一、电动车时代，车网互动成为维护电网供需平衡的必然之选
1.1、车网互动的定义
车网互动是将新能源汽车通过充换电设施与供电网络相连，构建新能源汽车与供电网络的信息流、能量流双向互动体系，主要包括智能有序充电、双向充放电（V2G）等形式。车网互动可减轻新能源汽车无序充电对电网的影响，实现调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源等作用。而V2G的应用还可以为电力系统调控提供新的调度资源，避免电网和电源资源的过度投资，同时让新能源汽车用户获得一定的电网能源互动收益，提升新能源汽车整体竞争力。
1.2、车网互动是新能源车规模化接入电网的必然要求
汽车电动化势不可挡。“十三五”以来，国内新能源汽车规模呈现持续高速增长趋势。2023年新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和37.9%，市场占有率达到31.6%，提前完成“2025年新能源汽车新车销售占比20%左右”的目标。截至2023年底，我国新能源汽车保有量达2041万辆，同比增加56%；其中纯电动汽车保有量1552万辆，同比增加32%。根据国家电网预测，新能源车保有量2030年将突破1亿辆，根据中国科学院院士欧阳明高预测，2050年新能源车保有量将达到3.5亿辆。而2023年全国汽车保有量也就是3.36亿辆，在这个规模下，新能源车将成为我国汽车的消费主体。
1.2.1新能源车规模化无序充电将给电网带来巨大压力
我们从电网的三个方面来理解这种压力：
①发电侧
②用电负荷
区域峰值负荷持续增加，拉大电网负荷峰谷差，加大电网平衡调节难度。电动汽车的同时充电特性与居民用电规律高度一致，会使区域电网峰谷差由最大负荷的35%加剧至55%，发用电计划容易发生偏差，电网调节难度加大。如果单纯通过增容升级线路，会使全社会电力投资翻倍，进而增加终端用户的用电成本。根据国网测算，电动汽车无序充电将导致2030年国网经营区域峰值负荷增加1.53亿千瓦，相当于区域峰值负荷的13.1%，负荷峰谷差加剧。国外的情况也相差无几，根据麦肯锡（2018）定量分析，在德国电动汽车渗透率超过25%时，本地高峰负荷将增加30%；在印度，根据布鲁金斯学会预测，2030年电动汽车充电负荷可能将占全网高峰负荷的28%-50%。③输配电侧
造成局部配网台区重过载等问题，对配电网运营提出更高要求。随着电动汽车快速发展，其保有量不断增大，规模化充电将使电网总负荷“峰上加峰”，负荷波动，谐波、电压损失和三相不平衡等情况加剧。而电动车主充电行为的不确定性，则会加重配电网调度和管理难度，现有配电网络资源紧张，增容困难且费效比不高，电动车规模化充电需求使该情况更加严峻。从图6可以看出，当私家车电动化比例超过50%时，住宅小区、办公场所的配电变压器将面临超载风险。实际上当电动汽车户渗透率在25%左右且夜间充电同时率高于20%时，该小区夜间最大用电负荷就已经会接近变压器80%负载率限值了。而现有的很多老旧居民小区，在设计初期并没有考虑私家电动车的用电负荷，配电设施无法满足电动私家车日益增长的用电需要，如果继续无序安装私人充电桩，将给小区配电系统带来严重安全隐患。
在极端情况下，电动汽车的无序充电也会影响输电网（即主干网），可能造成输电阻塞与区域电力送电能力不足，增加重载输电线路的输送功率。1.2.2车网互动应是新型电力系统建设的重要组成部分
电动车的电池动力系统本质上就是一套储能系统，当电动车处于停放状态，其电池将成为待开发的配电网“充电宝”，把海量的“充电宝”通过物联网技术连接到智能聚合平台，形成一个虚拟大负荷。这个虚拟大负荷又可以通过能源互联网以及人工智能技术进行优化调控，在用电低谷时给电动车充电，在用电高峰时电动车给电网放电，并且进一步与未来新能源发电特性匹配，减小电网增容压力。从八款国产主流高续航电动汽车，我们可以看到电池容量在50kWh-80kWh之间。以现有水平计算，20辆电动车储能潜力已经和一个中等规模的用户侧储能电站相当。到2050年，我国新能源车保有量达3.5亿辆，假设每辆车平均电池容量大于65kWh，则车载储能容量超过227亿kWh，与2021年我国每天消费总电量基本相当。2030预计全国新能源车保有量为1亿辆,如果40%的新能源汽车参与有序充电，最大可提供5600万千瓦的调节能力；如果10%的新能源汽车参与V2G，最大可提供8600万千瓦的调节能力。根据中电联统计，2022年全国日最大错避峰负荷超过5000万千瓦，因此车网互动，特别是V2G能调控出来的量对于电力系统是很有意义的。
1.3V2G模式是更卓越的能源管理方案
根据中国能源报，以一辆70度电的纯电车为例，其续航约为600公里，每天常规通勤距离为30-60公里，仅消耗5-10度电，如果利用V2G技术售出50度电，用峰时1元/kWh、谷时0.3元/kWh电价计算，车主每次可获利35元。达到1000次换电，即可获利3.5万元，2000次可获利7万元。
2、海外V2G项目现仍处于试点阶段，多种商业模式并存
2.1海外从1995年至今有过百案例，集中于欧美
