科普 | 什么是“V2G技术”？

日期：2024-09-12 来源：充换电头条

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2024

09/12

09:04

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关键词： V2G技术车网互动反向放电

随着电动汽车保有量持续增长及快充技术应用，电力负荷需求也逐渐加大。为了适应这种趋势和变化，V2G将电动汽车与电网紧密地连接在一起，开启了一场能源革命的新篇章。

那么，什么是“V2G”？发展现状如何？面临哪些的问题？对此，充换电头条（微信公众号：chd2005s）对V2G技术的定义、面临的问题、技术核心要点以及布局企业等进行了梳理和总结。

V2G的定义

V2G全称：Vehicle-to-Grid，即车网互动，利用电动汽车特有的储能功能与电网“双向奔赴”。V2G描述了电动汽车与电网间的双向流动关系。简单来说就是电动汽车可以作为可移动的储能装置，通过用电低谷时段充电，用电高峰时段对电网反向放电，构建起动态有效的“新能源汽车+电网”能源体系，起到削峰填谷的调峰作用，实现能量双向互动。

V2G技术的起源与发展

1995年，美国落基山研究所首席科学家Amory Lovins提出V2G技术概念原型,特拉华大学William Kempton教授对其进一步发展，并开展了相关示范。

2002年，美国加利福尼亚州的AC Propulsion电动汽车公司开发出一款电动车TZERO，该车型支持双向充电功能，即不仅能从电网中充电，也能将电能反馈给电网。V2G技术概念得以实现。

2016年，由日产与丹麦技术大学等多个机构开展的Paker项目，在丹麦多个区域电力市场持续地提供了3年多的调频辅助服务。该项目是世界上第一个完全商业化运行的V2G项目，自此V2G技术产业链逐渐形成。

V2G技术的核心要点

就目前来看，V2G技术要实现电能在电网和车辆动力电池间的双向流动，由此可知其技术核心主要涉及车网两方面：电网侧的充电桩和电网技术与用户侧的汽车动力电池相关技术。

1. 电力监控系统

电力监控系统是以计算机、通讯设备、测控单元为基本工具，监视和控制电力生产及供应过程的平台。该技术在传统电网建设中已较为成熟。

2. 电动汽车大数据获取、调用与响应

技术重点是制造智能传感器，引入AI技术、云计算、区块链技术等采集并分析电动汽车大数据。

3. 有序充电控制系统

该技术的研究重点有两方面：一是促使控制系统的算法模型随着电量监测技术以及数据获取与调用技术的更新而不断优化，使得其计算结果接近产能效率实际最优值；二是需尽量降低电动汽车集体接入给电网带来的损耗，保证传输的电能质量。

4. 双向充电技术

双向充电技术分为车载交流充电和板外直流充电两种形式，车载交流充电不仅需要专用的交流充电装置来实现双向电力传输，还需要改进在车辆侧的电气系统中进行双向电力传输，目前主流的双向充电形式是使用板外直流充电设备。

来源：南京江宁经济技术开发区

V2G的发展现状如何

都说V2G很香，但事实上，喊了多年的V2G却始终没有大规模应用起来。

V2G还只是部分桩企推出的概念桩，当前市面上的大部分充电桩并不具备 V2G功能。而目前很多新能源汽车都还存在充电焦虑的问题，实际愿意去做放电的电动汽车少之又少。

所以理想很丰满，现实很骨感，V2G的市场并没有完全发展起来，这一技术仍存在一些问题亟待解决。

V2G在国内的应用

在国内，V2G技术正在加快示范应用。V2G示范充电站试点已在深圳、北京、上海、四川、江苏、浙江、山东等地展开，并尝试商业化运营。

1. 无锡车网互动验证中心

2023年8月23日，全国规模最大V2G试验在国网无锡供电公司车网互动验证中心完成。此次试验是对V2G技术的一次实用化验证。国网无锡供电公司车网互动验证中心是国内规模最大的V2G 充电桩集群，配置了50台60千瓦V2G 直流充电桩。而此次试验数据显示，50台新能源汽车的反向送电功率接近2000千瓦，送出的电量可满足133户居民一天的日常用电。此外，蔚来、埃安、吉利、一汽、小鹏、赛力斯、哪吒、比亚迪等车企陆续开展对V2G技术的探索。

