NES記者/楊朔

幫你持家又賺錢智能汽車電網(wǎng)V2G

NES記者/楊朔

試想一下，如果你有一輛插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）或者電動(dòng)汽車（EV），充電就是不得不進(jìn)行的一項(xiàng)工作。在充電的過(guò)程中，電費(fèi)是你必須要付的吧？如果現(xiàn)在有一項(xiàng)技術(shù)使你進(jìn)行充電不僅不用支付電費(fèi)，并且還有利可圖——聽(tīng)起來(lái)像美夢(mèng)般的充電基礎(chǔ)設(shè)施如今正在開(kāi)發(fā)之中。這就是智能汽車電網(wǎng)V2G(vehicle-to -grid)。

V2G到底是什么？ 有什么用？

早在20世紀(jì)90年代,人們便注意到電動(dòng)汽車不同于電網(wǎng)中的其他因子。它們具有高度的移動(dòng)性和不可預(yù)測(cè)性，因而電動(dòng)汽車的大量接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響。但由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件所限以及電動(dòng)汽車的數(shù)量較少,研究只處于初始階段,并沒(méi)有提出具體的解決方案。

V2G 是Vehicle-to-Grid的簡(jiǎn)稱，它的核心思想在于電動(dòng)汽車和電網(wǎng)的互動(dòng)，利用大量電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能源作為電網(wǎng)和可再生能源的緩沖。

當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷過(guò)高時(shí)，由電動(dòng)汽車儲(chǔ)能源向電網(wǎng)饋電;而當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)，用來(lái)存儲(chǔ)電網(wǎng)過(guò)剩的發(fā)電量，避免造成浪費(fèi)。通過(guò)這種方式，電動(dòng)汽車用戶可以在電價(jià)低時(shí)，從電網(wǎng)買電，電網(wǎng)電價(jià)高時(shí)向電網(wǎng)售電，從而獲得一定的收益。

當(dāng)電動(dòng)汽車作為負(fù)荷時(shí),可以通過(guò)技術(shù)手段和經(jīng)濟(jì)手段合理安排充電時(shí)間,實(shí)現(xiàn)有序充電管理,達(dá)到移峰填谷的效果,提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少對(duì)電網(wǎng)安全的影響。而另一方面,當(dāng)動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能裝置時(shí),可以將其作為系統(tǒng)的備用容量,或者峰荷時(shí)向電網(wǎng)提供能量,優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行。在這種背景下,V2G的概念應(yīng)運(yùn)而生。

V2G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)與車輛的雙向互動(dòng)，是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分。V2G技術(shù)的發(fā)展將極大地影響未來(lái)電動(dòng)汽車商業(yè)運(yùn)行模式。研究表明，與智能車輛和智能電網(wǎng)同步進(jìn)展，插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV)和純電動(dòng)汽車(EV)將在20年之內(nèi)成為配電系統(tǒng)本身不可分割的一部分，提供儲(chǔ)能，平衡需求，提高緊急供電和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。據(jù)研究顯示，90%以上的乘用車輛每天平均行駛時(shí)間1小時(shí)左右，95%的時(shí)間處于閑置狀態(tài)。將處于停駛狀態(tài)的電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)，并且數(shù)量足夠多時(shí)，電動(dòng)汽車就可以作為可移動(dòng)的分布式儲(chǔ)能裝置，在滿足電動(dòng)汽車用戶行駛需求的前提下，將剩余電能可控回饋到電網(wǎng)。

V2G對(duì)于各方有哪些好處？

在大規(guī)模應(yīng)用V2G技術(shù)和智能電網(wǎng)技術(shù)之后，電動(dòng)汽車電池的充放電將被統(tǒng)一化。根據(jù)既定的充放電策略，電動(dòng)汽車用戶、電網(wǎng)企業(yè)和汽車企業(yè)將在利益上獲得共贏。V2G技術(shù)的一個(gè)特點(diǎn)是,能夠?qū)㈦姵氐某浞烹娺M(jìn)行統(tǒng)一部署,利用“在用電波谷時(shí)段充電,波峰時(shí)段售電”這一高效的充放電策略,使電動(dòng)汽車用戶、電網(wǎng)企業(yè)以及汽車企業(yè)共享利益。

