一場關于能源調控的“革命”正在悄然拉開序幕。

近日，奧迪、日產、北汽、威馬等車企都在開展一個車輛到電網雙向充電的實驗和落地項目，該實驗將統(tǒng)籌協(xié)調電網電力電量和電動汽車電池之間的平衡，助力電網在峰值實現(xiàn)用電平衡，提高電網穩(wěn)定性。

這個乍聽上去有點新奇的技術，其實并不是什么新玩意兒。它就是之前一直說的 V2G（Vehicle to grid，車輛到電網）技術。V2G 的概念早在 1995 年就被提出，近年來由于電動汽車的發(fā)展和電池技術的進步，逐漸受到人們關注。

V2G 是什么？

現(xiàn)在的車與網，幾乎沒有互動性可言。無非是電動汽車沒電的時候，找電網充電而已。

V2G 描述了電動汽車與電網之間的雙向互動關系。當車載電池需要充電，電流則由電網流向車輛；當電動汽車不使用時，車載電池將剩余可控電能反向輸送到（銷售給）電網系統(tǒng)。

（點擊圖片可看大圖，下同）

電動汽車和電網的互動，利用大量電動汽車的儲能源作為電網和可再生能源的緩沖，提供相關調峰調頻、黑啟動等輔助服務。

V2G 的價值體現(xiàn)在哪？

目前，從全球角度來看，各國電網提供的電動車充電業(yè)務壓力并不明顯。但據國際能源署（IEA）發(fā)布的《全球電動汽車展望》報告顯示，2019 年電動汽車的全球銷量突破 210 萬輛，同比增長 40%。預計 2020 年，全球電動汽車的保有量將近 1000 萬輛。

全球電動汽車保有輛

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上圖可以看到，中國是全球電動汽車最大市場。數(shù)據顯示，截至 2019 年，中國電動汽車保有量超過 300 萬輛。隨著電動汽車保有量的快速攀升，車輛充電帶來的電網供電壓力將進一步增加。

那么，V2G 技術的發(fā)展將帶來哪些提升和改善？

·減緩電網供電壓力

因此，將處于停駛狀態(tài)的電動汽車作為可移動的分布式儲能單元，實現(xiàn)能量在電動汽車與電網之間雙向流動(充、放電)，減緩電網日益增加的供電壓力成為 V2G 技術的價值之一。

從電網的角度來看，V2G 技術在解決“削峰填谷”儲能方案，調節(jié)電網負荷，提高電網效率等方面起到了關鍵作用。

此外，通過車網互動的協(xié)調運行，純電動汽車還可作為一種移動式、分布式的儲能設施，提高電網運行效率和資源配置能力，提升清潔能源消納能力，進一步推進能源革命。

·節(jié)省充電成本

在 V2G 雙向充電技術運用下，電動汽車的動力電池相當于一個“巨型移動充電寶”。

從車主及消費者的角度，在用電低谷時用較低的電價給汽車充電并儲存電量，而在用電高峰期用較高的電價向電網輸送電力，相當于“賣電”給電網，低谷和高峰期的電價差可以給車主帶來一定的經濟收益，從而進一步降低電動汽車車主的充電成本。

·促進電動汽車普及

由于充電成本有望降低，V2G 技術有效提升了用戶對電動汽車的認可度，從而促進新能源汽車推廣普及，推動可再生能源替代化石能源的國家能源替代戰(zhàn)略目標提早實現(xiàn)。

在上述背景和趨勢下，V2G 技術的運用，進而或許還將成為一種為社會、為行業(yè)帶來巨大正向效應的環(huán)保節(jié)能解決方案。

·助力電網智能化轉型

從技術層面來看，V2G 技術是智能電網技術的重要組成部分，電動汽車充放電控制裝置需要滿足電動汽車和電網的信息交互功能，對交換能量、電網運行狀態(tài)、電價信號、車輛信息、電池狀態(tài)、費用等信息在兩者間進行傳遞。

新能源及未來汽車技術路線的獨立研究者曹廣平對此也發(fā)表了相同的觀點：“V2G 技術是融合了電力電子技術、通信技術、調度和計量技術、需求側管理等的高端綜合應用，V2G 技術的實現(xiàn)將在電網末端起到一定的支撐作用，使電網技術向更加智能化的方向發(fā)展?！?/p>

·廢棄車輛電池再利用

此外，曹廣平還向筆者表示，V2G 技術的價值還包括廢棄車輛電池面向電網供電的再利用。V2G 將為廢舊的動力電池組提供循環(huán)再利用的可能性——雖然隨著電池性能的衰退，電池組將不足以支撐車主日常用車的需求，但通過 V2G 方式作為儲能單元在電力消耗峰值期間逆向供電給電網，或將成為“廢物”的一種“新生”。