2.蔚来V2G光伏自循环补能体系

蔚来携手多方在祁连山国家公园共同打造的全球首个V2G光伏自循环补能体系落成，由光伏电站、V2G双向充电桩和纯电动汽车组成。1月9日，蔚来上海首批10座 V2G 目充站正式投入运营。

3.广汽能源在广汽埃安V2G示范中心

2024年3月，广汽能源在广汽埃安V2G示范中心成功完成了全国首次新能源汽车与电网融合V2G技术与虚拟电厂结合的二次调频实车试验，突破了V2G技术常态化应用的必要条件，成为全国首次实现车-网调频互动的示范案例。

来源：广汽集团

V2G的应用场景

1、平抑负荷峰谷

在城市中，尤其是大型城市中，电网峰谷负荷差会很大。每天电网负荷高峰时段需要有足够容量的电厂来调节负荷变化，在低谷时就会闲置很多容量。由于私家电动汽车绝大多数时间处于停驶状态，这就为电动汽车作为分布式移动储能单元提供了可能性。使用V2G功能时可以实现在负荷低谷时给电动汽车充电，从电网吸收功率；而在负荷高峰时电动汽车通过逆变装置将电能回馈给电网，向电网输送功率。这样能够减少电网在备用容量上的投资，减小电网峰谷差，取得经济效益。

在国家节能减排和新能源汽车的政策支持下，采用V2G平抑负荷峰谷具有显著的社会效益。在经济方面，充分利用闲置的电动汽车储能能力，鼓励用户参与V2G，一方面可以抵消用户使用电动汽车的部分费用，另一方面可以减少国家建设调峰电源的巨额投资，具有明显的经济效益。

2、对频率做出响应

频率的变化也反映出负荷的变化，同时也必须通过调整频率保证满足系统功率和负荷平衡。V2G能在非高峰时段自动充电，在高峰时段放电，替代效率较低的调频电厂（一般的火电厂在接到调频信号后，需要一定的启动时间，而高性能车载动力电池对信号的反应速度是毫秒级的）。

电动汽车放电时可看作一种分布式电源，可用功率及可用时间都有很大的不确定性。但是，当参与V2G的车辆达到一定的数量时，对于一个整体来说少量车辆的退出，不会影响V2G总的可用功率。有研究表明，90%的车辆都可以参加调频服务，即使在交通的最高峰点也有80%多的车辆是停着的，即可以参加调频服务；而且对于私家车，一天当中只有4%~5%的时间是在使用中的，即有95%的时间可以参加调频服务。当电动汽车规模化应用时，利用V2G模式实现调频功能将在一定程度上提高电网调频效率。

3、用作应急电源

当交流电源（市电）出现干扰或中断时，V2G能保证对负载不间断地供电，确保关键负载连续正常运行，从而节省应急供电装置的投资，而且其可靠性高并可以根据实际情况来选择需要的容量或采用并联方式扩大容量，这样就可以使更多的设备受到保护。当电动汽车规模化应用时，如旅游景点大型停车场、居民社区停车场等地方可以利用电动汽车放电，作为紧急情况下的备用电源使用，为景点电力设备及居民住宅提供足够的电能，为电网维修和恢复提供足够的时间，能够在一定程度上提高供电可靠性。

4、为新能源接入平抑扰动

新能源发电具有较大的波动性，会对电网平稳运行造成较大冲击。以风力发电和光伏发电为例，风能、太阳能都是清洁能源，但从电网角度来看，风能、太阳能的波动性和随机性实际上会对电网供电质量产生不利影响。电网在接纳这些电能时要对这种波动进行调节，这时V2G就可以作为备用容量对新能源接入所产生的扰动进行平抑，减少火电或其他常规机组的备用容量。