V2G技术最早由美国落基山研究所首席科学家AmoryLovins在1995年提出概念原型,特拉华大学WilliamKempton教授对其进一步发展。2008年美国第一次在PJM市场上进行了真实的频率响应测试，2012年美国、德国、日本第一次在示范项目上验证V2G技术的可行性，2016年丹麦的“Parker”项目作为第一个完全商业化运行的V2G项目启动，2017年尼桑针对V2G的LEAF车型累计售出4000多台，2020年意大利开展了目前全球最大的V2G试点项目，涉及700辆电动车的参与。
2.250%以上项目为试验证明性质，集中探索削峰填谷等三大服务方向
根据v2ghub统计，全球有55.8%的V2G项目为概念试验证明，17.7%的项目为小规模商业试验，只有8%的项目做到了一定的商业采购服务的程度。可以说全球的V2G项目目前仍处于验证和试点阶段。
国际上开展车网协同试点的目标可总结为：一是利用提供电网服务的收益，降低电动汽车全生命周期的成本，提升电动汽车推广的规模数量；二是在保障电网系统安全、稳定运行的前提下，利用电动汽车作为电网资源，减少电网、电源和固定式储能设施的投资。海外V2G试点项目覆盖了几乎所有可能的应用场景，从局部配网优化到全网应用。
2.3海外V2G项目参与主体多，试水多种商业模式
海外V2G项目参与主体类型多元。海外V2G项目的市场主体包括电动汽车租售企业、双向充放电设施供应商、电力公司、车网互动平台运营商、高校及科研单位、政府机构等。以英国为例，典型的V2G市场化运行模式中，车网互动平台运营商处于核心地位，是整个需求侧管理的通信中心，通过与电动车供电设备和电动车的通信来平衡每辆汽车的技术能力。电动汽车供应商、充放电设施供应商和电网公司都可以在车网互动平台上进行交易匹配。当接收到来自电网公司的需求响应服务时，车网互动平台可以开展用户参与调频辅助服务、节能服务等运营活动，连通车端和网端的能源响应和传输渠道。
海外V2G试点项目往往不由某一家企业单独发起，而是由上文中多个企业共同发起，建立起协同合作的生态圈，促进车-桩-网各主体在技术研发上的共同合作，并且可以降低单个主体承担的前期投资成本。
2.4海外V2G项目试点中常见问题
3、国内V2G应用方兴未艾，重磅顶层政策加速产业发展
3.1国内车网互动项目由电网企业主导，V2G项目尚在起步期
3.2对比国际，我国V2G行业发展阻碍的异同
我国的V2G起步晚于欧美国家，虽然可以借鉴欧美经验，以负荷集成商为合作对象，避免在项目试点中进行过度投资。但对比国际，我国V2G项目试点不仅需要解决同样的电池衰减影响、配网设备改造、V2G电动汽车缺乏这些问题，还需要面对国内特有的电力市场机制、充电标准兼容性等挑战。比如：①电力市场机制不完善，准入门槛高，辅助服务市场主体以发电设施为主，用户侧资源不在其中。现货市场仍在建立初期，区域市场改革方向差别较大。②终端用户峰谷电价机制不完善，部分地区没有居民、工商业的峰谷电价，且受充电服务费、转供电加价影响，峰谷电价传导不畅。③车-桩-网的交互控制技术不明确，标准体系没有贯通。④互动能力有待提升，海量分布式车网互动资源聚合调控技术有待突破。⑤电网企业的信息安全要求很高，目前的开放程度不足以支撑规模化电动车灵活资源参与快速响应的辅助服务。
上海已有电动车、虚拟电厂、储能参与需求响应，开展侧重楼宇负荷资源的虚拟电厂全域综合响应。
③辅助服务市场
华北已将车网互动充电桩资源正式纳入华北电力调峰辅助服务市场并正式结算；北京地区可控电动车为山西电网、蒙西电网提供调峰资源；南方区域辅助服务市场也为电动车聚合调频服务提供者参与南方区域调频辅助服务市场开放对应准入许可。④区域电力交易市场
已有区域电力交易市场目前以试点的形式存在，承担零售侧的电力商品交易。区域市场的出现为V2G的盈利提供了新思路，通过与其他分布式资源的就近交易，可以进一步降低用户侧用电成本、增加充电桩安装容量，同时保证地区级、城市级、园区级配电网络的电力平衡。3.4顶层设计出台，明确的阶段性目标加速V2G应用走向成熟
2024年1月，国家发改委、国家能源局、工信部及国家市场监督管理总局联合发布《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》（以下简称《意见》）。《意见》明确了几个发展目标：①2025年底前力争建成5个以上示范城市及50个以上双向充放电示范项目；②参与试点示范的城市2025年全年充电电量60%以上集中在低谷时段、私人充电桩充电电量80%以上集中在低谷时段；③2030年车网互动实现规模化应用，力争为电力系统提供千万千瓦级的双向灵活性调节能力。实际上近年来，对于V2G，从国家层面到省级、市级都在不断出台政策。2024年初四部委联合发布的《意见》可谓是正式吹响了V2G行业冲锋的号角，不仅对2025年、2030年都提出了明确的阶段性目标，有效调动地方政府、电网对V2G项目落地的积极性，而且《意见》对核心技术、标准体系、市场机制、示范项目场景、充换电基础设施和电网支持都做了详细的指引，明确了车企、桩企和电网企业各方责任，为下一步V2G从试点验证向大规模商业化运营开展提供了有力的遵循。
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