1.1 电动汽车与电网互动
《国家发展改革委等部门关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》(发改能源〔2023〕1721号)指出,新能源汽车通过充换电设施与供电网络相连,构建新能源汽车与供电网络的信息流、能量流双向互动体系,可有效发挥动力电池作为可控负荷或移动储能的灵活性调节能力,为新型电力系统高效经济运行提供重要支撑。车网互动主要包括智能有序充电、双向充放电等形式,可参与削峰填谷、虚拟电厂、聚合交易等应用场景。
有序充电指通过运用经济或技术措施进行引导和协调,按照一定的策略对电动汽车进行充电。作为当前的主流形式,其作用是在满足用户充电需求的前提下,动态调整充电时间和功率,引导充电负荷削峰填谷,既减轻电网高峰时段的供电压力,也降低车主的充电成本。目前,智能有序充电已在居民社区、公共停车场、公交场站等场景加速推广,并为双向充放电的规模化应用奠定基础。
双向充放电(V2G,Vehicle-to-Grid)指电动汽车动力蓄电池通过充放电装置与公共电网相连,作为储能单元参与公共电网供电的运行方式,实现双向能量流动。V2G作用主要体现在参与削峰填谷、需求响应和辅助服务,为电力系统提供双向灵活性资源。
目前车网互动处于试点示范向规模化应用过渡阶段:国家发展改革委等部门先后印发文件部署车网互动规模化应用试点,并公布首批试点名单,共9个试点城市和30个试点项目入选,覆盖居民社区、工业园区、公交重卡等多类场景,居住区交流V2G等新形式也在部分试点中同步开展了技术验证和示范应用。
图1 新能源汽车车主参与放电
不少车主关心:V2G会不会加速电池损耗?从当前试点和研究来看,其影响是可控的。随着动力电池技术进步,电池循环寿命已显著提升,对私人乘用车而言,日常行驶所消耗的循环寿命相对有限,仍留有较充裕的循环余量可用于V2G。当前V2G试点中,通过采用浅充浅放模式,将电池电量控制在健康区间,有助于优化电池的使用状态与健康度。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高也表示:“如果将电池工作的倍率、脉冲频率和周期控制在适当范围内,车网互动不仅不会加速电池衰减,在一定程度上还可以起到保护电池的作用。”
1.2 车桩网交互技术
车网互动要落地,不能仅停留在概念上,关键在于车、充(放)电桩、服务平台与电网之间能顺畅地“对话”。本节就沿着这条链条,看看各方都是怎么交互的。
车和桩之间怎么“对话”?
电动汽车插枪后,车与桩先“认识”彼此,再进行“协商”,以实现充放电。以直流充电场景为例,双方依据GB/T 27930-2023《非车载传导式充电机与电动汽车之间的数字通信协议》进行交互,该过程可细分为六个阶段:物理连接、低压辅助上电、握手协商、参数配置、充电执行和结束充电;车辆实时发送电压电流需求,充电桩据此调整输出电压电流,保证充电过程安全、正常进行。V2G的交互流程与普通充电基本一致,其关键区别在于,充(放)电桩还要根据车主预设参数(电池荷电状态(SOC)区间、预期驶离时间等)生成充放电计划并执行。
桩和平台之间怎么交互?
服务平台承担着设备接入与状态监控、充放电计划下发、交易结算与数据统计等核心功能,让分散的充电桩变成电网“看得见、调得动”的资源。为实现平台对充电桩的调度、状态监控与交易结算,一套统一的信息交换规则必不可少。GB/T 44130《电动汽车充换电服务信息交换》系列标准分为总则、公共信息交换规范、业务信息交换规范、充换电设备与服务平台信息交换、数据传输及安全等5部分。其中,第4部分充换电设备与服务平台信息交换统一了设备管理、服务交易及能量互动等的数据交换格式与通信机制,让不同品牌的充换电设备都能接入服务平台,实现互联互通,变成“可感知、可控制”的资源。
平台与电网之间怎么交互?
