。

  1.头部厂商聚集效应初步显现

  V2G整体分为车辆制造、双向充放电设施制造、设备集成部署、供放电四大环节。在车辆制造环节上,日产(NIS-SAN)主导了30个项目,占74个已登记车辆制造厂家项目的40.5%;类似的,双向充放电设施制造环节由麦林能源(MAGNUMPOWER)主导了其中37.2%的项目;设备集成部署方面,绿色能源技术公司(Nuvve)则主导了39.5%的项目。

  2.项目商业化运营初见苗头

  项目应用层面,在96项标注了使用性质的V2G项目中,共有56项处于试验验证阶段,占比58.3%;共有26个项目处于不同程度的商业化运营阶段,其中有8项已进入完全商业化运营。研究发现,大部分商业化运营项目均依托于V2G信息平台,连接电网侧供电设备、用电侧电动汽车运行终端等,通过数字化平台形成信息对接,匹配充放电供需双方。

  政策支持V2G项目商业模式探索

  1.各国积极扶持V2G技术研究和商业化应用

  为应对全球气候变化和经济下行冲击,减少碳排放、稳定经济已成为国际能源经济领域的普遍做法。全球多个国家和地区相继发布能源领域相关发展战略和政策措施,加大能源低碳技术研究投入。

  多个国家制定碳中和目标,明确能源绿色低碳发展战略。如欧盟委员会发布了《可持续与智能交通战略》,到2050年力争交通领域碳排放在2020年基础上减少90%。欧盟向140个重点交通项目注入22亿欧元,用于能源交通领域技术研发和推广应用。英国将禁纯燃油车的时间表从2040年提前至2030年,甚至提出2035年前禁售混动汽车;美国、德国、日本等国家大力推动电动汽车产业发展,加快V2G技术研究转化。

  各国加快扶持能源领域新兴产业发展,积极抢占新一轮经济和发展制高点。如英国对70英里无排放车辆提供高额补贴和返款。日本设立清洁能源汽车补助金和燃料电池汽车补助金,通过高额补贴支持一批V2G项目。美国通过向消费者提供经济补贴和税收减免,加速V2G示范项目推广。

  2.项目商业模式围绕区域、社区和个体呈现出差异化服务特点

  在政策支持下,基于服务对象的不同衍生出三类V2G商业化服务:

  服务区域建成具有平衡性经济性的可再生能源电力系统,包括为电网企业提供调频辅助服务、参与能源批发市场、区域达成二氧化碳排放量指标要求、参与区域能源综合计划、支撑区域输电运营等,要求V2G在技术层面能够快速激活实现双向充放电,服务收益包括技术服务费、节能费用、政府补贴等。如丹麦Parker示范项目发现,平均每辆车一年提供的电力频率调节服务时间总计为13000小时,平均收入为1860欧元/年,可以较好支撑区域能源电力输电运营。

  支撑社区建设分布式电网和新能源基础设施,包括参与削峰填谷,缓解社区内变压器、线路和配电设施的负荷过载问题,避免区域性能源供应应急事故;促进能源双边交易,提供点对点的能源零售交易,提升本地能源生产与消费效益最大化。如Nuvve在美国加州大学圣地亚哥分校开展V2G示范项目,以免费班车服务为载体,在用电非高峰时段为校区内学生及教职工提供交通便利,为校区提供电力供应储备。

  面向建筑或家庭的能源生产消费优化,电动汽车的移动储能属性可作为小型备用电源,提供电动汽车到设备、电动汽车之间的移动充放电服务,随时随地充电。如英国政府资助的EFES项目面向建筑开展能源系统优化,证明了搭建本地虚拟发电厂促进能源网络效益最大化,通过小型用电场景的技术经济分析提供定制化V2G解决方案。

  3.技术障碍和市场活力限制项目盈利

  当前,V2G大规模商业化发展仍存在多方面制约因素。电网系统方面,如何系统推进配电网现有基础设备的技术升级和增容改造,解决与平衡因电动汽车大规模高频率无序充放电而带来的高谐波电流和冲击电压影响,保障配电系统安全运行和供电质量,仍然是当前推进V2G的主要障碍。电动汽车和充电桩方面,由于充电设施技术标准和生产规模仍未成熟,V2G安装成本相较单向充电设施更高,并且需要在接入电网性能测评、设备安装等方面承担额外费用。参与用户方面,高频率充放电对电池造成的影响、电力市场准入条件和商业模式等因素影响用户侧的参与积极性。

  智能化、低碳化、商业化成发展方向

  1.智能化:新兴技术融合发展逐步深化

  为实现大规模电动汽车接入和灵活调控负荷需求,需加快融合应用“云大物移智”等新兴技术。一是终端设备层面加快研究电动汽车、充放电桩、电网接入设备等多维耦合系统的衔接与匹配,开展动力电池关键设备技术研究。二是平台层面通过运用数字化技术实施“互联网+”,加快制定相关行业技术标准,聚合分散资源,实现平台化运营。三是场景应用层面开展定制化场景技术研发,加快由单体技术试验向“车—桩—网”智能充放电模式演变。

  2.低碳化:V2G助力能源低碳转型

  随着绿色低碳政策在世界迅速推进,各大汽车企业、电池厂商等加快电动汽车技术研发,带动具有低碳、环保、清洁等属性的电动汽车数量快速增长,V2G使太阳能、风能等清洁能源大规模接入电网成为可能。如日产与通用电气联手研发V2G专用蓄电池,丰田与Nuvve公司合作推出V2G产品,在验证技术可行性的同时,通过商业化应用逐步推动V2G成为交通领域碳中和的重要支撑。

  3.商业化:多方利益共享机制逐步成熟

  国际V2G项目积极推动电动汽车电能纳入电力辅助服务市场参与结算,并通过鼓励车主、充电运营商等市场主体参与现货电能量、需求侧响应、碳交易等市场的公开交易来获取收益,多方利益共享机制逐步成熟。随着多层次的统一电力市场体系逐步健全,电动汽车参与电力市场辅助服务的结算机制和管理制度将逐步明晰,多样化收入来源的利益共享机制将逐步明朗,V2G在商业化应用将愈发呈现资源潜力和经济效益。