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V2G是什么技術(shù):

V2G技術(shù)是指車輛對電網(wǎng)進(jìn)行能量雙向傳輸?shù)募夹g(shù)。V2G即"Vehicle-to-Grid"(車輛對電網(wǎng))的簡稱,它允許電動車通過電網(wǎng)進(jìn)行充電,同時將車輛儲存的能量反饋到電網(wǎng)中。V2G技術(shù)的主要目的是提高電動車的零排放行駛能力,并為電網(wǎng)提供供電支持和調(diào)節(jié)服務(wù)。

圖1:V2G電流走向示意圖

通過V2G技術(shù),電動車可以充當(dāng)儲能設(shè)備,將多余的電能反饋到電網(wǎng)中,以供給其他用戶使用。當(dāng)電網(wǎng)需求高峰時,V2G技術(shù)可以將車輛儲存的能量釋放回電網(wǎng),幫助平衡電網(wǎng)負(fù)荷。相反,當(dāng)電網(wǎng)需求低谷時,電動車可以從電網(wǎng)接受能量并進(jìn)行充電。電動車在電網(wǎng)負(fù)荷低時,吸納電能,在電網(wǎng)負(fù)荷高時釋放電能,賺取差價收益。如果真正實(shí)現(xiàn)了V2G,大家就可以把每一部電動汽車都看成一個小型充電寶,當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時插上充電槍,就可以自動儲能,當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷高的時候,就可以把動力電池的電能賣給電網(wǎng),賺取差價。


V2G應(yīng)用現(xiàn)狀:


海外V2G技術(shù)多數(shù)是車企牽頭或聯(lián)合高校進(jìn)行,V2G應(yīng)用場合、盈利方式多元化,且取得階段性成果,部分進(jìn)入商用階段;而我國V2G試點(diǎn)項(xiàng)目較少,多數(shù)項(xiàng)目由電網(wǎng)公司牽頭統(tǒng)籌安排,形式單一。我國V2G技術(shù)應(yīng)用屬于起步階段,V2G應(yīng)用仍有不小難度,具體來看:


國內(nèi)V2G現(xiàn)狀

中國電動汽車容量世界第一,具有V2G車網(wǎng)互動的巨大市場潛力,自2020年以來,國家出臺多項(xiàng)政策推動V2G技術(shù)進(jìn)步,中國的清華大學(xué)和浙江大學(xué)等知名高校都對V2G技術(shù)進(jìn)行了深入研究。國家發(fā)展改革委、國家能源局5月17日發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)更好支持新能源汽車下鄉(xiāng)和鄉(xiāng)村振興的實(shí)施意見》。文件提出:鼓勵開展電動汽車與電網(wǎng)雙向互動(V2G)、光儲充協(xié)同控制等關(guān)鍵技術(shù)研究,探索在充電樁利用率較低的農(nóng)村地區(qū),建設(shè)提供光伏發(fā)電、儲能、充電一體化的充電基礎(chǔ)設(shè)施。落實(shí)峰谷分時電價政策,鼓勵用戶低谷時段充電。到2030年前,對實(shí)行兩部制電價的集中式充換電設(shè)施用電免收需量(容量)電費(fèi),放寬電網(wǎng)企業(yè)相關(guān)配電網(wǎng)建設(shè)投資效率約束,全額納入輸配電價回收。

應(yīng)用案例:上海有3個V2G示范區(qū),共有10余臺EV參與,每月參與放電約500度,每度收益為0.8元。2022年,重慶完成了某EV 48 h全響應(yīng)充放電,累計(jì)消納電量44度。此外,國內(nèi)其他地區(qū)也在積極探索V2G試點(diǎn),如北京人濟(jì)大廈V2G示范項(xiàng)目、北京中再中心V2G示范項(xiàng)目等。

2021年比亞迪將在5年內(nèi)陸續(xù)交付Levo Mobility LLC多達(dá) 5000 輛支持 V2G 的比亞迪中型和重型純電動車。


海外V2G現(xiàn)狀

歐美等國對V2G技術(shù)尤為重視很早便推出明確的政策支持。早在2012年,美國特拉華大學(xué)試點(diǎn)項(xiàng)目eV2gSM,該項(xiàng)目旨在評估在V2G技術(shù)條件下,電動汽車向PJM的電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)以減輕可再生電力固有間斷性的潛力和其經(jīng)濟(jì)價值。為使特拉華大學(xué)功率相對較小的電動汽車能夠參與調(diào)頻服務(wù)市場,試點(diǎn)將調(diào)頻服務(wù)提供商的最小功率要求從500千瓦調(diào)低至約100千瓦。2014年,美國國防部和加州能源委員會支持,在洛杉磯空軍基地開展示范項(xiàng)目。


2016年11月,F(xiàn)ERC提出修改法規(guī),推動儲能與DER集成商進(jìn)入電力市場??傮w來看,美國試點(diǎn)驗(yàn)證已經(jīng)相對充分,可能在未來1-2年完成政策機(jī)制配套出臺,從而推動V2G進(jìn)入實(shí)質(zhì)化的商業(yè)運(yùn)行。

