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导语：储能特性是电动汽车规模化发展后的必然结果，机构预测：我国V2G市场空间将超过1000亿元。 双碳目标下，新能源产业发展得如火如荼。 不过，问题不是没有。 光伏、风电与生俱来的波动性使得电力输出不稳定，需要进行调峰调频。除了配备储能设施外，通过融合IOT、大数据、人工智能等数字化技术，对分布式能源、储能、微电网、电车可控负荷等资源进行协调控制，实现电网的削峰填谷。 这就是我们常说的虚拟电厂。 虚拟电厂作为极具经济性的调节手段，其成本只有火电的12%~15%。通过对资源的整合，可以有效提升电网对清洁能源的接入能力和消纳能力，促进电力供应的绿色低碳转型。这使得虚拟电厂受到了国家与市场的高度重视。 在虚拟电厂中，有一种技术近期发展迅速且备受瞩目，那便是——V2G。 1.V2G技术介绍及发展意义 V2G是Vehicle-to-grid的缩写，也就是说通过这项技术可以实现电动车和电网之间的互动。 实际上，V2G技术相当于将动力电池作为一个分布式储能系统，将大量电动汽车电池作为储能源。在电网负荷低时，吸纳电能，在电网负荷高时释放电能。通过数字化技术将动力电池整合起来，形成一个虚拟电厂，有效提高电力系统的运行效率和调节能力，减少电网端充电负荷，保证电力系统的运行的稳定性。 对电动汽车用户而言，在低电价的时候给车辆充电，在高电价的时候将车辆存储的能量出售给电网公司，从而获得现金补贴，降低电动汽车的使用成本。 以一辆带电量为50kWh的电动汽车为例，如果车主将其中25kWh的电出售给电网，以该地区峰时电价1元/kWh、谷时0.3元/kWh电价计算，车主每次将可获利17.5元。 对电网公司而言，将电动汽车作为储能装置用于调控负荷，提高电网效率和可靠性，有效调频调峰，降低新能源发电的波动性，减少电网在储能建设上的投资。 对汽车企业而言，V2G技术使用户有效降低使用电动汽车的成本，从而推动电动汽车的生产与销售，提升新能源渗透率，助力碳中和。
图|V2G技术概念图（来源：IEEE） 全球范围来看，美国和欧洲对V2G最为重视，配套政策支持的力度最大。美国相关政策启动最早，成果最为丰硕。 V2G技术最早是由美国落基山研究所首席科学家Amory Lovins在 1995 年提出的概念，特拉华大学 William Kempton教授对其进一步发展，并开展了相关示范。 2007年，V2G技术有了重大突破，美国特拉华大学课题组联合其他机构在成功将车辆（交通工具）充电装置接入供电网，并通过发出调节指令，制作了调节电网峰谷的发电设备。 随后，美国陆续开展多个示范类项目，并逐步开始了商业化探索。Nuuve公司是行业的先行者，深耕V2G技术20余年，将在英国、新加坡、日本等国设立试点。 欧洲方面，2008年丹麦与西门子也开始了V2G技术的探索，随后德国、意大利、英国纷纷加入V2G技术的研发队列。 亚洲方面，日本最早开启了V2G研究，陆续开展示范类项目。 相较于海外，我国V2G技术探索时间较晚。近年来，随着政策扶持力度的扶持，以及自身新能源基础较好，发展较为迅速。 与此同时，V2G技术的推进也存在着诸多的问题。 2.纵有困难重重，不阻V2G发展 现在主流电动汽车动力电池的充放电次数都在2000到3000次循环以上,有些可以达到5000次循环。如果频繁地充电、放电将缩短锂电池的寿命，电池容量将会迅速衰减。而我国规定动力电池容量衰减超过20%，将成为退役电池。 众所周知，动力电池成本占据新能源车40%左右，比起价格高昂的动力电池，通过V2G获取的电价差额不具备足够的吸引力。同样是因为电池寿命的原因，车企为自家车型配备V2G技术的动力不足。 原有充电桩都是单向充电，要实现反向充电，需要新建充电桩或者将原有充电桩升级，有研究表明，V2G项目成本和参与电力市场的投资回报周期可能高达10年之久，改造升级则需要配备储能电池或者对电路进行改造，同样需要付出成本。 除了硬件设施的制约外，电力交易市场仍待完善，这在一定程度会制约V2G项目商业化。 此外，更为核心的是如何构建系统平台，解决电池协同管理、控制等问题。 简单而言：需要建立一个系统平台，广泛收集共享大量数据，将车主、车机、电网运营商等连接起来，精准地预测和服务电力需求，反馈给车主最佳的充电、放电时间。 这需要通过数字化技术整合智能设备，建立一个面向用户的智慧能源控制平台并提供相应的服务体系，实现用户到电网之间的互动。
