車網互動政策解讀:2030年前實現規模化應用
近年來,我國新能源汽車滲透率逐年上漲。據公安部統計,截至2023年底,我國新能源汽車保有量達到2041萬輛,佔汽車總量的6.07%,比上一年增長了約三分之一,未來規模還將持續擴大。中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長歐陽明高預計,2040年左右我國新能源汽車保有量將達到3億到4億輛,成爲10萬億規模的大產業。隨着新能源汽車的規模化發展,政府高度重視新能源汽車與電網的互動調節潛力。
2023年6月,國家發改委印發了《國務院辦公廳關於進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》(國辦發〔2023〕19號,以下簡稱爲《指導意見》),提出要充分發揮新能源汽車在電化學儲能體系中的重要作用,加強電動汽車與電網的能量互動,提高電網調峰調頻、安全應急等響應能力,推動車網互動的試點示範。
在《指導意見》的基礎上,國家發改委、國家能源局、工業和信息化部以及市場監管總局在去年年底發布了《加強新能源汽車與電網融合的實施意見》(以下簡稱爲《實施意見》),是對車網互動提出頂層設計的首個文件,包括有序充電和雙向充放電(V2G)等。《實施意見》提出了我國車網互動的總體要求、重點任務和保障措施,明確了到2025年和2030年的車網互動的階段性目標,首次提出力爭在2025年底前建設5個以上示範城市和50個雙向充放電示範項目的目標,有效發揮動力電池作爲可控負荷或移動儲能的靈活性調節能力,爲新型電力系統高效經濟運行提供重要支撐。
《實施意見》從技術創新、標准支撐、機制引導、試點示範、設施升級、電網保障進行了系統部署。本文對各項重點任務的解讀如下。
推進核心技術攻關
目前國內大部分車主對V2G的了解較少,存在一定顧慮,主要擔心V2G會縮短動力電池的壽命。目前新能源汽車常用的三元鋰電池充放電循環壽命普遍達到2000—3000次,而大部分私家車用戶出行所需的電池循環壽命僅需500—600次左右,現有動力電池已具備一定的V2G應用潛力。寧德時代首席科學家吳凱在2023年世界動力電池大會上提出,現有電池技術在提高壽命方面有很大潛力,在不增加電池成本的情況下,電池循環壽命可以從現階段的2000—3000次提高到8000次以上。但是由於V2G應用缺乏必要的價格機制以及商業應用的穩定預期,車企和動力電池企業在提升動力電池循環壽命方面缺乏足夠動力,長壽命車載動力電池產品开發投入較少。
《實施意見》指出,在不提高成本的前提下,提升動力電池循環壽命至3000次以上,以滿足V2G規模化應用。這是國家層面的政策首次從V2G的場景需求出發,對動力電池提出了明確的壽命指標和成本要求。這一指標的提出,爲車企和電池企業提供了更爲明確的政策導向,關於V2G後續的相關政策、標准和試點工作的部署也爲企業提供了更爲明確的產業化預期,將有利於引導相關企業加大長循環壽命動力電池的开發投入,通過產品性能的提升從根本上解決消費者對於電池壽命的顧慮。
就目前充電設施的能效而言,電動汽車充放電一次可能要損失約15%的電量。考慮到V2G過程中的損耗問題,《實施意見》提出,研制高可靠、高靈活、低能耗的V2G設備。通過提高充放電設施的能效,可以有效降低V2G損耗。此外,V2G爲第三代寬禁帶功率半導體的商業化應用提供了重要的適配場景,即在充電設施上採用第三代半導體以提升充放電效率,將有助於推動我國半導體產業的加速發展。
推動標准體系建設