成千上万个充(放)电桩在同一时段内给电动汽车供电,足以影响局部电网的负荷曲线。电网通过服务平台,采用负荷聚合技术把分散的充(放)电桩和电动汽车“打包”成一个可调度的整体,汇总“有多少资源、能调多少功率、调得怎么样”等信息,统一向电网申报调节能力,接收并下发调度指令。目前,聚合起来的资源主要通过参与需求响应、电力市场交易等方式,接受电网的统一调度。
车网互动标准体系
值得一提的是,我国车网互动技术标准体系正在加快构建。《车网互动技术标准体系(2025版)》已对5个部分的技术标准作出规划,涵盖基础和通用、设备与接口、服务平台、负荷聚合、建设与运行,如图2所示。目前,多项车网互动领域的国家、行业标准已经发布,为车网互动从试点示范走向规模化应用提供技术遵循。随着产业实践不断深入,技术标准体系也将动态更新并持续完善。
图2 车网互动技术标准体系框架
1.3 车网互动场景
从日常的新能源消纳,到危急时刻的应急保供,再到聚合起来参与电力市场,车网互动正在多个场景落地生根,推动电动汽车从单纯的“用电者”转变为电网的“好帮手”。
新能源“搬运工”
风电、光伏等新能源“看天吃饭”,发电多的时候往往用不完,需要时却可能发不出。电动汽车可以成为新能源电力的“时空搬运工”:在风电、光伏大发时段充电,把富裕的绿电储存进动力电池;等到用电高峰,再通过V2G技术把电反馈给电网。这种“低充高放”的时空搬运,既提升了新能源消纳率,也让车主获得电价差收益。为了鼓励大家多用绿电,一些服务平台还积极探索“新能源+V2G”协同运营模式,对使用绿电充电的用户给予电价优惠或积分奖励,实现新能源发电、电动汽车充电、电网调节的良性互动。
图3 银川南智慧充电服务示范中心
电力保供“应急队”
电网故障停电、极端灾害来袭或高峰时段保供紧张时,电动汽车能变身“移动应急电源”。依托V2G技术,车辆可向住宅、楼宇以及离网负载反向放电,保障照明、电梯、水泵等关键负荷不停电,做到“平时充电、急时放电”。通过在医院、车站、政务中心等重要负荷周边布局V2G充电站点,可构建应急保电体系;在乡村地区,县域、村级电网也可以建设V2G充电站,让电动汽车成为乡村电网的“移动充电宝”,助力乡村能源安全保障。电网停电后,充(放)电桩甚至能实现充放电工况与应急电源工况转换,建立并维持稳定的电压和频率基准,满足应急供电要求。
新型电力系统“调节器”
不仅是应急供电时的“关键时刻顶得上”,电动汽车还能够日常参与电网调节,成为新型电力系统的“平衡器”。规模化聚合的电动汽车资源可参与电网削峰填谷、调频调峰等辅助服务。通过人工智能算法分析用户的充电习惯和出行规律,可以精准预测可调节负荷规模,为电网调度提供数据支撑。借助电力现货市场、辅助服务市场的价格信号,可以引导用户错峰充电、有序放电,即在电价低时多充电、电价高时少充电甚至放电,既平抑了电网负荷波动,也降低了用户的出行成本。
1.4 未来交通与能源融合
交通与能源融合发展,是建设交通强国、能源强国的重要路径。“十五五”时期是实现碳达峰的关键期、攻坚期,国家出台的《“十五五”碳达峰行动方案》《新型能源体系建设“十五五”规划》等重要文件,指明了建设零碳运输走廊、全面推广智能有序充电、扩大车网互动规模化应用范围等发展方向。
展望未来,当无人驾驶遇上自动充电,电动汽车不仅能自主“找桩”,还能智能地选择在电价低、绿电多的时段完成充电,并在电网有需求时主动放电,车网互动将实现全程无需人工介入。随着更多风电、光伏接入电网,电动汽车将成为消纳绿色电力的“移动储能池”,让每一度绿电物尽其用,也让大家的出行成本更低。未来,这种互动模式还有望向电动船舶乃至电动飞行器延伸,逐步走向实际应用。当交通与能源深度融合,我们将迎来更低碳的出行方式,也将为新型能源体系建设和“双碳”目标实现提供坚实支撑。
作 者:王建祥 国网智慧车联网技术有限公司标准与认证专责
审核专家:刘慧文 国网智慧车联网技术有限公司资深师
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