電網得以優(yōu)化電能供給，用戶得以享受更環(huán)保、更經濟的電力消費，廢舊動力電池組得以發(fā)揮余熱。

V2G 價值背后的代價

上面羅列了 V2G 技術能夠帶來諸多優(yōu)勢。但 V2G 何時能建成？目前還尚未可知。

優(yōu)勢之外，一個事物的價值還在于要付出怎樣的代價。就當前現(xiàn)狀來看，V2G 技術仍存在著尚未解決的痛點與挑戰(zhàn)。

·對于電池衰減的影響

V2G 的難點不在于將車輛電能反向供給電網的技術本身。主機廠雷諾表示，運用交流電技術，只需在車輛內部安裝可逆充電器，并對現(xiàn)有充電終端進行簡單的改造即可完成逆向供電，且成本并不昂貴。

V2G 真正的痛點在于，車輛電池因充放電次數(shù)的增加導致的電池衰減退化速度加快。因為 V2G 技術不可避免的會增加車輛電池的充放電次數(shù)，而電池的使用壽命就是由其充放電循環(huán)次數(shù)來決定的。

2020 年 1-7 月動力電池產量和裝機量數(shù)據
（與非網制圖）

根據中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的 7 月份動力電池數(shù)據顯示，目前我國動力電池產量和裝機量都以三元材料和磷酸鐵鋰電池為主。國家對于電池循環(huán)使用次數(shù)強制要求必須要在 1000 次以上，磷酸鐵鋰一般可以做到 2000 次以上，而三元材料電池平均水平在 500-1000 次，做得好的能到 1000 次以上。

可以看到，動力電池的壽命本身年限就不長，再加入 V2G 模式之后，更加加速了動力電池的老化和降解，從而影響電動汽車的性能。美國夏威夷自然能源研究所的一項研究稱：在恒定功率下，V2G 會顯著降低電池壽命至 5 年甚至以下。

顯而易見，若 V2G 無法保證供電車輛的電池壽命不受影響，在市場應用過程中將遇到巨大阻力。從用戶角度來看， V2G 雖然能夠帶來額外的經濟效益，但是以消耗動力電池壽命的代價來獲得的，相信就目前的電動汽車狀況來說，大多數(shù)用戶還是不會選擇 V2G 模式。

曹廣平也向筆者表達了同樣的觀點，“目前純電動汽車的電池壽命飽受用戶詬病，也就是說電池的壽命還不夠支撐車輛長周期使用，而反過來期望車輛電池在‘生命有限，價格較貴’的情況下用來給電網反送電，還不現(xiàn)實?！?/p>

如此看來，V2G 在電池衰減退化方面的技術攻堅，或將成為行業(yè)最需要解決的難題。此外，從消費者角度來看，相應的激勵政策也是帶動 V2G 普及的關鍵之一。

·車網協(xié)同控制及管理

眾所周知，社會用電量非常明顯的呈現(xiàn)波峰波谷狀態(tài)。但隨著電動汽車的不斷增多，而且電動汽車的充電及放電時間是高度隨機性的，如果不能進行統(tǒng)一協(xié)調控制及管理的話，將會對電網網損及電能穩(wěn)定性產生巨大的影響。

而且電網在調控層面是非常脆弱的，大規(guī)模電量供求變化會對電網本身產生一定的沖擊，嚴重時甚至會產生電網失步震蕩，可能引起電廠跳閘，從而又導致供電缺口增大。因此，電網中的發(fā)電和供電需要盡量接近平衡狀態(tài)。

上海玫克生儲能科技有限公司首席科學家嚴曉在接受筆者采訪時指出，V2G 技術的關鍵是電動汽車必須要跟電網友好互動。但是，這個“友好互動”也正是真正的痛點所在。

V2G 原理聽上去挺簡單，就是雙向互動，但難點在于在電動汽車 V 側以及電網 G 側的調度控制，在于電動汽車怎樣才能知道電網需要并知道怎樣用 V2G 來注入功率來協(xié)助電網。

V2G 要想得到大規(guī)模普及，車網之間必然要經歷如下過程轉變：充電（V0G），用戶不考慮充電合適時間——有序充電（V1G），用戶開始審視車網之間的關系，選擇合適時間充電——互動充電（V2G），用戶既獲電也儲電，實現(xiàn)車網一體。

因此，面臨的挑戰(zhàn)是如何制定出一個機制讓帶有 V2G 功能的車主能及時了解電網的需求，并引導車主去一個方便注入功率的場所——即如何在充電樁與電動汽車之間配備“雙向智能充電器”，用戶正反向充電不受地點和空間的限制，自動實現(xiàn) V2G。

國內外研究現(xiàn)狀

目前國內外只有少數(shù)機構涉足 V2G 領域。從第 1 電動網統(tǒng)計數(shù)據看到，2019 年全球有 50 余項 V2G 試點示范項目，主要集中在美國（18 項）、西歐（25 項）和日本、韓國和中國香港（共 7 項）等地，項目包括技術驗證、示范推廣、商業(yè)化運行等不同類型。