图|V2G接入电网概念图（来源：中泰证券） 尽管，当下面临诸多挑战，但是在双碳目标和全球能源转型背景下，发展V2G技术大势所趋，各个国家、各大企业开始了积极的探索。 3.在市场与政策的双轮驱动下，V2G发展迅速 （1）新能源车渗透率快速提升，V2G技术商业化前景逐步明朗。 随着全球汽车渗透率的加速，V2G技术具备了大规模推广的基础。 中汽协数据显示，2022年1-10月中国新能源汽车累计渗透率达24.7%，9月、10月连续两个月渗透率超过30%。乘联会秘书长崔东树将新能源车销量预期上调至650万辆，渗透率大概在28%左右。 全球方面，欧洲新能源车渗透率继续加速。2021年德国新能源车销量达到68万辆，同比增加72%，渗透率已达26%，同比增加11pcts。2022H1挪威新能源车渗透率已达87%，纯电车型逐渐占据垄断地位。 美国电动化率整体提升，但相对欧洲、中国、全球仍处较低水平，提升空间较大，2022上半年渗透率仅6%，距离2030年提出的40%以上的目标相距甚远，随着美国电动车相关政策的出台，预计电动化进程将加快。 欧洲储能协会发布的《欧洲2030及2050储能目标研究报告》显示，到2030年，欧洲国家总储能需求预计至少为187GW，其中，V2G储能为33GW，占比约为17.6%。 清华大学的数据预计，2030年中国会有1.2亿辆的电车，保守估计也需要2000万根公共充电桩。 我国V2G市场潜力巨大。据光大证券测算，2030 年，我国V2G市场空间将达到1052亿元。 （2）政策背书，V2G遍地开花 在巨大的市场需求下，全球V2G示范项目呈快速上升趋势，已经立项的V2G工程已达80余项。我国出台相应的鼓励政策，为V2G发展保驾护航。 2020年4月，华北电力在调峰调频服务市场中纳入V2G， 2022年1月，国家发改委、国家能源局等十部门印发《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》，关于新技术研发应用提到：“要充分发挥动力电池的储能特性，探索推广有序充电、V2G等形式，实现电动汽车与电网的协同互动。要充分发挥动力电池的储能特性，探索推广有序充电、V2G等形式，实现电动汽车与电网的协同互动。” 2021年9月26日，国家发展改革委就基础设施建设有关情况举行发布会。国家能源局规划司副司长宋雯在会上表示优化充电基础设施布局，推动新能源汽车与电力系统融合发展，鼓励开展有序充电、电动汽车向电网送电(V2G)等技术应用示范。 各省市也在积极推进V2G落地。 2021年4月，全国规模最大、聚合调控能力最大的V2G商业运营示范项目——保定长城工业园区车网互动示范试点项目投运。 2022年7月，浙江省首个V2G公交充电桩项目在嘉善县环北东路公交停保场投入运行。该项目可支持24辆具备V2G技术的公交车辆同时充放电，湖南、深圳、天津、福州、等地纷纷建立具备V2G功能的充放电系统，全国各地V2G项目陆续开展开来。
图片来源：嘉善县人民政府网 在市场需求与政策扶持的背景下，各大企业对V2G技术的探索实现了快速进展。 大众将从2022年起对出自集团MEB平台的所有纯电动车型推出V2G双向充电技术，旗下奥迪、柯斯达等品牌也将陆续配备V2G技术。 日产、雷诺、保时捷等车企已经实现了V2G双向充电功能。国内方面，长城汽车、比亚迪、威马汽车等企业等陆续开展对V2G技术的探索。 对于我国V2G技术发展路线，全国政协常委、中国科学院院士、清华大学车辆与运载学院教授欧阳明高认为可以采取“三步走”策略： 2021～2025年：加快完善智能有序充电相关标准，完善配套政策机制和建设运营模式，实现重点区域应用和参与电力交易的试点;V2G技术与标准化相关准备工作初步就绪，制订基础设施改造与V2G车型商用化目标，率先在重点区域实现V2G商用试点。现在，深圳等地已出台V2G技术相关鼓励政策，希望能在新能源汽车市场渗透率超过30%的城市开始试点。 2026～2030年：智能有序充电成为主流建设运营模式，电网对大功率快充场站和社区充电桩接入能力显著提升，新能源汽车消纳绿电比例大幅提升;V2G技术率先在重点区域实现商用化，V2G电网基础设施升级改造范围和比例快速提升;充电场站和新能源汽车用户全面参与电力现货交易、绿电交易和辅助服务市场交易。 2031～2035年：智能有序充电模式实现对大功率公共快充场站、自建专用场站，以及社区和各企事业单位充电桩的全面覆盖，实现高比例错峰充电与消纳绿电;V2G实现居民区等规模商用场景覆盖，日储能调节能力达到80亿千瓦时左右，新能源汽车实现整体“净负碳排放”，成为“碳中和”重要支撑。 关于V2G运营模式，现阶段主要有三种： 集中式：简单讲就是在一定区域内将电动车集中管理，统一调度，按照计划控制每一辆车的充放电，该模式为现阶段国内外主流。 自治式：车主结合自身情况自我掌控电池的充放电，较为灵活，不受空间限制，但过于分散，随机性强，对电网支撑的稳定性较差。 此外，还有换电模式，也就是基于换电站，将电池进行统一管理，专业厂家管理电池有助于电池寿命的延长，电力输出更为稳定。 4. 方兴未艾 V2G技术不仅能使新能源车主用车成本有效降低，进一步推动新能源车渗透率，同时又可以进一步消除新能源发电产生的波动性，提升电网对清洁能源的接入能力和消纳能力，将有效助力碳中和。 现阶段，国内V2G仍处于一个导入期，技术和商业模式都有待完善，但是其未来巨大的商业场景引发了诸多企业和资本的追逐。 相信V2G技术将成为新能源产业的又一个风口。
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