V2G是什么技術:
V2G技術是指車輛對電網進行能量雙向傳輸的技術。V2G即"Vehicle-to-Grid"(車輛對電網)的簡稱,它允許電動車通過電網進行充電,同時將車輛儲存的能量反饋到電網中。V2G技術的主要目的是提高電動車的零排放行駛能力,并為電網提供供電支持和調節服務。

圖1:V2G電流走向示意圖
通過V2G技術,電動車可以充當儲能設備,將多余的電能反饋到電網中,以供給其他用戶使用。當電網需求高峰時,V2G技術可以將車輛儲存的能量釋放回電網,幫助平衡電網負荷。相反,當電網需求低谷時,電動車可以從電網接受能量并進行充電。電動車在電網負荷低時,吸納電能,在電網負荷高時釋放電能,賺取差價收益。如果真正實現了V2G,大家就可以把每一部電動汽車都看成一個小型充電寶,當電網負荷低時插上充電槍,就可以自動儲能,當電網負荷高的時候,就可以把動力電池的電能賣給電網,賺取差價。
V2G應用現狀:
海外V2G技術多數是車企牽頭或聯合高校進行,V2G應用場合、盈利方式多元化,且取得階段性成果,部分進入商用階段;而我國V2G試點項目較少,多數項目由電網公司牽頭統籌安排,形式單一。我國V2G技術應用屬于起步階段,V2G應用仍有不小難度,具體來看:
國內V2G現狀
中國電動汽車容量世界第一,具有V2G車網互動的巨大市場潛力,自2020年以來,國家出臺多項政策推動V2G技術進步,中國的清華大學和浙江大學等知名高校都對V2G技術進行了深入研究。國家發展改革委、國家能源局5月17日發布《關于加快推進充電基礎設施建設更好支持新能源汽車下鄉和鄉村振興的實施意見》。文件提出:鼓勵開展電動汽車與電網雙向互動(V2G)、光儲充協同控制等關鍵技術研究,探索在充電樁利用率較低的農村地區,建設提供光伏發電、儲能、充電一體化的充電基礎設施。落實峰谷分時電價政策,鼓勵用戶低谷時段充電。到2030年前,對實行兩部制電價的集中式充換電設施用電免收需量(容量)電費,放寬電網企業相關配電網建設投資效率約束,全額納入輸配電價回收。
應用案例:上海有3個V2G示范區,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全響應充放電,累計消納電量44度。此外,國內其他地區也在積極探索V2G試點,如北京人濟大廈V2G示范項目、北京中再中心V2G示范項目等。
2021年比亞迪將在5年內陸續交付Levo Mobility LLC多達 5000 輛支持 V2G 的比亞迪中型和重型純電動車。
海外V2G現狀
歐美等國對V2G技術尤為重視很早便推出明確的政策支持。早在2012年,美國特拉華大學試點項目eV2gSM,該項目旨在評估在V2G技術條件下,電動汽車向PJM的電網提供調頻服務以減輕可再生電力固有間斷性的潛力和其經濟價值。為使特拉華大學功率相對較小的電動汽車能夠參與調頻服務市場,試點將調頻服務提供商的最小功率要求從500千瓦調低至約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目。
2016年11月,FERC提出修改法規,推動儲能與DER集成商進入電力市場。總體來看,美國試點驗證已經相對充分,可能在未來1-2年完成政策機制配套出臺,從而推動V2G進入實質化的商業運行。
歐盟方面,在2016年啟動了SEEV4-City 計劃,撥款500萬歐元,支持5個國家6個項目,重點針對V2H,V2B,V2N等微網消納可再生能源進行支持。
2018年,英國政府宣布將撥款約3000萬英鎊支持21個V2G項目,此項撥款旨在測試相關的技術研發成果,同時也為該類技術尋找市場。
圖3:英國V2G項目
2019年雷諾集團官方宣布在歐洲推出15輛ZOE組成的車隊,展開V2G試點項目。2020年4月,德國嘗試消納風力發電的V2G試點項目正式完成。德國電網采用智能再分配措施,提升了北部風力資源的消納,降低了南部常規能源的消耗。
2019年,日本三菱汽車公司、日立系統電力服務有限公司、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穩定之間的關系。此次項目將總共使用59輛EV/PHEV,創建日本最大的試驗環境,日本計劃在2021財年實現V2G的商業化。
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試點項目,預計到2021年底能夠建成容納超過700輛電動汽車,監管容量達到25MW的V2G設施,旨在實現純電動汽車與電網的雙向交流,并為電網的穩定運行提供支持。從這些試點探索看來,車網雙向充電在一些國家與地區商業化,正在路上。
NRG和EVgo公司與加利福尼亞大學圣迭戈分校(UCSD)合作,車輛中安裝雙向電動汽車供電設備(EVSE),用來測試V2G在微電網中的應用。丹麥推出了世界上第1個V2G商業模式(Parker),參與頻率調節、電壓控制等服務。西班牙公司Endesa與Nissan計劃合作部署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。兩家公司計劃在丹麥、荷蘭和德國開展第一批V2G應用等。
V2G技術難點與挑戰
設備兼容性:
不同車輛、不同電池和不同電網之間的兼容性是一個重要難點。需要確保汽車與電網之間的通信協議和充放電接口兼容度高,以實現有效的能量轉移和交互。
電網適應性:
將大量的電動車納入電網能量交互系統可能對現有電網基礎設施提出挑戰。需要解決的問題包括電網負荷管理、電網可靠性和穩定性、電網對電動車充電需求的靈活性等。
技術難題:V2G系統需要解決多個技術難題,如快速充電和放電技術、電池管理控制技術、與電網的互聯技術等。這些技術挑戰需要通過不斷的實驗和研發來解決。
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備。在v2g系統中,需要對電池的管理進行精確的控制,以平衡電網需求和電池壽命的考慮。
充放電效率和速度:實現高效率的充放電過程對于v2g技術的成功應用至關重要。需要研發先進的充電技術,提高能量傳輸的效率和速度,同時減少能量損失。
電網穩定性:v2g技術涉及將電動汽車作為電網的一部分,對電網的穩定性和安全性提出了更高的要求。需要解決車輛大規模接入電網所帶來的潛在問題,確保電力系統的可靠性和穩定性。
市場機制:V2G系統的商業模式和市場機制也是一個難點。如何確保各方的利益平衡和合理的資費標準,如何引導用戶積極參與V2G能量交互等,都需要認真考慮和解決。
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