基于V2G技術(shù)的電動汽車與電網(wǎng)融合市場前景分析

關(guān)鍵詞：汽車到電網(wǎng)（V2G）；分時電價；電動汽車；市場前景

0前言

在全球氣候變暖和能源危機(jī)的大背景下，電動汽車作為一種清潔、低污染的交通工具，正逐漸受到人們的青睞。隨著汽車到電網(wǎng)（V2G）技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電動汽車不僅可以有效降低碳排放，還能為電網(wǎng)反向輸送電能，提高能源利用效率。V2G 技術(shù)核心是在電動汽車和電網(wǎng)之間實現(xiàn)能量的雙向傳輸。在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時，電動汽車可以將儲存的電能回饋給電網(wǎng)，以減輕電網(wǎng)壓力，這種“ 削峰填谷”式的能源效應(yīng)有助于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性平衡電網(wǎng)供需關(guān)系。對于電動汽車車主而言，V2G 技術(shù)提供了一種新的收益模式，車主可以選擇在電價較低的時候充電，在電價較高的時候把電出售給電網(wǎng)，根據(jù)市場的電價和電網(wǎng)的需求來獲取經(jīng)濟(jì)收益。

1V2G 技術(shù)運行原理

1. 1 V2G 技術(shù)概述

動力電池是電動汽車的動力源，其發(fā)展離不開電網(wǎng)的支持，在此背景下，V2G 技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)是一種電動汽車與配電網(wǎng)絡(luò)之間的創(chuàng)新型互動模式，不僅可以幫助電動汽車充電具有靈活性和可靠性，還有利于電力配置的可持續(xù)發(fā)展。首先，V2G 技術(shù)為電動汽車車主提供了更多的選擇。傳統(tǒng)電動汽車僅能通過電網(wǎng)獲取能量進(jìn)行充電，但是在V2G 技術(shù)支持下，電動汽車車主可將車輛的電力儲能系統(tǒng)作為備用電源，滿足汽車的續(xù)航需求。因此，無論是長途旅行需快速充電，還是在停車場進(jìn)行短期充電，V2G 技術(shù)都可以為車主提供更多的便利，帶來良好的用車體驗。其次，V2G 技術(shù)對于電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。電網(wǎng)通常在高峰期出現(xiàn)能源供不應(yīng)求現(xiàn)象，易導(dǎo)致電力系統(tǒng)負(fù)荷過大，而應(yīng)用了V2G 技術(shù)，則可以讓電動汽車成為微型儲能系統(tǒng)，將富余電力供應(yīng)給電網(wǎng)，緩解電網(wǎng)負(fù)荷，提高電力系統(tǒng)的運行效率。此外，V2G 技術(shù)還可以為電網(wǎng)提供能源儲備，當(dāng)電力系統(tǒng)面臨突發(fā)情況或緊急需求時，可通過經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動電動汽車車主，將儲能系統(tǒng)作為電源備用調(diào)節(jié)電源，保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

1. 2 電動汽車充電方式

電動汽車充電方式主要分為2 種。一種是日常性充電方式：大多數(shù)電動汽車車主可以在自己的居住場所、工作單位及公共停車場完成電動汽車充電，這種充電模式雖然對充電樁數(shù)量和分布有一定要求，但在短程范圍內(nèi)還是比較容易找尋到充電樁，車主可靈活安排車輛的充電時間。另一種是長途性充電方式：在長途車程中，為確保電動汽車的續(xù)航能力，車主只能在高速公路服務(wù)區(qū)或特定電站進(jìn)行充電，這種充電模式對設(shè)施的充電速度和分布密度有較高要求，因此相較于第一種充電方式，這種充電方式存在明顯局限性。

2 基于V2G 技術(shù)應(yīng)用的電動汽車市場

2. 1 V2G 技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)電動汽車市場的發(fā)展

2. 1. 1 解決電動汽車充電樁的不足

隨著電動汽車地不斷普及，越來越多的人選擇電動汽車出行，但充電設(shè)施建設(shè)成本高、充電速度慢等因素又制約了電動汽車進(jìn)一步發(fā)展。V2G 技術(shù)可以使電動汽車成為移動充電樁，解決充電樁數(shù)量不足的問題，并可為其他車輛提供充電服務(wù)。主要體現(xiàn)在：① 可以擴(kuò)大電動汽車充電網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面。傳統(tǒng)充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需要投入大量資金，且充電樁也有異地布設(shè)的要求，因此僅靠目前的充電樁數(shù)量已無法滿足車主充電需求。② 可以提高電動汽車充電便捷性。由于充電樁數(shù)量不足，電動汽車車主經(jīng)常需要長時間排隊等候充電，增加了車主的等待時間，使電動汽車廣泛推廣受到限制。而通過V2G 技術(shù)，電動汽車車主減少了排隊等候的時間，并可隨時隨地為其他車輛提供充電服務(wù)，提升了電動汽車充電的便捷性。③ 可以提升電動汽車充電效率。傳統(tǒng)充電樁充電較慢，電動汽車充滿電量需要較長時間。而通過V2G 技術(shù)，電動汽車可實現(xiàn)與電網(wǎng)能量的雙向交換，車主既可從電網(wǎng)獲取電力，供電動汽車動力電池電量不足時充電使用，也可以將多余的電能在電動汽車儲存過剩時回傳電網(wǎng)，實現(xiàn)電能互通。

