十年花开:车网协同之路

2024-01-17 作者: 刘明明

本文作者:刘明明、周晓航 

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1月初,国家发展改革委等四部门发布《关于加强新能源汽⻋与电网融合互动的实施意⻅》(简称“意见”),提出到2030年,新能源汽车为新型电力系统提供千万千瓦级的双向灵活调节能力。 

意见是我国针对车网协同的首个专项政策,也是迄今为止覆盖最全面、内容最丰富的政策指导。意见对能源、交通、电网和工业等利益相关方参与市场都有积极的指导作用。意见内容覆盖车网互动(V2G)、智能有序充电、车联网(V2X)1、光储充等多种充电技术,涉及削峰填谷、虚拟电厂、聚合交易等多种灵活调节应用场景;对技术、标准、市场机制、落地示范、行业协同、电网支撑保障都提出了明确要求。 

这表明了我国大力发展车网协同的决心,也说明了新能源汽车在我国的发展潜力:以电动车为主的新能源汽车不但可以推动交通领域低碳转型,还能作为移动储能单元推动交通和电力行业的协同低碳发展,进而保障电网的稳定性、提升电网的灵活性,节省对电网升级改造的投资,同时促进对可再生能源的消纳,支持新型电力系统的建设。 

我国是全球最大的电动汽车市场,推动车网协同发展的重要性不言而喻。车网协同从2014年的理念萌芽到而今的文件落地,大约用了十年时间。NRDC有幸参与和见证了这个过程。 

车网协同理念的萌芽 

2014年,需求侧管理的工作重点从能效转移到以需求响应为主,上海成为全国首个需求响应试点城市,NRDC为试点提供了技术支持。在试点项目中,建筑和工业用户等不同主体都可以通过负荷集成商提出申请参与需求响应,其中也有少量电动汽车企业申请参与。参与用户平均削减高峰负荷逾10%,成功印证了需求响应在中国的发展潜力。 

不过,当年我国新能源汽车市场销售量仅为7.5万辆、占比0.03%。相较于电网售电量的万亿度级别,几万辆汽车的用电量微乎其微。电动汽车参与电力需求响应,还仅仅停留在概念阶段。但负荷集成商申请名单中出现的电动汽车企业,意味着车网协同理念开始萌芽。 

2014年,NRDC开始制定整合电动汽车、需求响应和可再生能源(EV-DR-RE)的工作战略,并在年底的”中美清洁交通政策与技术高峰论坛“上,首次提出关于电动汽车与电网融合发展的观点,提出“关注电动车和再生能源的配合,通过需求响应的方式,利用电动车广泛接纳可再生能源“。 

投石击水,微有涟漪。 

在研究中寻找理论支撑 

车网协同从理念到落地,需要通过分析车网协同的路径和潜力,形成理论支撑。因此,NRDC与多家单位合作开展专项课题研究,分析和验证车网协同的可行性与潜力。 

  1. NRDC2015年的一份报告阐释了电动汽车、需求响应和可再生能源(EV-DR-RE)协同推动低碳发展的战略。报告对美、德、韩等国家的案例分析(2015年)显示,一些电动汽车企业通过组织几十辆到几百辆汽车参与需求响应项目,验证了电动汽车在有序充电(错峰充电)方面的显著效益,包括平滑负荷曲线、提升电网运行效率、帮助消纳更多可再生能源等。 

  2. 与国家发改委能源研究所和国家可再生能源中心合作的《电动汽车在上海市电力系统中的应用潜力研究》(2016年)显示,在常规发展情景下,2030年上海市电动汽车的充电需求约占当年全市用电量的7%。如果这些电动汽车采用随机充电模式,将显著拉大峰谷差,从而影响电网安全稳定运行。在采取有序充电之后,电网高峰负荷有所降低,峰谷差明显减小,且大部分充电负荷转移至低谷时段。据报告估算,到2030年,在上海电动汽车保有量高速增长情景下,电动汽车利用分时电价、有序充电,可为车主最多节省高达八成的充电费用。 

  3. 与国家电网能源研究所合作完成的《电动汽车发展对配电网影响及效益评估》(2018年)显示,如果采用有序充电方式,有望降低50-70%的充电负荷,对配网的影响大大降低,同时避免配网的增容成本。此外,引导电动汽车在风光等可再生能源大发的时段充电,可以节约系统调节成本,有助于降低交通系统和电力系统的整体碳排放。 

  4. 与国家发改委能源所和中关村储能产业技术联盟合作完成的《电动汽车储能技术潜力及经济性报告》(2018年)对有序充电、V2G、电池更换和退役电池储能这四种电动汽车实现电力系统储能价值的四种方式进行了分析。报告提出,电动汽车产业成为储能成本下降的关键驱动力。此外,电动汽车作为移动储能单元可显著提升电网对可再生能源的消纳。 