對(duì)電動(dòng)汽車用戶而言,在實(shí)行浮動(dòng)電價(jià)的前提下,選擇在低電價(jià)時(shí)給車輛充電,高電價(jià)時(shí)將儲(chǔ)存的能量出售給智能電網(wǎng),利用其中的差價(jià)來(lái)獲得補(bǔ)貼,降低置換電動(dòng)汽車的使用成本;對(duì)于電網(wǎng)公司而言,電動(dòng)汽車可作為可移動(dòng)儲(chǔ)能裝置和調(diào)峰系統(tǒng),在電力供應(yīng)富余時(shí)充電,提高電力的利用效率,在用電緊張時(shí)放電,緩解用電壓力,延緩電網(wǎng)建設(shè)投資,提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和可靠性;對(duì)于汽車企業(yè)而言,目前面臨著電動(dòng)汽車短時(shí)間內(nèi)不能大量普及的困境,一個(gè)重要原因就是電動(dòng)汽車的成本過(guò)高,V2G技術(shù)的運(yùn)用則能使電動(dòng)汽車的使用成本有效降低,降低電動(dòng)汽車用戶的負(fù)擔(dān),反過(guò)來(lái)必然也將會(huì)推動(dòng)電動(dòng)汽車的大力發(fā)展,汽車企業(yè)也將會(huì)迎來(lái)新的發(fā)展契機(jī)。

V2G作為一種構(gòu)建電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)之間互動(dòng)關(guān)系的技術(shù),具有重要的戰(zhàn)略意義。首先,電動(dòng)汽車使用的規(guī)?；?能夠直接降低汽車使用周期的CO2排放。其次,通過(guò)V2G技術(shù),能夠整合可再生能源,平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷,從而提高能源的使用效率。最后,V2G技術(shù)還能夠讓電動(dòng)汽車通過(guò)調(diào)峰來(lái)獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

V2G聽(tīng)起來(lái)很美 實(shí)際應(yīng)用上呢？

V2G技術(shù)使得風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)成為可能。風(fēng)能和太陽(yáng)能受天氣、地域、時(shí)間段的影響，不可預(yù)測(cè)性、波動(dòng)性和間歇性使其不可直接接入電網(wǎng)，以免影響電網(wǎng)穩(wěn)定。目前所建風(fēng)力發(fā)電廠的60%以上能量都因?yàn)椴粔蚍€(wěn)定而不能接入電網(wǎng)。

太陽(yáng)能產(chǎn)出最強(qiáng)的時(shí)段是在正午，而風(fēng)能則是在晚上，且兩者都具有不可預(yù)見(jiàn)性，電網(wǎng)同樣存在類似問(wèn)題。由于存儲(chǔ)空間有限，能源的產(chǎn)生和消耗最好發(fā)生在同一時(shí)段。拿風(fēng)力發(fā)電來(lái)說(shuō)，在風(fēng)力最強(qiáng)盛的時(shí)候，風(fēng)力發(fā)電站甚至?xí)P(guān)掉機(jī)器，避免浪費(fèi)。但如果每晚都有成百萬(wàn)的電動(dòng)汽車等待充電，那這部分可再生能源就有了可去之處。

通過(guò)V2G技術(shù)，可用電動(dòng)汽車來(lái)存儲(chǔ)風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)出的電能，再穩(wěn)定地送入電網(wǎng)。而且，如果這些車輛還能相互通信，并且做到能源智能化分享，那就能避免用電高峰給電網(wǎng)造成的壓力。

