車(chē)網(wǎng)互動(dòng)是交通網(wǎng)絡(luò)與電力網(wǎng)絡(luò)的交叉點(diǎn),其實(shí)質(zhì)是想解決傳統(tǒng)電力系統(tǒng)在新能源車(chē)時(shí)代的“不可能三角”問(wèn)題。
不可能三角
1、電網(wǎng)安全與充電便捷之間的矛盾
2022年夏季某些地方的嚴(yán)重缺電,電網(wǎng)執(zhí)行的有序用電方案,導(dǎo)致充電設(shè)施大面積停運(yùn),雖然這不是常態(tài),但也充分反映出電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷,在某些極端情況下對(duì)電網(wǎng)安全的影響,以及電網(wǎng)的應(yīng)對(duì)措施。
同時(shí),為了滿(mǎn)足充電的便捷性,需要增加充電基礎(chǔ)設(shè)施的投入,以及與之配套的公共電網(wǎng)投資,進(jìn)一步增加了電力網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度和調(diào)控難度,也增加了電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)。
2、電網(wǎng)安全與充電經(jīng)濟(jì)性的矛盾
由于電動(dòng)汽車(chē)負(fù)荷資源在時(shí)空上的特性,很容易導(dǎo)致“忙閑不均”,比如某些地方在半夜23點(diǎn)以后,由于充電費(fèi)用較低,加之網(wǎng)約車(chē)的晚高峰結(jié)束集中充電,導(dǎo)致該時(shí)段出現(xiàn)了用電高峰,給電網(wǎng)運(yùn)行增加了新的難度。
3、充電便捷性與用車(chē)成本經(jīng)濟(jì)性的矛盾
充電基礎(chǔ)設(shè)施的大規(guī)模普及,電網(wǎng)也需要進(jìn)行擴(kuò)容和投資,而電網(wǎng)增加的投資,無(wú)論是平攤到輸配電價(jià)由全社會(huì)買(mǎi)單,還是個(gè)體化地分?jǐn)偟匠潆妰r(jià)格(或充電服務(wù)費(fèi)),由車(chē)主消化,都將推高終端電價(jià)。從目前趨勢(shì)看,公共充電樁的綜合充電價(jià)格正逐步走高。
車(chē)網(wǎng)互動(dòng)能否破局
那么“車(chē)網(wǎng)互動(dòng)”政策的提出,能否從根本上解決這個(gè)問(wèn)題?
個(gè)人認(rèn)為還是有一定的困難,但可以部分地緩解車(chē)網(wǎng)矛盾。
1、政策的立意
“車(chē)網(wǎng)互動(dòng)”政策的立意,我覺(jué)得更多的是從網(wǎng)的角度,也就是充分挖掘車(chē)(樁)的潛力,為網(wǎng)提供服務(wù)。同時(shí)網(wǎng)以更多的投資,以及更好的服務(wù)、一定的補(bǔ)貼去回饋車(chē),形成良好的互動(dòng)。
但是從車(chē)、樁的角度,這種互動(dòng)是否能充分考慮多元的利益平衡,或者在相關(guān)技術(shù)、政策、試點(diǎn)、推廣層面充分落地,還需要通過(guò)實(shí)踐不斷摸索。
車(chē)網(wǎng)互動(dòng),也就是V2G并不是特別新鮮的事情,在國(guó)外也提出很多年。其核心觀點(diǎn)的支撐有三方面:
(1)新能源車(chē)的快速發(fā)展,一方面增加了電網(wǎng)銷(xiāo)售額(以電代替了油),另一方面也形成了新的負(fù)荷類(lèi)型。
(2)從電網(wǎng)的角度看,車(chē)是較優(yōu)的可調(diào)節(jié)負(fù)荷。無(wú)論是時(shí)間尺度、空間尺度的可調(diào)節(jié)特性,還是動(dòng)力電池的容量、充放電壽命特性,都支持這部分資源對(duì)電網(wǎng)的釋放。
