中國儲能網(wǎng)訊：如今，電動車不僅可以代步，還能給家里供電。擁有這一特性的“V2H(Vehicle to home)”功能已經(jīng)在電動汽車上開始了實(shí)際應(yīng)用，插電式混合動力汽車（PHV）和燃料電池車（FCV）的此項(xiàng)功能也在開發(fā)之中。這是以往的汽油車所不能比擬的。未來汽車與家庭之間的能源轉(zhuǎn)換，極有可能為汽車增添新的附加值。
目前，日本的研究人員已經(jīng)開始探索最適合將電動汽車普及到大眾的V2H系統(tǒng)。他的優(yōu)勢在于能通過“錯峰用電”減少家庭的電費(fèi)支出，并在停電時作為應(yīng)急電源使用。
日本目前已經(jīng)有太陽能發(fā)電、家用蓄電池、家用燃料電池和天然氣發(fā)電等多種住宅自家發(fā)電設(shè)備。自從東日本大地震后，日本實(shí)行的計(jì)劃停電政策使得因臺風(fēng)和暴風(fēng)等自然災(zāi)害造成的停電情況增多，日產(chǎn)汽車公司指出，“消費(fèi)者對V2H的實(shí)際需求正在增加”。
汽車廠商將V2H功能加入到電動汽車后，有的廠商旨在簡化現(xiàn)有家庭發(fā)電系統(tǒng)，也有廠商與現(xiàn)有系統(tǒng)相結(jié)合，讓使用方式更加靈活多樣。各廠商仍都希望通過V2H的實(shí)際應(yīng)用，提高電動汽車的附加價值，并以此推動電動汽車進(jìn)一步普及。
通過使用電力轉(zhuǎn)換裝置（PCS）將直流電轉(zhuǎn)化為交流電對家庭進(jìn)行供電。不同汽車廠商的PCS配置、汽車輸出電力方式各不相同。
日產(chǎn)，以節(jié)約成本為先
日產(chǎn)生產(chǎn)的世界第一個V2H系統(tǒng)——“EV發(fā)電站”（尼吉康制造）至今銷售了約2000臺。這一套裝置最多可以從EV“聆風(fēng)（LEAF）”的車載鋰電池中轉(zhuǎn)化出6kW的電力供家庭使用。
采用了尼吉康生產(chǎn)的電力轉(zhuǎn)化裝置（PCS）——“EV發(fā)電站。”這一裝置可以從日產(chǎn)汽車電池的快速充電接口中輸出直流電、在PCS內(nèi)部會轉(zhuǎn)化為交流電為家庭輸出電力。
在日本國內(nèi)銷售的4萬臺聆風(fēng)中，有5%的客戶選擇了購買這一系統(tǒng)，推廣的主要賣點(diǎn)就是注重宣傳該系統(tǒng)可以通過錯峰用電來減少電費(fèi)。
這一系統(tǒng)目前算上補(bǔ)貼的價格為34萬日元。利用相對便宜的深夜電力為電池充電后，在白天為家庭提供一部分電力，據(jù)稱用這種方式大約7年便可收回初期成本。而且汽車本身幾乎不需重新改裝接口，與豐田和本田的系統(tǒng)相比，日產(chǎn)系統(tǒng)更加重視實(shí)用性。
為了讓V2H系統(tǒng)更加實(shí)用，日產(chǎn)公司高效利用現(xiàn)有的系統(tǒng)以控制生產(chǎn)成本。利用原有的快速充電接口“CHAdeMO”可以從聆風(fēng)中快速輸出電力，與改裝新接口相比節(jié)省了更多成本和人工。此外，EV發(fā)電站在分電盤上安裝了切換開關(guān)，用戶可用于選擇切換使用汽車供電或者電力公司供電；而使用聆風(fēng)汽車供電時，分電盤便可以在物理上將汽車與電力網(wǎng)隔開，這樣一來便不再需要系統(tǒng)連接的單獨(dú)許可。
盡管EV發(fā)電站的銷售量只有2000臺，但日產(chǎn)仍計(jì)劃進(jìn)行新的開發(fā)方案，進(jìn)一步研究V2H系統(tǒng)在歐美國家的制造和銷售。日產(chǎn)準(zhǔn)備在全世界銷售10萬臺以上聆風(fēng)汽車，尤其是美國的夜間電力比日本價格更加低廉，如果用汽車儲存深夜電力后用于日間發(fā)電的話，用戶2到3年內(nèi)便可收回成本，這比在日本的時間更短。
本田汽車提供更大供電能力
氫燃料電池車的后備箱內(nèi)搭載了可移動電力轉(zhuǎn)換裝置。在不使用V2H系統(tǒng)時可以取出PCS，充分利用車內(nèi)空間。
