中国是目前全球最大的新能源汽车市场，当前新能源汽车保有量约为400万辆（截至2019年底达381万辆），其背后是大量可移动而灵活的分布式储能设备。新能源汽车有序充电可缓解其数量增长对电网带来的影响，而其以储能设备的角色反向放电，也可以辅助电网削峰填谷、调节负荷，创造经济价值，回馈用户。车网互动必将一直是中国新能源汽车产业规模化发展进程中的重大课题。
那么如何找到车网协同的最佳路径，以实现快速增长的新能源汽车与能源供给平台之间阶段性的完美融合？
6月18日，中国电动汽车百人会与世界资源研究所（WRI）联合发布《新能源汽车如何更友好地接入电网》系列报告（以下简称“报告”），报告第二部分列举了车网协同的方式与应用场景，分享了国内外车网协同实践案例，从经济性、政策保障、技术标准与用户接受度等四个方面，分析车网协同的可行性，并在此基础上设计了未来车网协同的发展路线图。
报告指出，未来中国大规模推广电动汽车和可再生能源，为车网协同发展实践提供了宝贵机遇。2025年和2030年，全社会电动汽车在理想情况下，能够提供的储能容量分别将相当于2018年中国储能装机总规模的8倍和23倍，具备作为可调节负荷以及灵活电源的潜力。
目前，电动汽车可以通过有序充电或双向充放电（简称V2G）两种方式，实现与电网的协同（如图1）。两种方式覆盖七个应用场景，而每种应用场景的经济收益、技术阻碍又各自不同。
图1 | 车网协同方式与应用场景
世界资源研究所高级研究员薛露露在介绍报告时指出，从车网协同的实践案例来看，2020年是国内车网协同发展的分水岭。2019年之前，车网协同试点大多还处于技术可行性探索阶段，而到了2020年，车网协同的经济性与收益已成为非常重要的考量内容。另外，与国际实践从初期就尝试让电动汽车参与高频次、高精度的批发市场交易所不同，当前中国的电动汽车与电网协同试点项目侧重于解决配网侧开放容量不足的问题。
1、关于车网协同可行性
经济性：报告根据车-桩-网所需的改造成本与不同应用场景下的收益，估算在目前管制的电力市场下，车网协同应用的内部投资回报率。电动汽车以有序充电方式参与局部削峰填谷进行峰谷电价差“套利”具有更可观的经济收益。2020年的投资回报率可达23%。2030年以后，随着V2G成本的下降，电动汽车参与调频辅助服务市场将具有更高的收益。受发布频次少的影响，需求响应的经济性略低于削峰填谷和调频辅助服务。
但与国际发展所不同，国内的车网协同受电力价格、电力市场改革、前期较高的设备成本投足等因素的约束，其经济潜力难以在短期内变现。
政策保障：在制度上，若充分释放车网协同的经济潜力，相关政策、市场制度和监管规则仍需细化。
第一，电动汽车以有序充电的方式参与的削峰填谷应用缺乏经济激励机制。峰谷电价是该应用经济收益的基础。但目前很多城市峰谷电价执行情况并不普遍，比如北京居民电价还是以阶梯电价为主。此外，工商业场所会有充电服务费、停车费、物业在转供电加价的问题，都影响到峰谷电价传导机制。
第二，电动汽车参与调峰、调频辅助服务、需求响应等应用，与国内电力市场改革密切相关。目前中国电力市场还在向市场阶段过渡中，所以电动汽车参与电力市场，无论在价格补偿水平上，还是交易品种，参与主体和准入门槛上都面临一定限制。例如，电动汽车以V2G方式参与调频、调峰辅助服务以及现货市场交易均需要并网运行，但并网所需的技术规范、发电收购制度以及管理办法仍存在较多缺失。此外，调频辅助服务的市场主体主要为大型发电机组与集中式储能，零散的表后资源如电动汽车（及充电桩）尚未被纳入市场主体范畴。
表1 | 国内外电力市场发展进程对比
技术标准：为支持车网协同需要在车、桩、网形成一整套的通信的协议。目前，现有的充电协议无论在通信信息的完整性、实时性以及控制流程都不能很好地支持车网协同。