目前我國尚缺乏覆蓋充換電設施、電動汽車、電網基礎設施等“車-樁-網”關鍵環節車網互動標准體系,這是推進規模化車網互動的重要障礙。舉例來說,現有車一樁通訊協議不能有效支持V2G的規模化應用,交流充電接口不具備數字化通信能力,這些都阻礙了車網互動的規模化應用。
《實施意見》明確提出要優先推進智能有序充電的發展,在2025年前完成V2G關鍵技術標准的制修訂。這是我國首次明確標准體系的出台時間節點。《實施意見》還對車輛生產准入和充電樁生產、報裝、驗收等提出了明確要求,同時對各標委會做好標准體系建設和國際化的保障服務做出了規定,以推動標准的實施落地。
《實施意見》的出台將加速技術標准體系的建設和完善,並和產品准入以及充電設施報裝驗收環節管理進行有效銜接,推動行業凝聚力量,形成整體的協同效應,對整個產業鏈的健康發展有着積極的推動作用,也會激發相關產業的規模持續擴大。未來隨着標准體系逐步完善,將爲車網互動規模化應用奠定重要基礎。
加快電價和市場機制創新
電價與市場機制的缺失是制約電動汽車發揮電力海綿作用的關鍵原因,也是消費者缺乏參與車網互動意愿的重要因素。比如,我國居民充電電價以往大多採用固定電價。據統計,截至2022年底,全國僅有8個省市出台了居民充電峰谷分時電價。盡管近一年來各地加快了居民峰谷分時電價的出台步伐,目前已有25個省市出台居民充電峰谷電價,但仍未覆蓋全國所有省市,部分省市的居民充電峰谷電價在時段和價差設置上仍較爲粗放,有待進一步完善。
調研顯示,在部分執行居民充電峰谷電價的地區,私人充電樁的低谷時段充電電量佔比達到70%以上,驗證了分時電價對居民充電負荷的錯峰引導效果。
《實施意見》明確了2025年底前居民充電分時電價的全面應用,並鼓勵各地制定獨立於普通居民電價的居民充電分時電價。這一建議將加快未出台省市的峰谷分時電價出台,以及已出台省市的峰谷時段和電價價差的優化,進一步激發居民充電負荷的靈活調節潛力。
目前V2G放電價格缺失,難以給用戶帶來實際收益,這是現階段用戶關注和了解程度低、缺乏成熟的V2G車輛和充電設施的根本原因。爲此,《實施意見》提出研究放電價格機制,以及驗證V2G資源的等效儲能潛力,這將調動用戶參與放電的積極性,有力推動V2G技術發展。
從市場機制來看,電動汽車參與需求響應、調峰輔助服務等市場機制尚不健全。大部分需求響應機制還停留在電網緊急缺口保供的響應上,並未考慮新能源消納和頂峰經濟響應情況,響應頻次較低,啓動條件較單一。輔助服務以調峰輔助服務爲主,交易品種較單一。
全國多個地區試點驗證了聚合電動汽車資源參與需求側響應、輔助服務、綠電交易的可行性,可爲電力系統調節提供新的靈活性資源。在適當的市場機制和良好的商業模式推動下,引導大部分電動汽車車主在低谷時段甚至是新能源大發時段充電。引導新能源車充新能源電,可以將新能源車變成電網有效地靈活性調節資源。
《實施意見》提出,建立健全車網互動資源聚合參與需求側管理以及市場交易機制,優化完善輔助服務機制。在需求響應方面,《實施意見》爲各地創新車網互動配套需求響應機制和品種提供了政策指引。在支撐電力保供基礎上,進一步通過需求響應機制創新,發揮車網互動資源在促進綠電消納、降低供需緊張時段供電成本方面的作用,提升需求響應參與規模和頻次。在輔助服務方面,《實施意見》提出要優化完善輔助服務機制,豐富交易品種,擴大參與範圍,爲下一步車網互動資源參與調峰、調頻、備用、爬坡等輔助服務市場提供了政策指導。此外,《實施意見》鼓勵探索車網互動聚合參與電力現貨、綠證、碳交易的可行路徑,爲各地結合電力市場和碳市場建設,探索相關市場機制提供政策依據。
