電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析


?前?言?

隨著電動汽車保有量持續(xù)增長及快充技術(shù)大量應(yīng)用,電網(wǎng)的負(fù)荷逐漸加劇,對電動汽車充電效率甚至居民用電都產(chǎn)生了不利影響。V2G(Vehicle-to-Grid,即車輛到電網(wǎng))技術(shù)旨在將電動汽車打造為儲能單元,削峰填谷效果顯著。國家已出臺多項(xiàng)相關(guān)政策,鼓勵發(fā)展V2G技術(shù),2026年V2G將逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣。中大咨詢認(rèn)為,深入了解V2G技術(shù)及商業(yè)模式,了解市場發(fā)展情況并分析其發(fā)展意義及存在挑戰(zhàn),對把握V2G技術(shù)發(fā)展機(jī)遇促進(jìn)V2G技術(shù)商業(yè)化落地極具現(xiàn)實(shí)意義。



一、概念梳理與政策背景


V2G描述了電動汽車與電網(wǎng)間的雙向流動關(guān)系。在電網(wǎng)負(fù)荷低、電價低和電池需要充電時,由電動汽車充電和存儲過剩能量;反之則由電動汽車通過變流設(shè)備向電網(wǎng)饋電,實(shí)現(xiàn)能量雙向互動。

電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析

圖1??V2G概念圖

根據(jù)國家信息中心發(fā)布的我國V2G發(fā)展階段路線圖,2020至2026年我國將開展≥500輛的電動汽車與電網(wǎng)互動的示范運(yùn)行,2026年后,V2G將逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣。2020年國務(wù)院出臺的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》強(qiáng)調(diào),在推動新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展時,需要同步推動產(chǎn)業(yè)間融合,尤其是加強(qiáng)新能源汽車與電網(wǎng)(V2G)能量互動,鼓勵地方開展V2G示范應(yīng)用。

目前主要以政策扶持下的示范項(xiàng)目為起點(diǎn),探索可行的V2G商業(yè)模式。如北京、上海、廣州、武漢、長沙、無錫等多個城市推動V2G協(xié)同創(chuàng)新和試點(diǎn)示范。2022年7月,廣州市工信局印發(fā)了《廣州市虛擬電廠實(shí)施細(xì)則》,激勵用戶參與并推動V2G電動汽車儲荷資源靈活參與調(diào)峰調(diào)頻市場。雙向充電使高度靈活的車輛變成儲能設(shè)備,既可以反哺電網(wǎng),還可以應(yīng)用于向樓宇供電、與車雙向互充、向社區(qū)供電等多元化場景,從V2G走向V2X,是下一代充電樁的主要技術(shù)路線。


二、V2G的商業(yè)模式



1、價值驅(qū)力


V2G使得電動汽車用戶可以通過電力市場交易獲得輔助調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)貼或峰谷電價差的收益,降低電動汽車的使用成本。電網(wǎng)公司借助用戶側(cè)靈活的儲能資源調(diào)控負(fù)荷,能夠減少電網(wǎng)在儲能建設(shè)上的投資,提高電網(wǎng)效率和可靠性。V2G技術(shù)降低用戶使用電動汽車的成本,間接提高了市場對電動汽車的需求,新能源汽車企業(yè)亦將受益。

建立可持續(xù)的規(guī)模化V2G,需要在尊重各方訴求和利益的基礎(chǔ)上,構(gòu)建合理的車網(wǎng)互動商業(yè)關(guān)系,以價值驅(qū)動方式吸引各方參與。

電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析

圖2??V2G參與主體的利益關(guān)系


2、推廣基礎(chǔ)


V2G推廣與電動汽車的行車特征和充電特征密切相關(guān),是其參與電網(wǎng)削峰填谷的基礎(chǔ)。電動汽車車主充電時段趨于集中,但由于電動汽車大部分時間都處于停駛狀態(tài),若能發(fā)揮其有序充電和放電功能,則是很好的調(diào)峰和填谷資源。通過有序充電和車網(wǎng)協(xié)同,將有助于提高充電波谷時段內(nèi)的充電樁利用效率,進(jìn)一步抑制整體的充電負(fù)荷波動。

