袁晓冬：电动汽车集群储能与电网互动的探索

电动汽车近几年爆发式增长，去年我国新能源汽车总量突破了2000万辆，不管是电动汽车还是充换电基础设施都以这样的速率在增长。电动汽车和储能是什么关系？大家很容易想到电池。电动汽车的动力电池随着电动汽车的发展越来越成熟，不像早些年大家很担心安全问题，虽然现在安全依然是问题，但成熟度越来越高。

随着电动车发展，在充电过程中会对电网造成一定的冲击，而电网自己也做过一些测算，前几年可能会把这件事情想得更加恐怖，现在慢慢统计了运行的结果，因为近几年主要矛盾是在分布式光伏，很多观点认为影响不大。

未来看，如果不做控制影响还是很大，对电网的冲击，无序充电和电网的高峰重叠度在85%左右，峰上加峰的影响量是有的。另外，电动汽车的储能资源有多少？和需要的储能相比，现在电动汽车的量还达不到，对电动汽车车网互动的预判都是基于未来的，按2060年来看，工信部保守估算，全社会车辆可调节的电量会超过90亿千瓦时，相当于全社会用电量的20%。

现在来看，不管是一次调频、二次调频还是电网所有的需求来说，到不了这个量都没法谈，这些资源都很难聚集起来，从虚拟电厂资源的角度来看，未来的趋势是在的。储能在时间上是非常好的调节资源，电动车超过80%的时间是属于停时状态，停时状态可以作为第一边际成本的储能来利用。

最近“萝卜快跑”的新闻大家都很关注，未来无人驾驶车的趋势会更加突出，考虑这些叠加因素，有可能互动的潜力会更加大，车网互动这件事情是新型能源系统下必须要考虑的事情。去年有两个比较大的政策对车网互动做了支持，一个是国办19号文，一个是发改委、能源局等多部委发的关于车网互动的实施意见，给社会吃了一个定心丸，车网互动这件事情是一定会干的。包括双向充放电设备，怎么样做光储充放一体化，直流母线柔性互济以及精准预测调控。这些技术现在是能做的，但是做了之后在市场上能不能赚钱，政策不会给你这么明确的指示，完全需要靠我们自己来探索和企业家做预判。

车网互动的关键技术

新型电力系统在建设里有很多变量和不变量，新能源装机量持续增长，大家可以非常坚定的相信这是一个不变量，比如电量市场我感觉是变量，因为它在不断发展中，有一段时间会比较激进，有一段时间又会退回来。之所以发展没有像预期的那么快，因为中间有很多反复调整，但新能源发展一定是一个不变的量，这涉及到很多问题。

新能源快速发展之后，在午间高峰期新能源消纳一定是问题。现在大家谈储能的应用，很多也是在围绕着如何消纳新能源，电动汽车的重点目标也是围绕白天午间的“鸭子曲线”或者“深谷曲线”，怎样把曲线给抬上来。另外电网长期以来夜间的削峰，因为这是涉及到电网投资的经济性问题。电网可以做大量的投资，把晚上的高峰顶过去，但是这不具备经济性。怎样把午间的充电功率调上去，把晚上的时间做平移，这里面涉及到了技术和装备，包括换电技术、V2G技术、大功率充电以及靠数字化的方式，实现聚合或者是有序充电。

围绕这些，在这方面做了探索，电动汽车用户行为不由电网决定，而是由用户决定，你要对它进行控制的话，跟互联网行业的很多事情一样，需要通过大量底层的AI和数据技术集成在一起，通过这个来引导行为，其实是行为经济学的问题。

底层逻辑第一步要把数据打通。站在全社会角度来讲要实现这个就必须得把所有底层数据打通。我国车的数据是在工信部，桩是在能源局，这两年能源局委托国网公司在建全社会所有桩的信息平台，不仅是国网，所有全国地盘上各个运营商公共桩的数据全部在平台上。

电网的数据维护得也相对比较好，但很多数据只能在自己的私域，怎么样把它用起来，通过数据的隐私计算等方式，因为各方都有隐私加密的要求，在数据不出内网的情况下把数据全部融合到一起，最终为后续的大数据做服务。

而大数据服务主要有两个大的方面，一个车网互动的仿真，即如何跟电网进行互动，另一个是车网的运行系统，其实是运营系统，那个运营系统是为了保证所有的运营商和车怎么样在路上开得更好，其实跟智慧城市那部分关系更大。另外，车网跟能源关系更大。