其中，充電樁作為電動汽車發(fā)展的一個難點，充電站也還在慢慢地普及。就目前而言，帶有 V2G 模式的充電站規(guī)劃還是處在較前期的階段。當然，也不乏相應的試點電站，但就目前的 V2G 在系統(tǒng)中占比不會太多，它的路才剛剛開始。

從國內相關報道來看，國內 V2G 發(fā)展主要分為幾個階段，2020 年之前：開展小批量多批次的 V2G 試驗驗證，參與互動的電動汽車數(shù)量可控制在 10~300 輛，該階段主要任務是驗證多臺電動汽車與電網互動技術，實現(xiàn)多輛電動汽車的有序充放電。2020 年~2025 年：主要開展規(guī)?；妱悠嚕〝?shù)量一般不少于 500 輛）與電網互動的示范運行。2026 年之后：逐步商業(yè)化推廣。

同時各大汽車企業(yè)也在陸續(xù)研發(fā) V2G 技術，包括威馬、北汽、日產、本田、奧迪、雷諾等車廠，也包括早期不看雙向充電的特斯拉也表示會在 Model 3 和 Model Y 中增加雙向充電功能。

通過分析國內外 V2G 項目可以看到，歐美、日韓等國外的 V2G 示范項目有個明顯特點，基本都是主機廠牽頭來做。V2G 技術其實最適合由電網企業(yè)牽頭實施，但由于國外的電網公司普遍實力較弱，難以推動 V2G 技術進步和落實。

反觀中國，我國有世界上最大的電網企業(yè)—國家電網，在推動 V2G 示范落地上具有國外難以比擬的優(yōu)勢。同時，中國新能源電池裝機容量世界第一，具有 V2G 車網互動的巨大市場潛力，但同時也意味著電動汽車的巨大充電需求將有可能給電力系統(tǒng)造成較大的負擔，因此，發(fā)展 V2G 技術看上去更是大勢所趨。

總的來說，國內外目前都還處于初步研究和試驗階段，不管從技術方面還是政策方面，距離實際大范圍應用還有較大差距。包括 V2G 設備的更新和維保，V2G 實現(xiàn)方式的規(guī)范和優(yōu)化，用戶對于 V2G 意識的確立，最終 V2G 技術從有線走向無線的歷程，都需要整個產業(yè)鏈的共同努力來完成。

結語

馬斯克于 2018 年重提 V2G 技術在特斯拉產品上的應用，有一個最基本的前提就是電池技術的進步和成本的降低?？芍钡?2020 年，特斯拉才在 MODEL 3 、MODEL Y 部分車型上推出 V2G 技術。

盡管如此，特斯拉仍“委婉”地將其命名為“雙向充電”。按照馬斯克的性格，竟沒有大書特書 V2G 技術。

可見，理論上無論是多么偉大的技術或設想，一旦談到落地，在利益成本與實現(xiàn)性方面的考量都會成為影響事情走向與速度的關鍵因素。

圍繞行業(yè)現(xiàn)狀，究竟怎樣才能實現(xiàn) V2G 技術？

曹廣平多次強調，目前的 V2G 技術正是因為電池技術不過關而無法真正實現(xiàn)大規(guī)模盈利式的發(fā)展， V2G 技術要以車載電池的循環(huán)壽命良好為基礎；嚴曉從電網角度來看，V2G 未來發(fā)展趨勢將會在配合配電網實現(xiàn)“韌性”方面起到“應急”的作用。韌性是衡量配電網在低概率、破壞性較大的特殊情況(如極端自然災害)下的響應和調節(jié)能力，是國內外電網都關注的重要建設內容。

筆者認為，或許可以換一個角度來看待 V2G 技術：V2G 應該是廣義的，是有多種形式的，不應僅局限于“電動汽車與電網相互充電”這個概念。即使電動汽車僅做到“智能充電”，或電網側進行模式創(chuàng)新，也是增強了 V 與 G 的互動性。即使中短期難以做到電動汽車和電網之間的“友好互動”，也不能因此輕易去否認 V2G 技術的價值和意義。

相信隨著技術瓶頸的不斷被突破，V2G 技術將會成為我國能源轉型的一個重要支點，同時作為一個新的業(yè)務領域，將催生出新的商機及機會。

特別鳴謝

曹廣平——新能源及未來汽車技術路線的獨立研究者

嚴曉——上海市千人計劃專家、CUSPEA 學者、上海工程技術大學教授、上海玫克生儲能科技有限公司首席科學家

文章參考

《V2G 模式，路漫漫》，功率半導體那些事兒

《電動汽車 V2G 技術，能源革命悄然推進》，北汽新能源

《V2G：歐美日發(fā)展經驗啟示》，第 1 電動

《V2G 會成為下一個熱點嗎？》，智能網聯(lián)汽車網
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