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车网互动(V2G)发展的河南构思 交火狐电竞APP 火狐电竞官方网站通战略研究

发布时间:2023-09-17 05:33浏览次数:

  河南省交通规划设计研究院股份有限公司,河南交通运输战略发展研究院,河南省交通绿色发展研究中心

  V2G的英文全称为Vehicle-to-Grid,意为车辆到电网,这一技术的核心思想是利用电动汽车中的动力电池等储能源作为电网和可再生能源的缓冲。截至2023年6月底,全国新能源汽车1620万辆,其中纯电动汽车保有量1259.4万辆。电动汽车大规模接入电网带来负面影响的同时,也给未来能源互联网发展带来了重要机遇。

  随着电动汽车保有量持续快速增长及电网绿色低碳转型升级步伐加快,推动电动汽车与电网互动对社会发展和“双碳”目标实现具有重要意义。

  车网互动能够有效促进电动汽车消纳清洁能源,减少弃风弃光,激发新能源发电厂商积极性,助力能源转型。目前,我国正处于能源绿色低碳转型的关键时期。国家能源局数据显示,2022年我国风电、光伏发电量达到1.19万亿千瓦时,占全社会用电量的13.8%,接近全国城乡居民生活用电量。

  车网互动能够以需求响应形式,通过有序充电、V2G技术将电动汽车用户纳入能源供给体系,有效提高电动汽车消纳绿色电力的能力,降低生产电动汽车所消耗电力的碳排放水平,推进公路交通低碳化发展。

  车网互动为电动汽车车主提供了低成本用电,甚至卖电赚取收益的机会。未来电网系统可能会通过市场机制对电价进行调节,就像现在调节油价一样,如果电价每个小时都在变,就可以引导电动车主在风光资源不足的时候向外卖电。国家电网在北京开展了两年的试验中,一个车主通过该方式一年可能能赚4000元。

  电动汽车V2G技术是指电动汽车给电网送电的技术,最早于1995年提出,其核心理念是电动汽车与电网交互,将电动汽车的储能资源作为电网和可再生能源的缓冲器。

  目前,国内外V2G技术仍处于前期研究阶段,尚未形成普遍商用的标准。2020年以来,国家出台多项政策推动V2G技术进步,《新能源汽车产业发展规划(2021—2035)》、《进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(意见稿)》都明确提出支持地方开展V2G试点工作。

  欧洲也对V2G调峰寄予厚望,《欧洲2030及2050储能目标研究报告》显示,到2030年,欧洲国家总储能需求预计至少为187GWh,其中,V2G储能为33GWh。

  据V2G Hub 网站不完全统计,2023年4月,全球有92个V2G试点示范项目,分布在22个国家和地区,主要集中在欧洲和北美。

  东风汽车V2G零碳超级场站是集光储充放、先进充电技术、智慧能源控制于一体的现代化智能化新型充电场。据了解,这个V2G场站已经武汉经开区投入使用并与湖北省电网打通,在电网用电需求高峰时,电车司机可以通过在电站放电,赚取补贴。

  广汽埃安发布“快速补电+V2G”两大行动计划,将V2G技术推广到私人用桩,用户参与埃安的V2G车网输电计划,不但可以获得免费充电的权益,更能利用白天与夜晚之间的电价差赚钱。埃安旗下Hyper GT于2023年7月发布支持 V2G 车辆向电网反向输电功能的车型。

  V2G技术普及需要同时兼顾电网要求和电动汽车用户利益。现阶段,对于电动汽车充放电行为引导主要有直接引导(有序充放电)和间接引导(分时电价)两种。电池损耗也会影响电动汽车用户参与V2G,研究发现充电模式环境温度、充电次数都会对电池容量衰减率产生影响,快充模式下充电电池老化速度更快,北方地区比南方地区电池老化速度快。

  我国电动汽车储能潜力巨大,但参与响应电动汽车负荷不足1%。为充分发挥电动汽车电池储能作用,调动电动汽车用户参与V2G积极性,有学者提出建立电动车用户与电力公司、汽车销售商间的三方协议:电动汽车用户购车时与汽车商签订协议,当电动汽车容量降低至一定阈值,并参与一定次数的充放电,可以免费更换新电池;汽车商回收旧电池后与可再生能源电厂等电力公司合作,将旧电池作为储能或调频设备参与电网工作,直至电池完全报废后进行贵重金属回收。该协议能够提升电动汽车用户驾驶体验,推动电动汽车市场扩大,同时解决电动汽车电池回收问题,实现多方共赢。