我们认为仿真从颗粒度，从小到大来讲，第一个层级是在充电桩，到充电站，到配电网，到跨区域的大电网层面，各个层面车网互动的时候都会面临一系列的问题。现在车网互动在社会上没有铺开，只有少量的试验站点，未来如果铺开之后会存在技术上的难点，目前这个空档期这些内容都需要用仿真的方式，在技术上先把这些事情全部摸透。

电网层面也做了很多仿真工作，但目前远远不够，跟未来全社会大规模的车开始互动起来是什么情况，里面有大量的工作要做。“萝卜快跑”也一样，在投放之前在社会上已经跑了三四年了，只是大家不知道而已，没有这些仿真数据积累下来，最后真的一下冲上社会，就会有很多问题出来。

在互动仿真上，做站级的仿真是通过动模的方式，模拟动力电池和充电机，把电池和充电机作为一个单元，大概建了100个单元的模拟器仿真站一级的车和网互动。可以想像，有一个100充电桩的充电站，车来来往往进去怎么充，在这个站里面跟接入的上一级配网，配网可能是2兆或者是3兆容量，这是一个最基本的场景，最后车网互动，大量的公共站点都是这样的场景。另外有一部分是私桩跟电网互动。最后就是这两块场景跟电网互动。

公共场景我更加看好，因为我坚信无人驾驶，类似于智能化的技术会推广得更快，未来是非常重要的互动环节。

电网层级的仿真，涉及到电网在规划和运行上的实际数据。电网的运行数据很全，从营销到配电、到调度，这些数据在电网内部，外网访问不了，现在的仿真可以深入其中，车网互动作为叠加因素放到原来的网络里面，在现有场景下叠加了车网互动之后的孪生场景去模拟电网。

在电网层级的仿真里，比如说傍晚时间段电网里面有重载线路，特别是夏天会有大量的配电线路出现重载。可以把它当成储能动态，帮助电网缓解压力，缓解完以后可以评估对电网超过的效益有多少。再往后可以量化，带来的整体效益分给所有参加互动的车，核算互动有多少价值。目前阶段做这个工作主要目的是测算后面互动的市场价格机制到什么样的程度，能够达到双方利益的平衡点，平衡点如果都能达到的话，如果有更好的价格，自然而然正循环就会发生。

有序充电技术，这几年有很多站点在用了，主要目的是把全站的电力资源用到最好。比如在几十个桩的站里面，让每辆车在充电的时候，不是按照本车当时充电的需求直接给最大功率，而是全站做协调，不同车不同时段有不同的功率，最后保证整个站上一级用的电是可控的。这项技术有一段时间了，已经比较成熟。

虚拟电厂技术是否成熟，取决与上一级电力市场是否成熟，如果虚拟电厂成熟以后，有序充电是里面非常好的子模块，能够让虚拟电厂的运营商非常清楚地获得比较可控的调节资源。当然储能也是，但是会更加贵一点。

有序充电技术分硬调控、软调控。V2G是有序充电的升级版，车除了能够正向充电，调节充电功率以外，还能把电池里面的电反向放给电网，目前只有少量站点在试运行。无锡、深圳做了一些示范，但是这些示范还是比较局部的，因为整个市场机制没有起来，只是运营商和电网公司在夏季局部搞了一些活动，还没有常态化、市场化的推起来。但可以看到大家很期待这件事情能够马上起来，但市场机制还缺一点点，技术上一直不断地往前推。

双向互动技术上能做的事情，包括需求相应、辅助服务和台区平衡，这些在技术上都被验证过了，在国网里面好几个省份都验证了。在车网互动推开以后优先级可能会不太一样，比如说台区平衡会更加容易实现，需求响应也还好，到辅助服务的话，技术上的难度和经济上的可行性又会差一点。但目前这件事情都是能实现的。

另外在装备上有换电、无线充电等技术。不知道深圳换电用得多不多，除了北汽、奥动在做换电之外，乘用车最大的是蔚来。我们自己研究了一个多功能的换电站，各种车型进到换电站都能够换电池，这也是国家项目给的研发课题。未来市场接受度怎么样有待检验。作为我来看，出一个标准全社会统一就行了，但是这么多年来形不成标准，所以做成几合一的平台，什么车进去都能换，像瑞士军刀换刀头一样。