推動V2G示範,
加速商業化進程
爲充分釋放電動汽車的移動儲能價值,下一步應加快形成相對成熟的V2G商業模式。
在建設層面,未來V2G要跟園區、樓宇建築和家庭住宅三大典型場景有效結合。《實施意見》提出,積極探索新能源汽車與園區、樓宇建築、家庭住宅等場景高效融合的V2G應用模式,這一舉措爲這三大場景提供更加經濟高效靈活的能源管理解決方案,也有助於推動新能源汽車的普及和應用,促進綠色出行,爲建設清潔低碳的能源體系貢獻重要力量。
在應用領域層面,《實施意見》提出了優先打造一批公共領域車輛的V2G示範項目,主要是考慮到公共領域以車隊爲主,尤其是政府機關和國有企事業單位車輛易於統一組織並开展示範,且普遍採用車到建築物(Vehicle to Building, V2B)模式應用,可通過一般工商業峰谷電價套利,因此更易於優先推動。《實施意見》同時提出,鼓勵電網企業聯合充電企業、整車企業等共同开展居住社區V2G試點,因爲居民社區場景是未來用戶使用便捷性最好和最有利於开展統一標准化建設的場景,對於V2G技術規模應用和產業化更具有牽引作用。
在商業運營層面,隨着商業模式的擴大,V2G將給電動汽車車主和電網等帶來可觀效益。根據清華四川能源互聯網研究院電動交通與車網互動團隊的測算,未來普通純電動私家車用戶通過V2G參與電網互動的全周期收益有望達到數萬元,2035年前可累計爲電力系統提供超過1.5億kW/6億kWh的移動儲能調節能力,節約全社會電力投資約1萬億元。但目前在V2G的業務流程與管理、結算和價值傳遞機制以及V2G電池質保體系上仍處於空白階段,不利於V2G示範的高效運轉,限制了V2G試點示範的大規模推廣應用。《實施意見》的出台明確了對V2G商業模式的探索,業務流程與管理機制的完善,電池質保體系的健全,消費者權益保護等舉措,這些將形成一批可復制、可推廣的典型模式和經驗,爲V2G示範項目提供更加穩定和可持續的運行環境,促進V2G技術的廣泛應用。
在實施保障層面,由於开展試點示範涉及主體多,需要依靠地方政府、電網企業、國家能源局、車企、電池企業等多方力量協同合作。比如,V2G樁的售價高昂是限制V2G發展的一大痛點。調研顯示,一個低功率直流V2G樁售價可高達萬元以上。高設備成本可能導致運營商和用戶無利可圖,參與動力不足。有必要對智能充電設施提供一定的資金支持,調動企業的積極性。
《實施意見》提出,推動將智能充放電設施建設和改造納入充電基礎設施建設支持政策範疇,對V2G試點示範項目加大資金支持。這一舉措可以提高運營商的盈利能力,增加其參與動力,進而推動V2G試點示範項目的積極發展。
提升充電設施智能化水平
智能化水平不足是制約車網互動應用的關鍵要素。目前現有私人充電樁尚不具備智能有序充電功能,充換電場站與配電網之間缺乏有效的互動機制,無法爲電動汽車的智能互動提供基礎設施保障。
配電網接入能力受限是目前大規模充換電設施建設面臨的關鍵挑战。盡管居民個人充電樁和各類充換電場站具備良好的可調節特性,在充換電設施智能化升級基礎上,還需要同步升級配套技術和管理體系,以充分發揮智能化設施對提升配網接入能力的價值。比如,在社區層面,隨着社區接入充電樁快速增加,無序充電模式下社區接入能力和運行安全面臨挑战逐步加劇。在充換電場站層面,存在配電容量不足和增容困難等問題,可以通過控制場站台區容量的柔性並網方案在一定程度上予以緩解,而這一方案牽涉到並網容量核定問題。因此,在並網容量核定層面,考慮車網互動資源作爲可調節資源,應制定不同於普通負荷的差異化接入容量核定方法和相關標准規範,以提升配電網的接入能力。