  电动汽车具备负荷和储能的双重属性,是具有高度灵活性的移动储能单元,在消纳新型能源方面,较其他储能设备具有响应快、投资成本低等优势,是虚拟电网中不可或缺的一环。

  上海市嘉定供电公司与国网电动汽车服务有限公司合作开展的泛在电力物联网智慧充放电示范试点项目,应用V2G技术和有序充电技术,统筹协调电动汽车与电网电力电量平衡,实现电动汽车、储能等新型用能设备的统一协调运行。项目融入共享充电理念,基于有序充电、邻近车位共享等业务方式,使用智慧能源系统平台调控,实现电动汽车有序充电,降低配变峰值负荷超过30%,将80%充电量优化调整到了配变负荷低谷时段,显著提升配电网资源利用率,解决了居民区充电困难的问题。

  上海还将电动汽车接入虚拟电厂,开展了多次交易。以“双碳目标虚拟电厂需求响应”为例,2021年五一假期后,上海通过能源互联网技术,在电动汽车充电站、储能电站等11536家电力用户共同参与下,一次性腾出500 kW的负荷,不到2天时间内,累计调节消纳清洁能源123.6万kWh,减少碳排放约336t。

  上海市虚拟电厂交易开展情况 图片来自【虚拟电厂在上海的实践探索与前景分析】

  2019年,冀北虚拟电厂示范工程落地运行,成为我国首个以市场化方式运营的虚拟电厂工程。至2023年6月底,冀北虚拟电厂管控平台已接入3家运营商,汇聚了156个可调节资源,涵盖了电动汽车充电站、储能、分布式光伏等11类可调资源,总容量达35.8万千瓦,调节能力达到20.4万千瓦。冀北虚拟电厂在电力市场中担任着用户侧市场主体的角色,在夜间风电产能过剩、电网调峰困难的时段,它能有效调配资源以提高用电负荷。

  近年来,长三角各地开展了多次车网互动探索。2021年4月,浙江宁波建成投运首个智能融合终端实用化示范区,其中包括多个V2G充电桩。2022年,江苏苏州开始探索在公共充电站试点投用V2G充电桩。同年8月,浙江嘉兴建成浙江省首个V2G公交充电桩项目项目,可支持24辆具备V2G技术的公交车辆同时充放电。2023年3月,江苏常州建成国内首个新型电力系统站网互动示范中心,在车网互动区安装了4台V2G直流充电桩。2023年8月,江苏无锡开展了V2G反向充电(汽车到电网)试验。试验接入50台新能源汽车,用时30分钟,数据显示,50台新能源汽车的反向送电功率接近2000千瓦,送出的电量接入市级虚拟电厂平台可满足133户居民一天的日常用电。

  南方电网在深圳投运粤港澳大湾区首个具备车网双向互动示范项目。2023年1月,深圳市发改委公开征求《电动汽车充换电设施有序充电和V2G双向能量互动技术规范(征求意见稿)》等三项地方标准意见。2023年5月,首届全球车网互动(V2G)高峰论坛暨产业联盟成立发布仪式在深圳开幕,开展了“新能源汽车与新型电力系统融合发展”等三个论坛。

  未来深圳将加快推动V2G(新能源汽车与电网能量互动)、分布式光伏、用户侧储能等分布式能源接入虚拟电厂集中管理。深圳虚拟电厂管理中心于2022年8月成立,并于2023年6月发布深圳虚拟电厂管理平台2.0,规模达150万千瓦,实时调控能力超30万千瓦,是目前国内数据采集密度最高、接入负荷类型最全、直控资源最多、应用场景最全的虚拟电厂平台。

  2022年2月印发的《河南省“十四五”现代能源体系和碳达峰碳中和规划》提出,要深入挖掘电动汽车、用户侧储能等灵活性调节资源,探索光伏发电与新能源汽车充电设施等新领域高效融合,布局建设一批虚拟电厂示范项目。

  2022年5月印发的《进一步加快新能源汽车产业发展的指导意见》提出,要推动新能源汽车与电网能量互动,探索开展新能源汽车与电网能量互动示范应用,统筹新能源汽车充放电、电力调度需求,综合运用分时电价等政策,降低新能源汽车用电成本,提高电网调峰调频、安全应急等响应能力。

  2022年6月,河南省发改委和国家能源局河南监管办公室发布《河南省电力市场运营基本规则(试行)》,提出鼓励新型储能、虚拟电厂等资源参与有偿辅助服务市场。

  2023年5月,河南省发改委等8部门印发《河南省新能源和可再生能源发展“十四五”规划》,提出要推动光伏发电在新能源汽车充电桩、铁路沿线设施、高速服务区及沿线等交通领域应用,大力推广使用电动汽车,加速交通领域电能替代进程,拓展可再生能源消纳空间。

  2023年8月印发的《河南省电动汽车充电基础设施建设三年行动方案(2023—2025年)》提出,到2025年建成集中式公用充电站6000座以上、公共服务领域充电桩(枪)10万个左右,私人自用领域累计建成充电桩(枪)15万个以上,鼓励充电基础设施与可再生能源发电和储能系统高效协同,推动“车—桩—智慧能源”融合发展。