2. 1. 2 提高電動汽車的經(jīng)濟(jì)效益

首先，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的能源調(diào)度，為電網(wǎng)運行提供支持。由于在高峰時段電力需求會迅速增長，而在低谷時段電力需求又呈現(xiàn)低迷態(tài)勢，因此，電動汽車通過V2G 技術(shù)，可在用電高峰時期將多余電力回傳至電網(wǎng)，達(dá)到彈性調(diào)度能源的目的。其次，電動汽車車主也可以通過V2G 技術(shù)，在經(jīng)濟(jì)上得到收益。當(dāng)電動汽車接入V2G 技術(shù)后，車主可向電網(wǎng)運營方出售車輛儲存的電能，獲得一定收益。此外，電動汽車車主還可以通過參加V2G 技術(shù)推廣項目，獲得額外的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。比如，通過V2G 技術(shù)向電網(wǎng)出售多余電量后，車主可以享受更低的充電價格，從而降低個人充電成本。

2. 1. 3 提高電動汽車的續(xù)航能力

通過將電動汽車與太陽能、風(fēng)能等可再生能源相結(jié)合，可實現(xiàn)零排放的能源供應(yīng)。由于煤炭、石油等傳統(tǒng)能源資源有限，在使用過程中其排放物質(zhì)易造成大氣污染，而通過將電動汽車與可再生能源相結(jié)合，可以進(jìn)一步降低汽車產(chǎn)業(yè)對傳統(tǒng)能源的依賴程度，減少碳排放污染，達(dá)到能源供給的零排放。可再生能源是一種符合可持續(xù)發(fā)展原則的、清潔的可再生能源形式。

2. 2 V2G 技術(shù)應(yīng)用存在的問題

2. 2. 1 商業(yè)模式和市場機(jī)制尚不成熟

目前V2G 技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用仍處于初級階段，尚未形成統(tǒng)一的商業(yè)模式和規(guī)范化的商業(yè)運作方式，造成V2G 技術(shù)在推廣和運用存在一定難度，并對其市場深度拓展產(chǎn)生一定制約。現(xiàn)階段，V2G 技術(shù)的經(jīng)濟(jì)回報率和激勵機(jī)制仍不夠清晰，缺乏吸引更多的群體進(jìn)入該市場。因此，需要進(jìn)一步對V2G 技術(shù)的市場機(jī)制進(jìn)行探索和改進(jìn)，為V2G 技術(shù)應(yīng)用建立起一套標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化的商業(yè)模式，出臺對該技術(shù)參與者有利的激勵機(jī)制，提高市場效率。

2. 2. 2 技術(shù)升級和基礎(chǔ)設(shè)施尚未完備

在V2G 技術(shù)應(yīng)用下，電動汽車需要具備充放電的雙向能力。而要實現(xiàn)V2G 技術(shù)的有效推廣，需要確保電動汽車的電池技術(shù)與充電設(shè)施具備兼容性與穩(wěn)定性。因此，動力電池應(yīng)具有高效、可靠、壽命長和安全等性能，并符合V2G 技術(shù)對電池高負(fù)荷、高頻率的充放電要求。此外，為使動力電池的管理系統(tǒng)與V2G 運行過程相適應(yīng)，保證動力電池運行穩(wěn)定，其管理系統(tǒng)需要有精確的充放電控制和檢測功能。與此同時，充電設(shè)施應(yīng)具有高功率和高效率特性，擁有多種充電接口，可與不同型號的電動汽車相適應(yīng)，支持相應(yīng)的充電標(biāo)準(zhǔn)，滿足V2G技術(shù)對快速充電和大功率放電的要求。

