双向充电V2X解释

V2X即电动汽车双向充电技术总称,根据在什么地方使用来自电动车的电能,采用不同的术语进行区别,包括V2G(Vehicle-to-Grid)、V2H(Vehicle-to-Home)、V2B(Vehicle-to-building/business)、V2V(Vehicle-to-Vehicle)、V2L(Vehicle-to-Load)、V2F(Vehicle-to-Factory)、V2B(Vehicle-to-building)等。这其实也是不同的使用场景和满足不同的用户需求的结果。当然,从本质上讲,都是一样的,都是将电动汽车作为分散式电源,来给不同的负载供电。这也可以说是分布式储能的一种方式。

双向充电V2X解释

图1、V2X系统框图

1、V2G 解释

V2G即车网互动,在V2G的模式下,电动汽车就像移动充电宝一样,可以根据电网需求调整充电时间和充电功率,在车辆停止行驶的时候根据电网需求通过V2G终端放电。随着电动车规模增长以及动力电池技术提升,电动汽车作为一个分布式储能装置,在满足用户的用车需求以外,还可对电网反向放电。

双向充电V2X解释

图2、V2G系统框图

双向充电V2X解释

图3、双向充电工作原理

       根据Ofgem今年年初发布的英国《电动汽车智能充电行动计划》中指出,到2030年,英国的电动汽车将达到1000万辆,而电动汽车对电力的需求将达到英国电力总量的很大部分,因此需要利用新技术确保能够在正确的时间、以正确的价格将正确的能源提供给正确的人。根据报告所说,英国在2022年开始,新布置的充电站点将具备智能充电(V2G等功能)功能。

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图4、电能需求趋势图

数据来源:《Electric Vehicle Smart Charging Action Plan》

根据上图,可以看到,电力需求在上午8点到晚上10点之间较高,最大需求通常出现在冬季晚上4点到晚上10点之间。我们就可以利用V2G在用电高峰期给电网放电,在用电低谷期再给电动汽车充电。这可以总体上最大限度地降低了发电能力和电网(电缆和其他电气设备)的投资成本,也能减少了二氧化碳的排放。

V2G还可以与太阳能、风能储能系统联动,将太阳能和风力发的电通过智能转换器给电网反向输出电能。随着移动储能车及新能源汽车的规模扩大,交通(电动汽车)与电网之间的关联将越来越紧密,将在一定程度上加速V2G的发展。一方面,移动储能车参与削峰填谷、兼容V2G充放电功能,可随时随地为新能源车充电,为移动通信基站供电;另一方面国内一些主流新能源汽车品牌如广汽、吉利、长城、蔚来等,也将有配置或者正在研究V2G功能的车辆。

行业内已经开展了积极尝试,并且也有一些商用落地。其中国网电动汽车服务有限公司目前已在浙江、上海、江苏、河北等15个省市建设了近50个V2G车网互动项目,与国内多家主机厂实现了10余款V2G车型开发,共有近4000台电动车参与过车网互动。

虽然,目前国内外很多车型都有双向放电功能,也实现了V2V和V2L的功能,但受限于目前法规和商业模式以及电动车保有量等因数的影响,V2V的大规模推行还有很长的一段路要走。去年新发布的ISO 15118-20也对V2G的通讯进行了定义,在此之前,CHAdeMO也对V2G进行了相关的定义,日产聆风还推出了带有放电功能的车型。

这里还一个重要车企的动作不能忽略,就是特拉斯。可能大家会很奇怪,为什么特斯拉目前还没有怎么推出自己的V2G产品呢?这里的可能原因有:

1、之前特斯拉的车辆保有量还是比较少,对于做V2G的来说车辆数量还是太少了。其销量的爆发式增长也是最近两三年才开始,并快速的突破了100万辆。但根据特斯拉一贯在作风,其硬件应该是能实现V2G的,一旦时机成熟,进行软件升级,其特斯拉车辆就能变成一辆集充放电一体的储能装置。

2、主要跟电池电芯的寿命有关。V2G会增加电芯的充放电次数,也会加速典型的衰减,对电池的寿命有一定的影响。而车辆作为交通工作还是目前的主要功能,如果特斯拉车辆电池出现严重的衰减,这对特斯拉自己和用户来说都是无法接受的。

当然,目前对于特斯来说,V2G的布局应该说是比较积极和具有前瞻性的。主要有:

1、已有了自己的太阳能光伏产品;

2、已经在大规模推广自己的储能产品Powerwall/powerpack/MegaPack等。特斯拉的家用储能系统Powerwall可以通过V2G技术实现电网的协同调度,将储能系统的能量向电网输出以实现参与电力市场交易等应用。这为特斯拉进一步拓展V2G技术应用提供了基础。