本田已經(jīng)開始進(jìn)行利用氫燃料電池車（FCV）“FCX Clarity”發(fā)電的供電應(yīng)用試驗(yàn)(圖4)。FCV的特點(diǎn)是供電能力更強(qiáng)，在停電等非常時期可以更加有效地作為應(yīng)急電源使用。
與日產(chǎn)聆風(fēng)中容量為24kWh的鋰電池相比，F(xiàn)CX Clarity擁有60 kWh供電能力，約為日產(chǎn)聆風(fēng)的2.5倍，相當(dāng)于普通家庭6天所需電量。擁有如此強(qiáng)大的供電能力，是因?yàn)镕CX Clarity車內(nèi)配備了大容量的氫氣罐，用以實(shí)現(xiàn)媲美汽油車的續(xù)航距離。
為了使汽車能夠儲蓄更多的能源，電力轉(zhuǎn)化裝置設(shè)計(jì)為可移動型。在非常時期可以將該套設(shè)備裝于汽車后備箱內(nèi)，在幾個住宅或公共設(shè)施之間來回供電，與僅為一處住宅供電相比，該系統(tǒng)的利用率更高。
FCV的另一個特點(diǎn)就是氫氣可以在短時間內(nèi)補(bǔ)充完畢。只要附近有氫氣補(bǔ)充站，車載氫氣罐3分鐘內(nèi)便可充滿。而EV即使利用快速充電系統(tǒng)，充滿電也需要花費(fèi)30分鐘左右，緊急情況下需要頻繁供電時使用就會難免受到限制。
FCX Clarity不僅擁有強(qiáng)大的供電能力，事實(shí)上輸出功率也相當(dāng)高。依靠氫氣與空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)發(fā)電的氫燃料電池最大的輸出功率可以高達(dá)100kW，相當(dāng)于30戶家庭的用電。本田公司的岡部稱，“FCX Clarity最終有作為‘移動發(fā)電站’使用的潛力”。
但是根據(jù)日本目前的電力事業(yè)法規(guī)定，輸出功率超過10kW的發(fā)電設(shè)備，將認(rèn)定為發(fā)電站對其進(jìn)行管理，必須取得經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的認(rèn)可。因此，這次開發(fā)的產(chǎn)品將輸出功率控制在10kW以下。
具體來說，每臺汽車輸出功率為9kW，其中6 kW將通過電力轉(zhuǎn)換設(shè)備“可移動變電箱”提供給住宅，剩余3kW將為100V的插座提供電源。
(a)最大輸出功率為9kW。家用電器直插接口3kW,對住宅供電6kW。通過為V2H系統(tǒng)新增的CHAdeMO接口與汽車相連輸出電流。（b）系統(tǒng)構(gòu)成。使用V2H系統(tǒng)時，將住宅安裝的接線盒的插頭插入PCS中即可。
汽車本身主要改裝的地方就是需要增加CHAdeMO接口。與EV和PHV不同的是，F(xiàn)CV以氫氣作為燃料，因此車上沒有普通充電和快速充電用的接口。不能利用現(xiàn)有的這些充電接口，F(xiàn)CX Clarity便在后備箱內(nèi)加裝了CHAdeMO接口。
將接線盒的插頭插入汽車的CHAdeMO接口后，便可從汽車中獲取直流電。而汽車和接線盒之間只有進(jìn)行CAN通信 (Controller Area Network）確認(rèn)安全后才會輸出電流。
本田計(jì)劃在2015年對FCV進(jìn)行量產(chǎn)，屆時也將計(jì)劃安裝與V2H相應(yīng)的端口。由于FCV同時還需要提供氫氣相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，因此關(guān)于面向個人的V2H量產(chǎn)商品的普及時間問題，岡部說，“以10到15年后，也就是2015至2030年為目標(biāo)”。
豐田汽車結(jié)合使用住宅蓄電池
豐田汽車的實(shí)驗(yàn)車輛為在“普銳斯PHV”上增加了供電功能的改良款。但是這種車型的電池容量只有4.4kWh，輸出功率為1.5kW，相比蓄電池車和FCX都要低。因此,為了彌補(bǔ)較小的輸出功率，汽車的電力將輸送進(jìn)家用蓄電系統(tǒng)儲存。在需要時通過蓄電系統(tǒng)利用分電盤為家庭輸出電力。
