新能源汽车的推广对中国交通行业温室气体减排和空气污染物防控具有积极意义。然而未来电动汽车规模化推广带来的用电量与用电负荷增长，对发电侧、输电侧、配电侧、供电侧都有着深远影响。与其他用电负荷不同，电动汽车负荷具有高度灵活和可调度性。除了作为灵活负荷，电动汽车还可以作为储能设施进行“放电”，不仅可以降低电动汽车充电对电网的影响，也可为电力系统调控提供新的调度资源，更能避免大量电网和电源相关的投资浪费。较之国际情况，当前中国车网协同试点仍处于初期阶段。但在近期，通过峰谷电价差与有序充电实现削峰填谷、缓解配网增容的经济性较高；在2030年以后，随着电池成本与相关设备改造成本的下降，以双向充放电方式参与调频辅助服务，将具有更高的市场价值。最后，实现车网协同需要软件、硬件和通信协议全方位的升级，包括动力电池、车辆、充电桩、配电网企业合作，以及软件平台、硬件设备与通信协议之间的协同兼容。
电动汽车的推广可减缓气候变化、减少空气污染，但大规模电动汽车的无序充电也将给发电、输电、配电系统带来挑战。与家用电器等负荷不同，电动汽车负荷具有高度的灵活和可调节性。除了作为灵活负荷，电动汽车还可以作为储能设施进行“放电”，不仅可以降低电动汽车充电对电网的影响，也可为电力系统调控提供新的调度资源，更能避免大量电网和电源相关的投资浪费。目前，电动汽车可以通过有序充电或双向充放电（Vehicle-to-Grid or Vehicle-to-Building,以下简称“V2G”、“V2B”或“V2X”）两种方式，实现与电网协同。
国际方面，电动汽车和电网协同的试点项目开展至今已有10年，与电动汽车普及的时间基本相同，其中86%的探索集中在欧美国家。欧美国家已开展的试点显示，电动汽车参与削峰填谷、分布式光伏充电、需求响应、调频辅助服务、备用服务和缓解输电线路阻塞等应用场景具备技术和经济方面的可行性。美国加利福尼亚州更是出台了《加利福尼亚州电动汽车与电网协同路线图——电动汽车作为电网资源》，从商业模式、政策支持和技术标准等方面为车网协同提供全面保障。
国内方面，与国际实践从初期就尝试让电动汽车参与高频次、高精度的批发市场交易不同，受制于中国电力市场改革进程，当前中国的车网协同试点项目侧重于解决配网侧开放容量不足的问题，尚未出现任何旨在鼓励电动汽车参与电力批发市场交易的试点。此外，绝大多数试点仍处于技术可行性论证阶段，由于经济激励机制缺失，商业可行性未在论证验证之列。
未来，中国大规模电动汽车和可再生能源的推广为车网协同提供了机遇。根据国家发展和改革委员会能源研究所与国家可再生能源中心预测（2017），在既定政策情景下，2030年中国可再生能源发电量占比可能会从2019年年底的27.9%上升至51%。可再生能源在发电结构中的比重大幅提升，在发电侧对大量灵活电源（如储能设施）以及在需求侧对可调节负荷资源（如供热电锅炉、建筑空调）等的需求都将不断增加。根据同样研究的预测，截至2025年和2030年，全社会的电动汽车在理想情况下能够提供的储能容量将分别达250GW和730GW，相当于2018年中国储能装机总规模的8倍和23倍，具有可再生能源推广后作为可调节负荷以及灵活电源的潜力。
我国的车网协同虽然起步比欧美国家略晚，但具备后发优势，可借鉴欧美经验，避免对电网和电源的公共投资，辅助可再生能源并网消纳，促进电动汽车推广。探索中国的本地化车网协同实施路径，需要从中国电力市场发展阶段、特有制度机制、技术标准出发，分析不同车网协同应用在中国未来的潜力与阻碍。
在经济潜力上，本文估算在管制的电力市场下，目前电动汽车以有序充电方式参与局部削峰填谷进行峰谷电价差“套利”，具有更可观的经济性，2020年的投资回报率可达23%，这与国际上调频普遍具有更高的经济价值有所不同；在2030年以后，随着V2X成本的下降，调频将具有更高的市场价值。受发布频次的影响，需求响应的经济性略低于削峰填谷和调频。考虑到对电池寿命的影响，目前V2X的经济性普遍偏低；但从2030年后，随着电池成本的下降及使用寿命的提升，V2X的经济性将快速得到改善。但这一经济潜力仍为理想值：受电力价格、电力市场准入、充电技术标准的约束，车网协同的经济潜力往往难以在短期内变现。
在制度上，若要实现车网协同的经济潜力，相关政策、市场制度和监管规则仍需细化：第一，分别有28%和50%的中心城市 采纳了居民峰谷电价或工商业峰谷电价，由于其他地区峰谷电价的缺失以及转供电加价的问题，电动汽车以有序充电的方式参与的削峰填谷应用缺乏经济激励机制。第二，电动汽车以V2G方式参与调频辅助服务、现货电力市场平衡等应用，不仅受电力市场完善程度的外因影响，也受电力市场准入制度的内因影响——包括电动汽车是否属于分布式发电系统、电动汽车聚合后是否可以虚拟电厂身份参与各类电力市场（即获得发电主体的地位）等问题，均有待明确。