電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析

表1?電動汽車出行特征及充電特征


三、V2G技術(shù)推動“車網(wǎng)雙向充電”,對電網(wǎng)和用戶是雙贏



1、電網(wǎng)方


一方面,電動汽車參與電網(wǎng)實(shí)時調(diào)控與調(diào)峰輔助服務(wù),能夠有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和調(diào)節(jié)能力,減少電網(wǎng)端充電負(fù)荷;另一方面,V2G可以更高效地進(jìn)行調(diào)峰工作。V2G 技術(shù)調(diào)峰的響應(yīng)速度能夠達(dá)到毫秒級,而傳統(tǒng)調(diào)峰方式的響應(yīng)速度以秒計。


2、車主用戶


車主能夠通過V2G技術(shù)向電網(wǎng)售電并獲得收益。夜晚和波谷時段電價低,電動車主可以在此時間段充滿電,在白天或高峰時段將車載電池儲存的電能以高價售給電網(wǎng),從中獲取成本差價。

電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析


四、V2G技術(shù)市場發(fā)展情況



1、市場處于早期探索階段


整體推進(jìn)速度受限。V2G 從20世紀(jì)90年代起進(jìn)入各國研究領(lǐng)域,在中國,V2G技術(shù)仍處于試驗(yàn)驗(yàn)證和示范運(yùn)行階段,尚未進(jìn)行商業(yè)推廣。V2G技術(shù)的使用需要不同技術(shù)組件之間的協(xié)調(diào)互動,即新能源汽車、充電樁和電網(wǎng)等各個環(huán)節(jié)的系統(tǒng)性配合,因此整體推進(jìn)速度受限。

用戶側(cè)儲能經(jīng)濟(jì)效益不明顯,盈利空間有待提升。用戶側(cè)儲能主要通過電價的高低差實(shí)現(xiàn)盈利,根據(jù)FraunhoferISE批發(fā)電價信息,2022年德國峰谷價差約合人民幣1.4元/度,而國內(nèi)各區(qū)域平均峰谷電價差較低,根據(jù)北極星儲能網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù),2022年4月國內(nèi)大部分省市最大峰谷價差處于 0.5 元/度-1.1 元/度區(qū)間內(nèi)。


2、市場規(guī)模與電動汽車保有量、充電樁設(shè)施規(guī)模密切相關(guān)


根據(jù)公安部統(tǒng)計,截至2023年6月底,我國新能源汽車保有量達(dá)到1620萬輛,占汽車總量的4.9%,其中電動汽車1259.4萬輛。根據(jù)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》,到2025年,中國新能源汽車將達(dá)到汽車新車銷售總量的20%左右。

截至2023年4月,我國公共充電樁中交流充電樁有116.9 萬臺,占比57.76%;直流充電樁有85.5萬臺,占比42.24%?;谥袊履茉窗l(fā)展情況與充電樁配套建設(shè)進(jìn)程,長城證券預(yù)測, 2025年,車樁比達(dá)到2.20,充電樁保有量1857萬臺,當(dāng)年新增充電樁672萬臺。


3、以示范項(xiàng)目為主,主要參與方包括車企、電網(wǎng)企業(yè)和充電樁建設(shè)運(yùn)營商


車企方參與者主要包括威馬、長城、特斯拉等。威馬是首家應(yīng)用V2G技術(shù)的造車新勢力,2020年6月通過全項(xiàng)V2G的車、樁實(shí)測及道路測試,率先實(shí)現(xiàn)V2G技術(shù)落地應(yīng)用。長城旗下歐拉好貓已搭載V2G功能,為首款搭接V2G技術(shù)的量產(chǎn)車型。特斯拉Model 3 支持雙向充電,Powerwall/Megapack 儲能產(chǎn)品矩陣形成,Autobidder 能源貨幣交易平臺推出,多方儲備靜待V2G平臺鋪開。

電網(wǎng)方主要是南方電網(wǎng)國家電網(wǎng)。南網(wǎng)電動主導(dǎo)的粵港澳大灣區(qū)V2G示范項(xiàng)目于2022年1月落地,通過南網(wǎng)電動汽車公司“順易充”APP提供“V2G充電”“有序充電”兩款產(chǎn)品供車主自由選擇參與車網(wǎng)互動。截至2023年3月,通過粵港澳大灣區(qū)首個網(wǎng)地一體虛擬電廠運(yùn)營管理平臺調(diào)節(jié)的電動汽車充電站點(diǎn)超120座,調(diào)節(jié)能力超過7.1萬千瓦。2023年4月,國家電網(wǎng)有限公司華北分部在國內(nèi)首次將V2G充電樁資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場并正式結(jié)算。同時,國家電網(wǎng)還與威馬聯(lián)合,共同推進(jìn)V2G技術(shù)的落地應(yīng)用。