  河南省新能源汽车保有量和绿色电力规模均呈快速增长趋势,具有开展电动汽车与波动性可再生能源互动协调的现实需求。

  截至2023年4月底,河南省累计86.5万辆新能源车辆接入新能源汽车国家监测与管理平台。《河南能源发展报告(2023)》分析预测,到2025年、2030年,河南全省的电动汽车保有量到将分别突破200万、500万辆,充电量分别超过100亿千瓦时、130亿千瓦时。

  截至2023年6月底,河南省光伏发电并网容量达3092.3万千瓦,位居全国第三。《河南省新能源和可再生能源发展“十四五”规划》提出,2025年,可再生能源发电装机达到5500万千瓦以上,占全省发电总装机的40%左右;可再生能源年发电量达到1000亿千瓦时左右,再生能源电力总量消纳责任权重达到32.2%以上。

  目前,大部分新能源汽车都未开放反向放电功能,除专用的V2G充电桩外,大多数充电桩无法实现车网互动。且从成本来看,V2G充电桩比普通充电桩要高出一倍以上。2022年,河南省出台的分时电价机制有效引导电动汽车等负荷端在平谷段用电,促进新能源消纳,但在电动汽车智能有序充电和电动汽车V2G技术的探索较少。

  (2)市场化机制尚未建立且缺少相应管理平台车网交互的V2G模式发展有赖于电力交易市场的完善。目前,面向用户侧的电力市场建设仍处于完善阶段,电动汽车还无法深度参与电力辅助服务市场和现货市场。而在放电方面,国内尚无明确的价格机制支持电动汽车反向充电以获得收益,难以调动用户参与车网互动的兴趣。此外,河南省尚未建设能够引导电动汽车储能参与电网调峰的虚拟电厂,缺少相应的智慧管理平台和交易尝试。

  当前电力调控市场的计量和通信主要采用调度通信专网方式,配电网对充电负荷变化的实时感知与承载能力不足,难以调控分布式电动汽车资源的聚合平台,制约了电动汽车充放电潜力释放和车网互动的推广。此外,其他地区的试点项目也反映出车-桩-网之间的通讯问题。当前充电桩与配电网通讯大量采用无线通讯方式,需将电动汽车充电桩接入移动数据网络,数据安全性和网络可靠性都受到限制,通讯信号延迟、中断等问题会影响电动汽车参与市场交易的实时计量与结算。

  (4)电池衰减顾虑和用户体验差大多研究显示V2G 运行会加速动力电池老化。为打消用户顾虑,部分车企在原有电池质保标准的基础上,增加了对V2G循环的质保服务。此外,车网互动涉及电力现货交易、辅助服务、需求响应等流程长、规则复杂、价格信息与结算滞后,用户体验不佳。

  车网互动横跨电网、交通、充电等多个环节,产业链条长、涉及部门多,目前各地试点普遍反映出基础设施、政策机制、用户引导等跨行业瓶颈。建议政府部门加快开展能源交通协同转型的顶层设计,在明确技术路径、重点领域和部门分工的基础上,加快基础设施网络、终端设备、通信标准、市场运营及服务小区物业配合等多个环节同步升级。研究出台协同运行实施方案和时间表,明确发电企业、电网企业、负荷聚合商、车企及充电设备制造商、小区物业的具体职责,制定电动汽车用户参与协同运行的评价标准和考核规则。

  推动智能配电网建设,加强智能配电网与新能源发电、电动汽车充放电的技术融合,研究提出V2G电网接入设计方案,推动智能电网与电动汽车间能量和信息双向互动,采用高精度双向计量智能电表和开放的通信控制标准,为电动汽车参与电力系统平衡的监测计量提供可能。

  布局建设一批虚拟电厂项目,鼓励虚拟电厂、电动汽车、聚合商等参与有偿辅助市场,充分反映电动汽车调节优势,在价格机制方面将响应速度、调节精度等的指标体系纳入考核指标,提升电动汽车V2G的竞争力。探索新电动汽车参与电力现货市场的实施路径,鼓励电动汽车充放电参与分布式发电交易,并对相应电价附加、基金予以减免。完善充放电定价机制和充放电价动态调整机制,探索V2G放电价格设计,电动汽车充放电电价动态调整,高可靠性电价、可中断负荷电价等价格激励方式,在负荷高峰时期,同步提升电动汽车的充放电电价,有效激励车网互动。

  加快有序充电及 V2G基础设施建设,支持充电运营商通过集中建设、集中运行方式为住宅、办公地点电动汽车用户提供充电服务,稳步提升桩车比,鼓励居住社区开展充电设施“统建统营”“临近车位共享”“多车一桩”等新模式,确保电动汽车无障碍接入电网。

  加快开展智能有序充电示范小区建设,引导居民参与智能有序充电。积极推动车网互动技术创新与研发,开展车网互动试验测试与标准化体系建设工作。探索在服务区、港口、单位和园区内部充电设施开展“光储充放”一体化试点应用。火狐电竞APP 火狐电竞官方网站火狐电竞APP 火狐电竞官方网站

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