在技术标准上，“车-桩”间标准只需对部分直流通信协议（即国家标准GB/T27930—2015《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议（直流充电）》）及系统要求（即国家标准GB/T18487.1—2015《电动汽车传导充电系统 第1部分：通用要求》）进行优化，即可支持有序充电，而支持交流有序充电所需要的修改更多 。“充电桩-电网”之间的信息交换相关的通信协议，仍视市场规模、市场主体以及配网信息保密程度而定。最后，V2G更需要克服电动汽车与电网协同工况下对电池衰减的影响。
在用户接受度上，有序充电和V2X对中国用户仍为新鲜事物。现阶段电动汽车推广还存在续航不足、成本过高、充电桩数量有限等挑战，而车网协同对动力电池寿命以及用户出行刚需的更进一步影响可能会抑制用户接受度。
中国未来推广车网协同的具体路线，需要结合电力市场改革、电池成本下降等外部条件，也需要考虑电动汽车自身优势，分时期、分步骤地探索适宜的应用场景。本研究建议如下：
近期（2025年之前）：电动汽车可充分发挥其灵活负荷的优势，以有序充电 方式参与用户侧的削峰填谷、分布式光伏充电、基于人工响应的需求响应、调峰“填谷”辅助服务、现货市场平衡，甚至调频等应用。目前，国网上海市电力公司、国网冀北电力公司已组织电动汽车（充电桩）参与需求响应、调峰辅助服务；在广东现货市场中，大型电动汽车充电站正参与电力现货市场试运行中。未来，随着电动汽车以第三方独立辅助商正式纳入调频辅助市场，将有望以有序充电方式提供调频等更多元的市场服务。
中远期（2025年以后）：随着电力市场改革释放更多的红利以及动力电池成本的下降与寿命的提升，电动汽车可进而发挥其储能与分布式电源的作用，结合微电网、虚拟电厂等试点平台，以V2X方式提供调频、现货电力平衡、爬坡服务，争取在2025—2030年形成具有示范意义的项目与模式。
实现以上规划的路线图，还需要政府部门与行业协会提供重要的制度保障，通过优化政策制度和出台技术标准，撬动车网协同的商业潜力、公共接受度。具体建议包括：
对有序充电而言，可考虑采取如下措施搭建商业模式，形成支持有序充电的车-桩-网通信协议标准与技术：
针对单独计量的电动汽车充电桩——如住宅小区私人桩充电，专门设计针对电动汽车的峰谷电价体系，加大峰谷差。
提供有序充电设施的建设补贴及交流桩的直流改造费用；公共充电设施采购中优先要求采购支持灵活智能充电的设施；允许充电运营商通过中长期、现货、调峰和需求响应等电力市场购电或提供相关服务，改善充电基础设施商业模式。
鼓励物业企业与业主委员会配合有序充电试点的开展，引导不同主体（电网企业、充电运营服务商）参与有序充电。
针对车-桩间充电通信协议：优先修订直流充电国家标准《电动汽车非车载传导式充电机与电池管理系统之间的通信协议》（GB/T27930—2015），支持直流有序充电；鼓励配电开放容量有限的住宅小区对私人交流桩进行改造或新建小功率直流桩，支持直流有序充电；建议第三方机构对不同品牌车辆、充电桩的接口标准执行情况进行检测，以此作为市场准入的标准。
针对桩—网间通信协议：鼓励配电网运营商分享本地电动汽车充放电负荷上限等处理后、非敏感的信息，支持多元化实施主体参与创新。
对V2G而言，需要支持V2G试点示范的开展以及提供必要制度和技术标准保障：
以科研资金或国家示范项目等形式，鼓励V2G试点开展技术可行性与经济可行性的论证，加强大数据分析、车网协同优化控制软件、可再生能源出力预测等方面的技术储备。
分步骤地放宽电力市场对电动汽车的准入限制：鼓励电动汽车参与需求响应、调峰辅助服务市场及电力中长期市场；对电动汽车参与调频辅助服务市场，可先以试点形式参与，待效果得到验证后，再允许全面准入。
明确电动汽车作为分布式发电系统的定位，并制定电动汽车接入电网的技术标准、工程规范和相关流程及管理办法。
修订电动汽车直流充电国家标准，支持双向充放电；探索充电桩-充电运营服务商-电网间的通信接口、信息交互内容与流程。
开展车网协同工况下的动力电池衰减测试，优化电池管理系统及电池双向充放电策略。
作者：
薛露露，世界资源研究所（中国）中国可持续城市部城市交通项目项目总监
刘坚
王颖
刘小诗
熊英
来源：世界资源研究所 发表时间：2020年6月24日