《實施意見》提出,大力推廣充電設施智能化改造,並分別對社區和充換電場站的應用場景提出相應管理和流程要求,通過發揮車網互動成效,提升配網接入水平。此外,明確規定地方政府要加大充電基礎設施的支持政策。此意見的出台,將加速充放電設施的智能化改造,建立差異化的管理和規範機制,爲進一步擴大車網互動水平提供基礎保障。
強化電網保障能力
要實現車網互動規模化應用,電網的支撐保障至關重要,涉及電網多個環節和多個專業,是一項復雜系統工程。
首先,需要電網企業爲車網互動資源接入電網提供優質服務。要支持車網互動的應用落地,需要電網企業接入車網互動資源,實現對車網互動資源的可觀可測可控,以支撐車網互動各類電價和市場機制以及互動應用場景的落地。因此,需要將充換電設施接入新型負荷管理系統,實現統一接入和管理,並逐步覆蓋包括低壓配網及關口表後的全量設施資源。
其次,電網企業應完善車網互動聚合交易的平台支撐與技術服務。要實現充換電設施參與需求響應、現貨市場、輔助服務等電力市場交易,電網內部各類業務管理平台需要完善車網互動相關業務功能,以支撐車網互動各類聚合交易業務場景的落地。
再者,電網企業還應進一步完善並網、計量、保護控制與信息交互要求與技術規範。目前存在大量轉供電的充換電設施,由於表後資源計量設施的缺失,導致進入市場交易時,轉供電充換電設施用戶清分結算難度較大,應探索相關獨立計量解決方案,吸引更多的充換電設施用戶進入電力市場交易。
最後,電網企業需要優化清分結算機制。對於通過上網電價用戶直接向電網放電的V2G場景,需要解決電網與用戶之間放電收益結算問題。對於通過聚合方式參與電力市場互動的,則需要解決電網、聚合商、用戶三者之間結算問題。由於終端用戶較爲分散且有大量個人用戶,還需要考慮由電網和聚合商替終端用戶代开發票問題。由於終端用戶以居民個人居多,而個人开發票小額且麻煩,不僅增加了車主銷售電力產品的復雜程度,也不利於V2G試點示範項目的推廣,因此,有必要建立一套完善的電網-聚合商-用戶的清分結算體系以及代开發票政策,提高聚合商和用戶參與聚合交易的便捷性。
《實施意見》從資源接入、調度運行、並網計量、清分結算等保障服務對電網企業提出了要求。這一系列舉措有望被納入政府需求側管理和電力市場建設工作體系,爲電網企業开展相關工作提供了政策依據。
結語
總體來看,《實施意見》以習近平新時代中國特色社會主義思想爲指導思想,爲2030年前實現車網互動規模化應用這一目標,從現存的痛點問題出發,從推進核心技術攻關、構建標准體系、完善配套電價和市場機制、开展V2G綜合示範、提升互動水平、強化電網保障能力等方面提出了明確要求。《實施意見》還提出要加強統籌協調,壓實各方責任,強化試點示範,以進一步推進政策的落地實施,這表明了我國大力發展車網互動的決心。
下一步,國家將以开展示範城市和V2G示範項目爲重要抓手,加強組織建設和工作指導。到2025年前,我國將會形成不少於5個示範城市和不少於50個示範項目。這些示範城市和示範項目所在地區有望通過地方政策和示範工作方案等形式,進一步細化和落實《實施意見》提出的各項要求,通過先行先試,創新突破目前制約V2G和其規模化應用的關鍵政策機制障礙,形成可復制推廣的地方樣板和經驗,爲下一步出台更爲明確的國家車網互動推進方案提供地方實踐支撐和依據。
標題:車網互動政策解讀:2030年前實現規模化應用
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