在電網(wǎng)和新能源汽車對 V2G 的協(xié)同發(fā)展下,晟曼科技、星星充電等充電樁建設(shè)運(yùn)營商也開始布局該領(lǐng)域。


五、V2G面臨的挑戰(zhàn)

1、關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展仍不成熟,面臨多項(xiàng)技術(shù)瓶頸


用戶管理方面,目前技術(shù)仍難以精準(zhǔn)描述用戶參與V2G的差異化行為。場站調(diào)控方面,缺乏應(yīng)對用戶響應(yīng)和電池狀態(tài)偏差的精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)。市場調(diào)控方面,缺乏推動可持續(xù)V2G的市場機(jī)遇和調(diào)控手段。信息安全方面,缺乏面向V2G的全鏈路高安全防護(hù)體系。電池安全和壽命方面,難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況下的電池可靠預(yù)警和壽命管理。


2、雙向充電樁存量較少,改造直流充電樁的成本高


車端向電網(wǎng)饋電時直流充電樁需逆向供電,而根據(jù)《中國能源報》報道,國內(nèi)僅1000+臺直流充電樁具備逆向充電功能,大規(guī)模改造直流充電樁的成本高。


3、V2G分布式儲能難以系統(tǒng)聚合


V2G雖具備能量、功率優(yōu)勢,但電動汽車的儲能為分布式儲能,相較于其他電力儲能,發(fā)揮其聚合作用需要更為復(fù)雜的系統(tǒng)性解決方案,同時,運(yùn)營商需承擔(dān)較高硬件設(shè)施建設(shè)的成本費(fèi)用,以及后期運(yùn)營過程中的運(yùn)營及人工成本。


4、V2G將加快動力電池衰減退化速度


電動汽車向電網(wǎng)饋電可視作一次放電過程,加入V2G模式后,電池因充放電次數(shù)增加,其衰減退化速度加快、電池壽命縮短,根據(jù)中國汽車報,美國夏威夷自然能源研究所研究表明,在恒定功率下,V2G會顯著降低電池壽命至5年甚至以下。新能源汽車對外放電功能的實(shí)現(xiàn)對電池質(zhì)量提出了更高要求。


5、受限于國內(nèi)電力交易市場機(jī)制,V2G盈利模式短期難以跑通


歐洲的V2G模式已相對成熟,而英國作為歐洲V2G主要試點(diǎn)市場,其V2G試點(diǎn)項(xiàng)目可參與現(xiàn)貨市場,允許車主通過峰谷電價差來套利,而我國電力交易市場仍處于建設(shè)期,定價規(guī)則、跨省交易等配套機(jī)制尚不健全,短期內(nèi)V2G商業(yè)化模式難以跑通,V2G藍(lán)海市場尚待掘金。

電動汽車V2G技術(shù)發(fā)展分析


六、結(jié)語


盡管現(xiàn)階段國內(nèi)V2G雖然仍處于導(dǎo)入期,但伴隨著未來的推廣以及汽車廠商的技術(shù)完善,V2G有望將在2025年后成為主流的智能有序充電模式,帶動電力現(xiàn)貨的交易及輔助用電市場的進(jìn)一步完善。同時,巨大的商業(yè)場景未來必將引發(fā)諸多企業(yè)和資本的追逐,讓V2G技術(shù)有望成為新能源產(chǎn)業(yè)的又一個風(fēng)口。


中大咨詢觀點(diǎn):

V2G市場空間寬廣,埃安、吉利、一汽、小鵬、蔚來、賽力斯、哪吒等車企陸續(xù)開展對V2G技術(shù)的探索。建議處于新能源汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)的央企/國有企業(yè)結(jié)合自身資源優(yōu)勢,與V2G技術(shù)龍頭企業(yè)合作,通過合資設(shè)立參股/控股公司,積極投入V2G市場。



* 中大咨詢集團(tuán)原創(chuàng)成果,版權(quán)受法律保護(hù)。如需轉(zhuǎn)載,請聯(lián)系我們。

咨詢+培訓(xùn)+數(shù)字化 整體解決方案