蔚来的换电站推了2000多座，今年可能会推到3000座，在欧洲大概推了50几座。换电在车网互动来讲是更加好的资源，比充电更好，所有换下来的电池跟电网互动的时候可控性更强，这也是可以关注的点。

以前大家担心无线充电的效率低，无线充电本来的功率也比较低，还有安全性电池辐射，还有一个是成本。目前我们在突破无线充电的功率和效率，现在平均效果能做到92%，最高效率能做到94%，充电功率大概能到30千瓦，但是跟有线还有差距。在无人驾驶应用领域很有想象力，未来大量的无人驾驶车在路上跑，它们充电就需要布一些点做无人驾驶充电，这是未来可能的方式。

现在在推的超级充电，因为它充电的功率大，一般在300-480千瓦，还有更大功率的。现在深圳在推超级充电的超充城市。超级充电跟电网的互动没有那么紧密，一般大家有强烈的补电需求才会去充，充电时间的平移和功率的调整可能性都不大，但超充的过程对电网的影响比较明显。超充未来怎么样跟网互动，减少充电过程中对电网的冲击，这可以作为一个课题。

最后，车网互动的实践

车网互动老生常谈，有十几二十年了，各个国家都有很多车网互动的项目，包括V2G的项目，例如欧洲、美国、中国。

最大的问题是数量比较少、应对相对单一，都侧重于有序充电解决开放容量不足的问题；很多技术只是在论证技术可行性，论证完了示范项目做完就结束。最后要正循环跑起来必须要商业运营能够形成价值闭环，要么就像蔚来做换电站一样资本运营方不断地烧钱去做这件事情，要么是政府有鼓励政策往里面烧钱，或者是现在这样子，不断地有技术去探索，但是探到那个口子最后又不了了之。很多发起方都是在电网企业，因为电网对这件事情更加关注，看着很好的储能资源不被利用是比较可惜的。

无锡车网互动的示范站，在规模上比深圳的示范站更大，做了50个V2G的桩，每个桩的功率60千瓦，加起来接近3兆瓦正反向的功率，原来建在变电站，变电站被改造以后土地有多余的，然后我们就建成了充电场站，这个场站非常普通，在大街上能够看到很多这样的充电场站。把这些站做一些改造变成互动站，就能够实现功能。在无锡实现了在高峰负荷的时候通过电动汽车反向放电，把电网的压力点缓解，同时给用户比较好的收益，一个是需求响应的收益，一个是辅助服务的收益。

目前支持放电的车型越来越多了，特别是2023年以后，主流厂家像比亚迪、蔚来在早几年所有的全系车型就全部支持双向充放电。比亚迪从去年开始新款车型全部支持V2G，友好性都非常好，所有一切都准备得差不多了，在车、技术上、示范都差不多了，现在唯一缺的是市场，捅破这一层窗户纸，很多事情就能一气呵成跑下来。

我们在电科院园区里面也建了实验场，大家如果来南京欢迎到我们这边来指导，我们自己园区配合着国重建了一个实验场，园区里所有的充电站点拉在一起，拉了一个多站点的充放电的信息平台，做一些互动算法验证。

车网互动这件事情为什么有价值？其实这跟储能也是一样的，原先电力系统里面所有的东西都是电子在运行，受基本物理规律的约束，所有的都是固定在一个点，只能到最后终端的插口才能跟电网进行交互。现在有了电动汽车这种储能变成了分子的运输系统，电不再最后受限于那根线，可以把一块电存在电池里面，变成车你就把它开走了，这是分子运动，不再是电子运动。

而在商业系统里面，电的系统跟水系统非常类似，自来水必须在管网里面走，最后到家庭用水龙头才能把水放出来，其实跟电是一样的。定制客户需要有更好的水之后，就有企业开始做桶装水，桶装水取的是天然水源地，水是免费的。类比下风光属于自然资源，发来的电不考虑设备投资也是免费的，电动汽车相当于做桶装水的，现在做桶装水的几家都做成首富了，这个行业的还刚刚开始，还没有商业化。我们电里面也有很多需要高品质电力，需要高可靠性供电。

未来这两个系统是不是可以类比，我在想，从电子系统到分子系统之后，这里面发生了一些本质性的变化。这件事情刚刚发生就有很多技术在探索，个人乐观的方面也就是通过这些类比的系统思考，对这个行业未来的发展更加乐观。

未来希望各方能够加强共识，最后一起推动车网互动的发展。

谢谢大家！