歐盟方面,在2016年啟動了SEEV4-City 計(jì)劃,撥款500萬歐元,支持5個國家6個項(xiàng)目,重點(diǎn)針對V2H,V2B,V2N等微網(wǎng)消納可再生能源進(jìn)行支持。

2018年,英國政府宣布將撥款約3000萬英鎊支持21個V2G項(xiàng)目,此項(xiàng)撥款旨在測試相關(guān)的技術(shù)研發(fā)成果,同時也為該類技術(shù)尋找市場。

圖片圖3:英國V2G項(xiàng)目

2019年雷諾集團(tuán)官方宣布在歐洲推出15輛ZOE組成的車隊(duì),展開V2G試點(diǎn)項(xiàng)目。2020年4月,德國嘗試消納風(fēng)力發(fā)電的V2G試點(diǎn)項(xiàng)目正式完成。德國電網(wǎng)采用智能再分配措施,提升了北部風(fēng)力資源的消納,降低了南部常規(guī)能源的消耗。

2019年,日本三菱汽車公司、日立系統(tǒng)電力服務(wù)有限公司、東京電力能源合作伙伴和東京電力控股公司等六家公司,在日本5個地方開展“V2G整合項(xiàng)目”的示范,將電動汽車作為虛擬電廠,平衡可再生能源及電網(wǎng)穩(wěn)定之間的關(guān)系。此次項(xiàng)目將總共使用59輛EV/PHEV,創(chuàng)建日本最大的試驗(yàn)環(huán)境,日本計(jì)劃在2021財(cái)年實(shí)現(xiàn)V2G的商業(yè)化。

2020年6月,菲亞特克萊斯勒(FCA)公司,在意大利米拉菲奧開展全球最大V2G試點(diǎn)項(xiàng)目,預(yù)計(jì)到2021年底能夠建成容納超過700輛電動汽車,監(jiān)管容量達(dá)到25MW的V2G設(shè)施,旨在實(shí)現(xiàn)純電動汽車與電網(wǎng)的雙向交流,并為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。從這些試點(diǎn)探索看來,車網(wǎng)雙向充電在一些國家與地區(qū)商業(yè)化,正在路上。


NRG和EVgo公司與加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校(UCSD)合作,車輛中安裝雙向電動汽車供電設(shè)備(EVSE),用來測試V2G在微電網(wǎng)中的應(yīng)用。丹麥推出了世界上第1個V2G商業(yè)模式(Parker),參與頻率調(diào)節(jié)、電壓控制等服務(wù)。西班牙公司Endesa與Nissan計(jì)劃合作部署V2G。Nissan承諾在工廠安裝Leaf和e-NV200,以與Endesa的5和10 kW雙向充電站兼容。兩家公司計(jì)劃在丹麥、荷蘭和德國開展第一批V2G應(yīng)用等。


V2G技術(shù)難點(diǎn)與挑戰(zhàn)

設(shè)備兼容性:

不同車輛、不同電池和不同電網(wǎng)之間的兼容性是一個重要難點(diǎn)。需要確保汽車與電網(wǎng)之間的通信協(xié)議和充放電接口兼容度高,以實(shí)現(xiàn)有效的能量轉(zhuǎn)移和交互。

電網(wǎng)適應(yīng)性:

將大量的電動車納入電網(wǎng)能量交互系統(tǒng)可能對現(xiàn)有電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施提出挑戰(zhàn)。需要解決的問題包括電網(wǎng)負(fù)荷管理、電網(wǎng)可靠性和穩(wěn)定性、電網(wǎng)對電動車充電需求的靈活性等。

技術(shù)難題:V2G系統(tǒng)需要解決多個技術(shù)難題,如快速充電和放電技術(shù)、電池管理控制技術(shù)、與電網(wǎng)的互聯(lián)技術(shù)等。這些技術(shù)挑戰(zhàn)需要通過不斷的實(shí)驗(yàn)和研發(fā)來解決。

車輛電池管理:對于電動汽車來說,電池是其重要的能源儲存設(shè)備。在v2g系統(tǒng)中,需要對電池的管理進(jìn)行精確的控制,以平衡電網(wǎng)需求和電池壽命的考慮。

充放電效率和速度:實(shí)現(xiàn)高效率的充放電過程對于v2g技術(shù)的成功應(yīng)用至關(guān)重要。需要研發(fā)先進(jìn)的充電技術(shù),提高能量傳輸?shù)男屎退俣?,同時減少能量損失。

電網(wǎng)穩(wěn)定性:v2g技術(shù)涉及將電動汽車作為電網(wǎng)的一部分,對電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性提出了更高的要求。需要解決車輛大規(guī)模接入電網(wǎng)所帶來的潛在問題,確保電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

市場機(jī)制:V2G系統(tǒng)的商業(yè)模式和市場機(jī)制也是一個難點(diǎn)。如何確保各方的利益平衡和合理的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),如何引導(dǎo)用戶積極參與V2G能量交互等,都需要認(rèn)真考慮和解決。


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