車網(wǎng)互動是交通網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)的交叉點,其實質(zhì)是想解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在新能源車時代的“不可能三角”問題。
	 
不可能三角
1、電網(wǎng)安全與充電便捷之間的矛盾
2022年夏季某些地方的嚴重缺電,電網(wǎng)執(zhí)行的有序用電方案,導(dǎo)致充電設(shè)施大面積停運,雖然這不是常態(tài),但也充分反映出電動汽車負荷,在某些極端情況下對電網(wǎng)安全的影響,以及電網(wǎng)的應(yīng)對措施。
同時,為了滿足充電的便捷性,需要增加充電基礎(chǔ)設(shè)施的投入,以及與之配套的公共電網(wǎng)投資,進一步增加了電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度和調(diào)控難度,也增加了電網(wǎng)的風(fēng)險。
2、電網(wǎng)安全與充電經(jīng)濟性的矛盾
由于電動汽車負荷資源在時空上的特性,很容易導(dǎo)致“忙閑不均”,比如某些地方在半夜23點以后,由于充電費用較低,加之網(wǎng)約車的晚高峰結(jié)束集中充電,導(dǎo)致該時段出現(xiàn)了用電高峰,給電網(wǎng)運行增加了新的難度。
3、充電便捷性與用車成本經(jīng)濟性的矛盾
充電基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模普及,電網(wǎng)也需要進行擴容和投資,而電網(wǎng)增加的投資,無論是平攤到輸配電價由全社會買單,還是個體化地分攤到充電價格(或充電服務(wù)費),由車主消化,都將推高終端電價。從目前趨勢看,公共充電樁的綜合充電價格正逐步走高。
車網(wǎng)互動能否破局
那么“車網(wǎng)互動”政策的提出,能否從根本上解決這個問題?
個人認為還是有一定的困難,但可以部分地緩解車網(wǎng)矛盾。
1、政策的立意
“車網(wǎng)互動”政策的立意,我覺得更多的是從網(wǎng)的角度,也就是充分挖掘車(樁)的潛力,為網(wǎng)提供服務(wù)。同時網(wǎng)以更多的投資,以及更好的服務(wù)、一定的補貼去回饋車,形成良好的互動。
但是從車、樁的角度,這種互動是否能充分考慮多元的利益平衡,或者在相關(guān)技術(shù)、政策、試點、推廣層面充分落地,還需要通過實踐不斷摸索。
車網(wǎng)互動,也就是V2G并不是特別新鮮的事情,在國外也提出很多年。其核心觀點的支撐有三方面:
(1)新能源車的快速發(fā)展,一方面增加了電網(wǎng)銷售額(以電代替了油),另一方面也形成了新的負荷類型。
(2)從電網(wǎng)的角度看,車是較優(yōu)的可調(diào)節(jié)負荷。無論是時間尺度、空間尺度的可調(diào)節(jié)特性,還是動力電池的容量、充放電壽命特性,都支持這部分資源對電網(wǎng)的釋放。
(3)通過市場、政策設(shè)計,可以通過價格機制的確立,充分挖掘這部分負荷潛力,讓車主、充電設(shè)施運營商有動力去做。比如2021年國家發(fā)改委能源研究所和自然資源保護協(xié)會就寫過一篇分析報告,認為一輛車如果參考北京的互動政策,一輛車全生命周期的凈收益可以增加3萬元。
2、場景的設(shè)計
車網(wǎng)互動不是一個統(tǒng)一的概念,而是分為一些細分的場景,每個場景都有自己的特性。
	 