（a）從普銳斯PHV的普通充電接口將電力輸送給室內(nèi)的蓄電池儲存。（b）日常使用時將汽車輸出的電力儲存于蓄電池內(nèi)使用。
這種使用方式有兩個優(yōu)點(diǎn)。一是由于利用了家用蓄電系統(tǒng)，汽車內(nèi)安裝的電力轉(zhuǎn)換裝置便可以做到低成本和小型化；二是即使從汽車中輸出的電流不夠穩(wěn)定，經(jīng)過家用蓄電池內(nèi)部的電力轉(zhuǎn)換裝置后也可以獲得穩(wěn)定電流。
一般1kW左右家用蓄電池的價格通常在20萬日元以上，如果汽車包含了蓄電池，成本就會相應(yīng)增加。而利用家用蓄電池的普銳斯PHV電力轉(zhuǎn)換裝置因此成功地降低了成本。
在豐田的應(yīng)用試驗(yàn)中，普銳斯PHV還可以進(jìn)行日產(chǎn)和本田的系統(tǒng)無法進(jìn)行的系統(tǒng)連接。住宅本身的蓄電系統(tǒng)已經(jīng)通過個別協(xié)議獲得了系統(tǒng)聯(lián)系的許可，因此在住宅內(nèi)可以同時用電力公司和汽車來供電，這樣一來豐田的系統(tǒng)的利用率相對更高。
汽車配備了日常用與應(yīng)急用兩種對住宅供電的電源線。在錯峰用電時使用日常用電源線將汽車電力輸送進(jìn)蓄電池內(nèi)存儲，需要時通過分電盤將蓄電池內(nèi)電量輸送進(jìn)家庭內(nèi)使用。
另一方面，在停電等特殊情況下，住戶可以手動切換電源線，利用應(yīng)急電源線為住宅內(nèi)的專用插座（100V交流電）直接供電。這種特殊情況下可以不用通過分電盤便能對住宅進(jìn)行供電。在應(yīng)急使用時普銳斯PHV可以利用汽油維持汽車發(fā)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，加上車載電池（4.4kWh）一共可以確保40kWh（可供一般家庭使用4天）的電力供給能力。
在今后，作為和家庭分電盤連接的自家發(fā)電裝置（可以進(jìn)行系統(tǒng)連接的自家發(fā)電裝置），如果電動汽車（EV、PHV和FCV等）能夠和住宅用太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、燃料電池一樣，獲得汽車電力轉(zhuǎn)換裝置許可的話，那么V2H功能的使用將會更加簡便。
在豐田的應(yīng)用試驗(yàn)中，除了由豐田公司負(fù)責(zé)整體操作以及提供汽車實(shí)驗(yàn)之外，電裝公司負(fù)責(zé)參與了HEMS（家庭能源管理系統(tǒng)）和充放電站的工作，豐田房地產(chǎn)則為之提供了住宅。
日本充電器廠商制定指導(dǎo)方針
在汽車制造商不斷強(qiáng)化V2H系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的同時，充電器廠商也在致力于開展標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。雖然目前充電器只面向日本的汽車制造商銷售，但充電器廠商預(yù)計(jì)在今后國外的汽車制造商也將陸續(xù)在日本國內(nèi)推出EV以及PHV等產(chǎn)品。隨之而來的是國外充電器廠商逐漸進(jìn)入市場，由此可能會帶來V2H方式的多樣化。
由各充電器廠商加盟組成的EVPOSSA（電動汽車用電力供給系統(tǒng)商討會）在2014年4月末公布了V2H的指導(dǎo)方針。該指導(dǎo)方針對使用普通充電以及快速充電接口的V2H系統(tǒng)制定了相關(guān)規(guī)定。它的發(fā)布也將有利于促進(jìn)國外制造商采用日本研發(fā)的V2H系統(tǒng)。
本文編譯來自工業(yè)和信息化部國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作中心。