例如，“车-桩”间直流、交流充电国标（GB/T 18487、GB/T20234、GB/T27930）既无法支持有序充电，也不支持V2G。而随着我国充电国标与日本的CHAdeMO标准在直流快充上实现兼容（即“超级”标准），有望在直流充电上对有序充电和V2G予以支持。而“充电桩-电网”之间的信息交换通信协议仍是空白，未来相关标准的制定需要根据市场主体以及配网信息保密程度而定。
另外，不同车辆品牌对充电标准的执行也同样重要。目前一些车辆安全保护程度较高，导致第三方无法唤醒车辆执行有序充电或V2G的操作。充电桩和车辆接口标准化进程，以及后续车桩企业对标准的执行力度，都影响到车网协同的实现。
图2 | 国内外车-桩-网间信息交互标准对比
用户接受度：现阶段电动汽车推广本身还存在续航不足、成本过高、充电桩数量有限等问题的挑战，而V2G对动力电池寿命以及用户出行刚需的影响，可能会抑制用户接受度。国际上有研究显示，V2G收益未必能抵消其对用户带来的不便利性（图3）。因此，在私人用户当中推广V2G会面临较大的困难，未来不仅需要在私人用户领域加强宣传教育，也可以从运营时间要求不高的营运车辆入手推广V2G。
另外，未来电动汽车随着V2G推广，整个车辆质保体系也要发生一定调整。目前车辆质保体系主要还是和行驶里程、购买年限挂钩，如果电动汽车参与V2G，那车辆质保体系需要与充放电次数和充放电深度来进行挂钩。
图3 | 用户参加调频备用辅助服务的年期望收益（美元）
来源：Parsons et al. 2015. Willingness to pay for V2G electric vehicles and their contract terms
2、未来车网协同路线图与相关建议
在车网协同的可行性基础之上，结合电力市场改革、电池成本下降等外部条件，以及电动汽车自身优势，报告建议分时期、分步骤地探索适宜的应用场景，并从近期和中远期两个时间维度，指出中国未来推广车网协同的具体路线：
2025年之前（近期）——有序充电方式为主
2025年之前，电动汽车可充分发挥其灵活负荷的优势，以有序充电方式参与用户侧的削峰填谷、分布式光伏充电、基于人工响应的需求响应与调峰辅助服务等应用。未来，随着电动汽车以第三方独立辅助商正式纳入调频辅助市场，将有望以有序充电方式提供调频等更多元的服务。
2025年以后中远期——V2G方式为主
随着电力市场改革释放更多的红利以及动力电池成本的下降与寿命的提升，电动汽车可进而发挥其分布式电源的作用，结合微电网、虚拟电厂等试点平台，以V2G方式提供调频、调峰、现货电力平衡、爬坡服务，争取在2025—2030年形成具有示范意义的项目与商业模式。
报告建议：要实现车网协同的经济潜力，电价政策、电力市场制度以及车-桩-网充电标准仍需细化，包括：形成针对电动汽车的峰谷电价机制；提供支持有序充电的充电桩建设、设备改造及运营相关的补贴，鼓励物业公司与业主委员会配合；降低电动汽车参与中长期、现货电能量市场及辅助服务市场的准入门槛，明确电动汽车在定位上是否属于分布式发电系统；第三方机构对不同品牌车辆、充电桩的接口标准执行情况进行检测验证；修订车-桩间通讯协议与系统要求，制定桩-网间通讯协议与系统要求，以支持车网协同的各类应用。
图4 | 中国电动汽车与电网协同路线图
“综合经济潜力与技术潜力两方面看，未来中国推广车网协同要结合电力市场改革、以及车、桩、网整个体系的技术发展进程统筹考虑。”薛露露指出，正如报告所建议的，“在当前的新基建政策下，我们建议规模化推广有序充电的基础设施。”她说，新基建的发展趋势将会是通过智能化手段升级基础设施，扩充充电基础设施网络以及建立泛电力物联网等，这都将为电动车和电网的协同奠定基础。