2. 2. 3 V2G 技術(shù)的接受程度有待提升

目前，仍有不少車主對V2G 技術(shù)存在一定疑慮，特別是對電動汽車應(yīng)用該技術(shù)后，動力電池是否會因充放電過于頻繁對車輛的使用壽命產(chǎn)生影響而心存顧慮。因此，要推進(jìn)V2G 技術(shù)的廣泛應(yīng)用，應(yīng)通過各大平臺、互聯(lián)網(wǎng)等各種社交媒體，將V2G 技術(shù)的基本原理及運行機(jī)制向廣大車主進(jìn)行普及，提高車主對V2G 技術(shù)的認(rèn)知，增強(qiáng)車主對這項技術(shù)的接受度和信任度。此外，還可結(jié)合開展V2G 技術(shù)的示范項目及試點的方式，讓車主親身感受V2G 技術(shù)帶來的好處與便捷性，通過與車主進(jìn)行積極的互動與反饋，對車主提出的問題給予及時的答復(fù)和消除顧慮，從而增加對V2G 技術(shù)的信任度。

3 發(fā)展建議

3. 1 優(yōu)化充電站布局和數(shù)量，解決電動汽車入網(wǎng)問題

優(yōu)化充電站布局和數(shù)量，利用有源濾波技術(shù)抑制諧波，解決電動汽車入網(wǎng)造成的三相不平衡和諧波污染問題。有源濾波技術(shù)是通過引入適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償電流，對電網(wǎng)中的諧波進(jìn)行檢測，并將諧波電流抵消掉。這一技術(shù)能使諧波水平明顯降低，從而使電網(wǎng)及電力設(shè)備受到的負(fù)面沖擊得到緩解。但推廣有源濾波技術(shù)的成本較高，阻礙了很多充電站、電源供應(yīng)商采用并推廣該技術(shù)的意愿。為解決這一問題，可以采用有源無源濾波技術(shù)混合濾波法，將有源濾波技術(shù)與無源濾波技術(shù)相結(jié)合，這樣不僅可以對諧波起到有效的抑制作用，還可以降低成本。

3. 2 結(jié)合城市發(fā)展背景，優(yōu)化電動汽車充電概率密度

做好充電負(fù)荷預(yù)測是完善電動汽車充電需求規(guī)劃和管理的重要工作之一，而人口分布、交通流量及充電設(shè)施等分布狀況則是預(yù)測充電負(fù)荷的關(guān)鍵因素。通過將城市規(guī)劃信息與交通數(shù)據(jù)相結(jié)合，可優(yōu)化電動汽車充電概率密度函數(shù)中各影響因子權(quán)重的設(shè)置，從而更精確的預(yù)測充電負(fù)荷。隨著科技的迅猛發(fā)展，電動汽車充電時使用的能源可能來自可再生能源或新能源，因此，為了更好地推斷電動汽車的充電需求，在充電負(fù)荷預(yù)測中，需要考量可再生能源普及和新能源技術(shù)相結(jié)合這一因素。

3. 3 反饋電動汽車入網(wǎng)電價信號，實時調(diào)整滾動優(yōu)化

應(yīng)對電動汽車入網(wǎng)電價的反饋信號進(jìn)行調(diào)研，準(zhǔn)確把握電動汽車充電需求及車主的行為變化，制定出合理的分時電價策略，避免出現(xiàn)在用電負(fù)荷高峰時期因電價設(shè)置不合理而產(chǎn)生的問題。同時，也要把更具吸引力的充電價格提供給車主，引導(dǎo)車主在用電負(fù)荷低谷時期進(jìn)行充電，維持整個電力系統(tǒng)負(fù)荷的平衡。由于傳統(tǒng)的分時電價設(shè)置往往是基于固定的時間段和負(fù)荷預(yù)測數(shù)據(jù)，而電力系統(tǒng)的負(fù)荷和車主的充電行為是動態(tài)變化的，因此，可以通過實時負(fù)荷數(shù)據(jù)和充電需求預(yù)測模型，對實際情況對分時電價進(jìn)行實時調(diào)整和優(yōu)化。在調(diào)整分時電價時應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行靈活操作，達(dá)到平衡供需關(guān)系的目的，并最大限度地降低負(fù)荷高峰出現(xiàn)的概率。

4 結(jié)語

隨著新能源汽車保有量持續(xù)增長及快充技術(shù)的應(yīng)用，加劇了電網(wǎng)的負(fù)荷，對新能源汽車充電效率甚至居民用電都會產(chǎn)生不利影響。為了進(jìn)一步緩解電網(wǎng)壓力，本文對V2G 技術(shù)應(yīng)用特點進(jìn)行了解析，提出了進(jìn)一步推進(jìn)V2G 技術(shù)落地策略，并對V2G 技術(shù)未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，以期對V2G技術(shù)的應(yīng)用和新能源汽車市場發(fā)展具有一定的參考意義。