  5. 与中国电动汽车百人会发布了国内首份电动汽车参与需求响应的研究报告《电动汽车与电网互动的商业前景——上海市需求响应试点案例》(2020年)。报告选取了上述试点中蔚来充换电平台上的运行数据,对私人充电桩、专用充电桩以及换电站参与需求响应的效果进行了对比分析,为今后车网互动的常态化、自动化、以及智能化发展奠定了良好的基础。 

以上研究表明,有序充电势在必行,应尽快从政策、规划、标准、市场等角度,推动和激励电动汽车采用有序充电模式。短期内,V2G仍处于示范阶段。只有电动汽车达到一定数量级别后,V2G资源才能提供和储能类似的可靠服务。目前V2G的商业化推广还存在许多障碍,包括电池循环寿命、安全性、用户意愿、电网运行方式等。此外,处于发展初期的电动汽车储能受政策影响较大,应鼓励具备条件的地方先行先试。 

这些研究成果引发业内热议,并得到了新华社和中国能源报等媒体的广泛报道。 

万事俱备,东风在途。 

在试点和对话中推动实施 

车网协同的落地实施,需要打破交通与电力之间的壁垒,促进两个领域的交流与对话,推动共识并实现电动汽车与电网的协同化发展。同时,要试点先行,以点带面实现车网协同的规模化发展。 

2019年,在上海市经信委的支持下,上海市电力公司和NRDC作为主要协调方,邀请各大充电服务商和电动汽车主机厂参与需求响应。这也是国内电网第一次对充电服务商和电动汽车制造商开放的需求响应试点。 

2022年起,NRDC与中国电动汽车百人会共同发起国内首个 “车网协同圆桌”,旨在建立一个广泛听取各方意见的长效交流机制,深入探讨行业热点问题,促进电力和交通两个领域的高级别对话,为车网协同发展营造良好的政策、市场和行业环境出谋划策,合力推动中国电力部门和交通部门的可持续发展。车网圆桌主题内容涵盖车网协同发展路径、基础设施建设和商业模式等热门话题,力争促进行业内关注、重视和落实车网协同项目。 

共商共建,协同发展。 

车网协同的努力方向 

新政策的出台无疑为车网协同的全面和深入发展注入一针强心剂,也为车网协同工作提出更高的要求。“十四五”的目标很明确:“要初步建成车网互动技术标准体系,要持续优化充电峰谷电价机制,市场机制建设要取得重要进展,要加大力度开展车网互动试点示范,力争试点示范城市全年充电电量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。 

当下车网协同政策基本到位、试点多处开花,但要在2025年之前完成预定的目标,仍有很多挑战。我们认为接下来重点从以下两方面入手: 

  • 分场景研究标准及市场化机制:车网协同需要在各个不同应用领域进行试点示范,通过试点示范的落地,完善不同场景下的标准体系和市场化机制。 

  • 车网协同商业模式研究:标准、机制完善后,市场运行需要健康的指导及推动,因此将需要结合新能源汽车未来发展趋势,分析车网协同的创新商业模式。 

任重道远,但行且至。 



附录:车网协同政策一览 

十三五时期:车网协同发展提上日程 

2016年 

印发《能源发展“十三五”规划》,提出以新能源电动汽车等技术为支撑,增强用户参与能源供应和平衡调节的灵活性和适应能力。 

2017年 

发布《电力需求侧管理办法(修订版)》,提到通过有序用电实现年度最大用电负荷 3%左右的需求侧机动调峰能力,激励各类需求响应资源有偿提供调频调峰服务。 

2018 年 

印发《关于 创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》和《提升电力系统调节能力》,鼓励电动汽车提供储能服务并通过峰谷价差获得收益。 

2020年 

发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》,明确提出加强新能源汽车与可再生能源高效协同,奠定了电动汽车与电网融合发展的大方向。 

十四五时期:加快部署车网协同格局 

2021年 

1月发布《进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力》,提出要加速推进车网互动的标准化体系建设。 

7月发布《加快推动新型储能发展的指导意见》,积极支持用户侧储能多元化发展,包括聚合利用电动汽车等分散式储能设施。 

10月发布《2030年碳达峰行动方案》,提出引导电动汽车充电网络等参与系统调节和提升电网安全保障水平。 

12月修订发布的《电力辅助服务管理办法》,明确将电动汽车充电网络纳入辅助服务提供主体范围。 

2022年 

发布《“十四五”现代能源体系规划》,首次提出电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的 3%~5%的目标,鼓励电动汽车等用户侧储能参与系统调峰调频,开展包括新能源汽车与电网(V2G)在内的各类资源聚合的虚拟电厂示范。 

2023年 

再次修订、发布《电力需求侧管理办法(2023年版)》,要求各省需求响应能力达到最大用电负荷的3%-5%,并再次提出推广包括电动汽车在内的各类主体参与需求响应。 

2024年 

新年伊始,四部门联合发布《关于加强新能源汽⻋与电网融合互动的实施意⻅》,明确提出要实现新能源汽车与电网融合发展,并设定发展目标,到2025年加大力度开展车网互动示范,并验证新能源汽车的储能潜力;到2030年,新能源汽车为新型电力系统提供千万千瓦级的双向灵活调节能力。  

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