(3)通過(guò)市場(chǎng)、政策設(shè)計(jì),可以通過(guò)價(jià)格機(jī)制的確立,充分挖掘這部分負(fù)荷潛力,讓車(chē)主、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商有動(dòng)力去做。比如2021年國(guó)家發(fā)改委能源研究所和自然資源保護(hù)協(xié)會(huì)就寫(xiě)過(guò)一篇分析報(bào)告,認(rèn)為一輛車(chē)如果參考北京的互動(dòng)政策,一輛車(chē)全生命周期的凈收益可以增加3萬(wàn)元。
2、場(chǎng)景的設(shè)計(jì)
車(chē)網(wǎng)互動(dòng)不是一個(gè)統(tǒng)一的概念,而是分為一些細(xì)分的場(chǎng)景,每個(gè)場(chǎng)景都有自己的特性。
個(gè)人認(rèn)為至少是3-4個(gè)維度,
(1)從可調(diào)節(jié)V2G資源的集中度和受控度來(lái)說(shuō),從家用慢充樁,到集中式換電站。集中換電站的可響應(yīng)能力、可調(diào)節(jié)程度是最強(qiáng)的,但是數(shù)量少。
(2)從參與者來(lái)說(shuō),家用車(chē)數(shù)量最大也最分散,充放電行為也最不可預(yù)測(cè)。網(wǎng)約車(chē)數(shù)量相對(duì)較多,次數(shù)也最多,但是網(wǎng)約車(chē)的運(yùn)營(yíng)行為需要深度分析分類(lèi)。目前看最適合的是大型車(chē)(或者統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理的車(chē)),比如電動(dòng)公交、電動(dòng)卡車(chē)、電動(dòng)物流車(chē)等。
(3)從參與程度來(lái)說(shuō),是頻繁的參與(分鐘級(jí)),還是以月度、日為單位的調(diào)節(jié),其實(shí)也與資源聚合能力、參與方式、政策市場(chǎng)機(jī)制相關(guān)。
(4)如果再加上一個(gè)響應(yīng)深度(方式),從空調(diào)資源調(diào)節(jié)(有序引導(dǎo)到閑置樁充電),到時(shí)間資源調(diào)節(jié)(在同一個(gè)場(chǎng)站實(shí)現(xiàn)錯(cuò)峰充電),再到雙向互動(dòng)(單一車(chē)-樁實(shí)現(xiàn)雙向充放電)。
結(jié)合上述4個(gè)維度,可以根據(jù)難易程度,設(shè)計(jì)不同場(chǎng)景下V2G的買(mǎi)方-賣(mài)方利益訴求差異性,形成V2G的落地路徑,分場(chǎng)景推進(jìn)。
3、車(chē)-價(jià)值落地的另一面
車(chē)網(wǎng)互動(dòng)是一種價(jià)值平衡的市場(chǎng)博弈活動(dòng),需要充分考慮各方的利益,這里的各方,既包括電網(wǎng)公司(進(jìn)一步分為電網(wǎng)調(diào)度、電力營(yíng)銷(xiāo)的各部門(mén)利益),也包括充電設(shè)備運(yùn)營(yíng)商、各類(lèi)車(chē)主、地方政府,甚至還包括新能源投資方、儲(chǔ)能投資商、售電公司等。
比如車(chē)主的價(jià)值中,有一點(diǎn)是關(guān)于電池的全壽命成本與V2G響應(yīng)收益的問(wèn)題。
上述的分析報(bào)告,采用的是線(xiàn)性的壽命估算模型,也就是電池在1700或者3000次的全壽命中,參加若干次的V2G放電能增加多少收益。
站在車(chē)主和新能源車(chē)的角度,上述全壽命成本-收益模型存在一些變數(shù):