来源：星云股份

V2G的价值

长远发展看，V2G技术是未来电网转型升级的重要组成部分。从商业逻辑上看，V2G带来了电网、车企、新能源车主三方共赢。

1、对电网价值

根据电网的需要，可以将电动车作为储能装置用于调控负荷，通过控制充电桩V2G系统的运行来调整电动汽车的充电和放电时间，从而在电网负荷高峰期间减轻负荷，平衡电网供需关系。

如此一来，可以减少因电动汽车大量发展带来的用电压力，还能提高电网运行效率和可靠性，减少电网在储能建设上的投资。

2、对车企价值

对车企而言，V2G技术使用户有效降低了电动汽车的使用成本。在紧急情况下，还能利用V2G技术将具有电力输出功能的电动车当作紧急电源使用，将可利于推动电动车的生产与销售。

3、对新能源车主

电动汽车车主在电网负荷低、电价低的时候给车辆充电，通过充电桩V2G技术，电动汽车车主可以电网负荷高、电价高时将车辆存储的能量出售给电网公司，从而获得经济收益。

来源：南网顺易充

广西首个光储超充放（V2G）综合能源站

V2G面临的问题

1、标准体系有待完善

我国现行新能源汽车和充电设施标准均未对V2G功能作出有效规范，现有电力并网与计量等标准也尚未考虑具备V2G功能车辆和设备的应用需求，V2G聚合参与电力交易的相关数据交互、运行调控、信息安全等标准体系仍有待建立健全。当前已开展的V2G试点示范大多是由企业采用私有协议实施，并不能支撑商业化应用。

2、投资收益难以保障

成本方面，因V2G桩尚未批量化生产，一台15千瓦的V2G桩价格达到2万元以上，是相同功率常规直流桩价格的2～3倍。收益方面，当前车网互动灵活性资源参与电力市场仍然受到诸多因素制约，V2G反向放电的价格机制尚未明确，在参与电力需求响应、辅助服务市场方面存在参与频次偏低、区域较少、部分设施缺乏有效计量手段等问题，目前大多情况下只能通过向物业单位放电进行峰谷价差套利，收益模式较为单一，不足以覆盖V2G桩的投资和运行维护成本。

3、各方欠缺参与积极性

消费者方面，主要担心V2G收益不能有效覆盖电池寿命和安全性下降带来的损失。车企方面，由于目前消费者对具有V2G功能的车型几乎无需求，车企缺乏开发V2G车型和设计配套营销和质保方案的动力。电网方面，考虑单台新能源汽车放电功率低、放电量较小，且存在分布分散、难以调度管理的问题，与抽水蓄能、大规模电化学储能等储能方式相比，新能源汽车作为储能单元效率偏低。

V2G的政策

就在昨天（2024年9月10日），国家发改委等四部门发布《国家发展改革委办公厅等关于推动车网互动规模化应用试点工作的通知》。其中明确指出，全面推广新能源汽车有序充电，扩大双向充放电（V2G）项目规模，丰富车网互动应用场景，以城市为主体完善规模化、可持续的车网互动政策机制，以V2G项目为主体探索技术先进、模式清晰、可复制推广的商业模式，力争以市场化机制引导车网互动规模化发展。

此外，在今年年初，国家发改委、国家能源局等四部门联合印发《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》，其中提出，到2025年，我国车网互动技术标准体系初步建成，充电峰谷电价机制全面实施并持续优化，市场机制建设取得重要进展，加大力度开展车网互动试点示范，力争参与试点示范的城市2025年全年充电电量60%以上集中在低谷时段、私人充电桩充电电量80%以上集中在低谷时段，新能源汽车作为移动式电化学储能资源的潜力通过试点示范得到初步验证。