據(jù)2009年6月英國(guó)《衛(wèi)報(bào)》的報(bào)道稱，丹麥政府、丹麥能源協(xié)會(huì)、丹麥Dong公司和德國(guó)西門子公司在丹麥一座島嶼上試驗(yàn)利用電動(dòng)汽車電池存儲(chǔ)風(fēng)電，這個(gè)被稱為“利用可持續(xù)能源與開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)的分布式以及一體化市場(chǎng)中的電動(dòng)汽車”(英文縮寫(xiě)為Edison)的項(xiàng)目中，利用V2G技術(shù)在風(fēng)力強(qiáng)勁時(shí)，使用停放的電動(dòng)汽車上的電池來(lái)存儲(chǔ)多余的電力；當(dāng)無(wú)風(fēng)時(shí)，電池可將電力回饋到電網(wǎng)，因此允許建設(shè)更多的風(fēng)力渦輪機(jī)，可為該島嶼提供高達(dá)50%的電力，而且不會(huì)讓電網(wǎng)崩潰。在該項(xiàng)目中有4萬(wàn)居民被招募參加試驗(yàn)，這是迄今為止V2G技術(shù)最大規(guī)模的示范化應(yīng)用。

在V2G概念的應(yīng)用上，日本廠商也走在了前面。在日本311大地震之后，日本實(shí)行的計(jì)劃停電政策使得因自然災(zāi)害造成的停電情況增多，擁有V2G功能的電動(dòng)汽車既能通過(guò)“錯(cuò)峰用電”減少家庭的電費(fèi)支出，又可以在停電時(shí)作為應(yīng)急電源使用，因而受到了越來(lái)越多的歡迎。日產(chǎn)、本田和豐田都推出了自家的V2G產(chǎn)品。

而日產(chǎn)汽車公司與美國(guó)通用電氣(GE)公司2010年宣布，將共同研究利用電動(dòng)汽車(EV)的蓄電池，推動(dòng)新一代電網(wǎng)“智能電網(wǎng)”運(yùn)用的Vehicle-to-Grid(V2G)技術(shù)。日產(chǎn)汽車公司從事電動(dòng)汽車及蓄電池技術(shù)等開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)的10名員工將在通用電氣公司研究所的所在地紐約州進(jìn)行試驗(yàn)，研究期限為3年。兩家公司設(shè)想開(kāi)發(fā)出根據(jù)電力系統(tǒng)的供求情況，經(jīng)由多個(gè)電動(dòng)汽車的蓄電池進(jìn)行充放電，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定化的技術(shù)等。

日產(chǎn)汽車公司正在積極致力于可實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與電動(dòng)汽車相連接的技術(shù)開(kāi)發(fā)，比如參加橫濱市的實(shí)證實(shí)驗(yàn)等。日產(chǎn)汽車公司認(rèn)為，通過(guò)與全球著名的通用公司就智能電網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行共同研究，會(huì)加快技術(shù)開(kāi)發(fā)的步伐。

兩家公司將主要在兩個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行共同研究。一是將電動(dòng)汽車的蓄電池用于住宅供電的Vehicle-to-Home(V2H)技術(shù)；另一個(gè)是通過(guò)管理多個(gè)電動(dòng)汽車的蓄電池，將其運(yùn)用于電網(wǎng)的V2G技術(shù)。

充電樁則成了商家必爭(zhēng)之地

從目前情況來(lái)看，純電動(dòng)汽車（EV）和插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）的價(jià)格至少在未來(lái)5年仍會(huì)維持高位，且真正在汽車市場(chǎng)上占有一席之地尚需時(shí)日。然而，充電基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的步伐卻不像PHEV/EV市場(chǎng)那樣悠閑。在美國(guó)，大規(guī)模智能電網(wǎng)建設(shè)用的充電基礎(chǔ)設(shè)施正在突飛猛進(jìn)。