個人認為至少是3-4個維度,
(1)從可調(diào)節(jié)V2G資源的集中度和受控度來說,從家用慢充樁,到集中式換電站。集中換電站的可響應(yīng)能力、可調(diào)節(jié)程度是最強的,但是數(shù)量少。
(2)從參與者來說,家用車數(shù)量最大也最分散,充放電行為也最不可預(yù)測。網(wǎng)約車數(shù)量相對較多,次數(shù)也最多,但是網(wǎng)約車的運營行為需要深度分析分類。目前看最適合的是大型車(或者統(tǒng)一運營管理的車),比如電動公交、電動卡車、電動物流車等。
(3)從參與程度來說,是頻繁的參與(分鐘級),還是以月度、日為單位的調(diào)節(jié),其實也與資源聚合能力、參與方式、政策市場機制相關(guān)。
(4)如果再加上一個響應(yīng)深度(方式),從空調(diào)資源調(diào)節(jié)(有序引導(dǎo)到閑置樁充電),到時間資源調(diào)節(jié)(在同一個場站實現(xiàn)錯峰充電),再到雙向互動(單一車-樁實現(xiàn)雙向充放電)。
結(jié)合上述4個維度,可以根據(jù)難易程度,設(shè)計不同場景下V2G的買方-賣方利益訴求差異性,形成V2G的落地路徑,分場景推進。
3、車-價值落地的另一面
車網(wǎng)互動是一種價值平衡的市場博弈活動,需要充分考慮各方的利益,這里的各方,既包括電網(wǎng)公司(進一步分為電網(wǎng)調(diào)度、電力營銷的各部門利益),也包括充電設(shè)備運營商、各類車主、地方政府,甚至還包括新能源投資方、儲能投資商、售電公司等。
比如車主的價值中,有一點是關(guān)于電池的全壽命成本與V2G響應(yīng)收益的問題。
上述的分析報告,采用的是線性的壽命估算模型,也就是電池在1700或者3000次的全壽命中,參加若干次的V2G放電能增加多少收益。
站在車主和新能源車的角度,上述全壽命成本-收益模型存在一些變數(shù):
(1)全壽命的周期理解,按照磷酸鐵鋰的壽命-容量關(guān)系,到1000次左右(不同電池,甚至同類電池的不同生產(chǎn)工藝,數(shù)據(jù)差異較大,這里引用的論文數(shù)據(jù)僅供參考),容量就下降到80%左右,而汽車動力電池容量低于80%設(shè)計容量,就進入退役階段。
所以是按照1000次?還是1700次?還是3000次去計算V2G模型,并且測算收益,和后續(xù)落地方案是密切相關(guān)的。
	 
(2)車主的使用習(xí)慣與接受度,新能源車的電池并非滿沖滿放的,大多數(shù)車主都會保留20%的電量,快充樁可能到到85~90%電量時進入小電流恒壓充電,這時多數(shù)車主就停止充電了。所以實際的V2G的可調(diào)用容量與理論計算有一定差異。
(3)出行需求與V2G需求可能存在矛盾。無論是家用車,還是網(wǎng)約車,其本質(zhì)需求還是首先保證出行的便捷性和車的可用性,其次才是經(jīng)濟性考慮并參與V2G。這種交通網(wǎng)絡(luò)中車輛的時空運行特性,與電力網(wǎng)絡(luò)的負荷維度的時空特性之間,本質(zhì)上存在較大的差異性,如何利用好其中的共同性,并且在機制設(shè)計的時候考慮差異性,是較大的挑戰(zhàn)。
4、市場的視角,誰來做
如果是集中式的充電樁(換電站),功率大,單一車輛(單站)的可調(diào)節(jié)潛力更大,但是這類充換電場站數(shù)量較少,所以總量有限。這類資源的調(diào)節(jié),充電樁運營商自己就有較大的動力參與V2G的響應(yīng),甚至一些運營商成立了專門的團隊去做。
對于較大數(shù)量的商用慢充樁,以及家用樁,點多面廣,使用行為差異性較大,運營商對車主影響力有限,這類資源如何聚合、如何參與V2G互動、甚至在什么市場里以何種方式參與響應(yīng),如何吸引車主參與,需要更多元化的模式與機制設(shè)計。
5、政策與市場
在市場層面,一邊是零售側(cè)價格,包括高度市場定價的彈性充電服務(wù)費,以及受政策影響較大的家用充電樁分時電價的政策,還需要與電力市場的銜接。
另一邊是市場側(cè)價格,無論是純政策的需求響應(yīng)補貼,到電力市場化交易,再到輔助服務(wù)市場化價格,依賴于電力市場的持續(xù)推進與成熟。
總結(jié)
車網(wǎng)互動從政策設(shè)計,到試點落地,再到未來大規(guī)模的推廣,需要綜合考慮多方利益的訴求,并設(shè)計出有效路徑和利益格局,推動各方參與。
這個過車中,如何實現(xiàn)從0到1的技術(shù)型試點,到商業(yè)模式的可復(fù)制的1到100,除了頂層的政策文件之外,具體落地過程還存在較大的不確定性,需要各方一起推進。


 
 