(1)全壽命的周期理解,按照磷酸鐵鋰的壽命-容量關(guān)系,到1000次左右(不同電池,甚至同類(lèi)電池的不同生產(chǎn)工藝,數(shù)據(jù)差異較大,這里引用的論文數(shù)據(jù)僅供參考),容量就下降到80%左右,而汽車(chē)動(dòng)力電池容量低于80%設(shè)計(jì)容量,就進(jìn)入退役階段。
所以是按照1000次?還是1700次?還是3000次去計(jì)算V2G模型,并且測(cè)算收益,和后續(xù)落地方案是密切相關(guān)的。
(2)車(chē)主的使用習(xí)慣與接受度,新能源車(chē)的電池并非滿(mǎn)沖滿(mǎn)放的,大多數(shù)車(chē)主都會(huì)保留20%的電量,快充樁可能到到85~90%電量時(shí)進(jìn)入小電流恒壓充電,這時(shí)多數(shù)車(chē)主就停止充電了。所以實(shí)際的V2G的可調(diào)用容量與理論計(jì)算有一定差異。
(3)出行需求與V2G需求可能存在矛盾。無(wú)論是家用車(chē),還是網(wǎng)約車(chē),其本質(zhì)需求還是首先保證出行的便捷性和車(chē)的可用性,其次才是經(jīng)濟(jì)性考慮并參與V2G。這種交通網(wǎng)絡(luò)中車(chē)輛的時(shí)空運(yùn)行特性,與電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷維度的時(shí)空特性之間,本質(zhì)上存在較大的差異性,如何利用好其中的共同性,并且在機(jī)制設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮差異性,是較大的挑戰(zhàn)。
4、市場(chǎng)的視角,誰(shuí)來(lái)做
如果是集中式的充電樁(換電站),功率大,單一車(chē)輛(單站)的可調(diào)節(jié)潛力更大,但是這類(lèi)充換電場(chǎng)站數(shù)量較少,所以總量有限。這類(lèi)資源的調(diào)節(jié),充電樁運(yùn)營(yíng)商自己就有較大的動(dòng)力參與V2G的響應(yīng),甚至一些運(yùn)營(yíng)商成立了專(zhuān)門(mén)的團(tuán)隊(duì)去做。
對(duì)于較大數(shù)量的商用慢充樁,以及家用樁,點(diǎn)多面廣,使用行為差異性較大,運(yùn)營(yíng)商對(duì)車(chē)主影響力有限,這類(lèi)資源如何聚合、如何參與V2G互動(dòng)、甚至在什么市場(chǎng)里以何種方式參與響應(yīng),如何吸引車(chē)主參與,需要更多元化的模式與機(jī)制設(shè)計(jì)。
5、政策與市場(chǎng)
在市場(chǎng)層面,一邊是零售側(cè)價(jià)格,包括高度市場(chǎng)定價(jià)的彈性充電服務(wù)費(fèi),以及受政策影響較大的家用充電樁分時(shí)電價(jià)的政策,還需要與電力市場(chǎng)的銜接。
另一邊是市場(chǎng)側(cè)價(jià)格,無(wú)論是純政策的需求響應(yīng)補(bǔ)貼,到電力市場(chǎng)化交易,再到輔助服務(wù)市場(chǎng)化價(jià)格,依賴(lài)于電力市場(chǎng)的持續(xù)推進(jìn)與成熟。
總結(jié)
車(chē)網(wǎng)互動(dòng)從政策設(shè)計(jì),到試點(diǎn)落地,再到未來(lái)大規(guī)模的推廣,需要綜合考慮多方利益的訴求,并設(shè)計(jì)出有效路徑和利益格局,推動(dòng)各方參與。
這個(gè)過(guò)車(chē)中,如何實(shí)現(xiàn)從0到1的技術(shù)型試點(diǎn),到商業(yè)模式的可復(fù)制的1到100,除了頂層的政策文件之外,具體落地過(guò)程還存在較大的不確定性,需要各方一起推進(jìn)。