充電基礎(chǔ)設(shè)施的開(kāi)發(fā)還有一個(gè)重要的方面，即其有可能在汽車和家電等既有的龐大市場(chǎng)中成為主要角色。

為何這么說(shuō)？曾參與過(guò)Cisco通訊設(shè)備業(yè)務(wù)、之后創(chuàng)立了從事具有通訊功能的充電站業(yè)務(wù)的美國(guó)Coulomb Technologies公司的Richard Lowenthal對(duì)此解釋道：“管理充電基礎(chǔ)設(shè)施的公司可以控制PHEV、EV及家庭所需電源的‘龍頭’。如果他們關(guān)閉‘龍頭’，汽車和家電就會(huì)停止運(yùn)作?？刂齐娫吹娜擞泻艽蟮臋?quán)力?！?/p>

這并不是一場(chǎng)白日夢(mèng)，業(yè)界的巨擎已在采取行動(dòng)。美國(guó)的通用電氣（GE）在2010年2月17日宣布，其已和一家高科技公司合作研發(fā)包括GE智慧型電表等汽車充電設(shè)備。此充電器可以遙控PHEV/EV電池的充電狀態(tài)，即可操控汽車上的“龍頭”。許多大企業(yè)都認(rèn)為“潛力無(wú)窮”而急于加入。

國(guó)外如火如荼 國(guó)內(nèi)又如何？

在國(guó)內(nèi),V2G還是一個(gè)比較新的概念。作為智能電網(wǎng)重要的組成部分,其各項(xiàng)研究仍處于起步階段。雖然我國(guó)還沒(méi)有制定出V2G建設(shè)的相關(guān)發(fā)展戰(zhàn)略,但智能電網(wǎng)建設(shè)的一些研究成果實(shí)際上為V2G的發(fā)展提供了重要的參考。國(guó)家電網(wǎng)公司曾在上海世博會(huì)的國(guó)家電網(wǎng)場(chǎng)館附近演示了電動(dòng)汽車(EV)和充電插座之間可進(jìn)行雙向電力交換的V2G技術(shù)。利用電動(dòng)汽車的蓄電池，可使電網(wǎng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。比如，當(dāng)太陽(yáng)能電池等可再生能源的輸出功率急劇下降時(shí)，可由數(shù)十到數(shù)百輛電動(dòng)汽車向電網(wǎng)供電，以此減少停電等現(xiàn)象。

目前,汽車工業(yè)正在進(jìn)行一場(chǎng)“低碳革命”,實(shí)際上是一次電動(dòng)汽車大規(guī)模代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車的過(guò)程?？梢哉f(shuō),電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化是V2G大規(guī)模投入運(yùn)用的基礎(chǔ)。但是由于商業(yè)化模式尚未形成,市場(chǎng)上的電動(dòng)汽車還存在著價(jià)格偏高的問(wèn)題,這也使得V2G技術(shù)的發(fā)展相對(duì)來(lái)說(shuō)比較遲緩。因此,若想將V2G技術(shù)的智能充電過(guò)程融入商業(yè)化運(yùn)作,首先要及時(shí)激發(fā)終端消費(fèi)者的購(gòu)買欲望,培育起大規(guī)模成型的終端市場(chǎng)。目前,已經(jīng)有很多國(guó)家在電動(dòng)汽車市場(chǎng)推廣上制定并實(shí)施了大力度的補(bǔ)貼措施。在具體政策安排上,除了補(bǔ)貼和稅費(fèi)減免之外,政府還可考慮建立與汽車能耗和污染排放掛鉤的稅收機(jī)制,增加傳統(tǒng)燃油車的使用成本,從而激發(fā)消費(fèi)者購(gòu)買和使用電動(dòng)汽車的積極性。

由于電動(dòng)汽車具有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢(shì),包括中國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家正大力發(fā)展電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)。但大規(guī)模的電動(dòng)汽車接入,勢(shì)必會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)許多新的挑戰(zhàn),而新型電網(wǎng)技術(shù)V2G的提出,也給解決這些問(wèn)題帶來(lái)了契機(jī)。