3、大规模超充桩的的应用和布局。特斯拉正在不断升级和改进他们的超级充电桩,这些充电桩除了为特斯拉的电动汽车提供快速充电服务,以后还可以通过V2G技术向电网输出能量,为电网提供能量调节和储备服务。

4、已经布局了支持线上能源货币交易的平台Autobidder。该平台可以利用特斯拉的储能系统和V2G技术为电力市场提供参与交易的能量。通过Autobidder,特斯拉可以实现将储能系统的能量出售给电网或参与电力市场交易等商业化应用。

V2G本就不是一个单纯的技术问题,它涉及到的系统集成,商业模式、电动车、储能、能源公司、政府、电网等多个方面,特斯拉现在在各方面的布局对以后V2G的推广无疑是巨大的支持。最终形成低成本/高寿命的电芯+百万级车队+光伏发电+储能+能源交易Autobidder,这就构成了特斯拉V2G的平台基础。

未来,如果你有一辆带V2G功能的车,就可以在电价低时,从电网买电,电网电价高时向电网售电,从而获得一定的收益,应该说,能让产业链上的利益相关方实现双赢。

虽然V2G有很多的好处,也是未来能源发展的重要趋势,但是,目前来看也还有其很多制约因数。

1、缺乏标准化: 目前没有通用的V2G通信和与电网交互的标准协议,这使得不同的V2G系统难以互操作。

2、高成本: 双向充电系统的成本目前还比较高,这也使得目前的投资积极性不足。

3、监管环境欠缺: 围绕V2G技术的监管环境仍不确定,不同的国家、地区和电网运营商有不同的法规和激励措施。

4、安全性措施: 人们担心V2G系统的安全性,特别是在电网发生故障的情况下,双向逆变器在维修时必须与电网断开连接,做到互不影响。

5、有限的电动汽车可用: 兼容V2H的电动汽车很少,目前受里程焦虑的影响和对电池寿命的担心,大多数用户还不愿意或很难接受将自己的电动车接入电网端。

以下是全球关于V2G技术试点的案例:

1.1国外V2G案例

1、2017年6月,日本电力公司TEPCO宣布,他们将在东京都内推出一项V2G试点项目,该项目将使用20辆日产LEAF电动汽车。

2、2018年10月,日本电力公司TEPCO宣布,他们将在福岛县推出一项V2G试点项目,该项目将使用30辆日产LEAF电动汽车。

3、2019年6月,美国电力公司Duke Energy宣布,他们将在卡罗莱纳州开展一项V2G试点项目,该项目将使用2辆日产LEAF电动汽车。

4、2020年1月,荷兰能源公司Eneco宣布,他们将与荷兰的EVBox合作,开展一项V2G试点项目。该项目将使用40辆电动汽车。

5、2020年6月,日本的电力公司TEPCO宣布,他们将在东京都内推出一项V2G试点项目,该项目将使用50辆日产LEAF电动汽车。

6、2020年12月,欧盟委员会发布了一项战略性文件,旨在促进V2G技术在欧洲的普及和应用。

7、2021年1月,英国能源公司Octopus Energy宣布,他们将与英国国家电网合作,推出一项V2G试点项目。该项目将使用135辆日产LEAF电动汽车。

8、2021年6月,德国能源公司E.ON宣布,他们将与荷兰的Nissan合作,开展一项V2G试点项目。该项目将使用60辆日产LEAF电动汽车和30个家用太阳能电池板。

9、2021年8月,美国电力公司Con Edison宣布,他们将在纽约市的皇后区开展一项V2G试点项目。该项目将使用15辆电动汽车。

10、2021年9月,法国能源公司EDF宣布,他们将在巴黎地区开展一项V2G试点项目。该项目将使用60辆电动汽车。

11、2022年1月,英国能源公司Centrica宣布,他们将与英国国家电网合作,推出一项V2G商业化项目。该项目将使用200辆日产LEAF电动汽车。

12、2022年1月,加拿大电力公司BC Hydro宣布,他们将在卑诗省的温哥华市开展一项V2G试点项目。该项目将使用20辆电动汽车。

13、2022年2月,英国能源公司Shell Energy宣布,他们将与英国的OVO Energy合作,推出一项V2G试点项目。该项目将使用350辆电动汽车。

1.2国内V2G案例

1、2018年6月,广东电网公司宣布,他们将在珠海市试点一项V2G项目,该项目将使用40辆新能源汽车。

2、2018年7月,国网山东省电力公司宣布,他们将在青岛市开展一项V2G试点项目,该项目将使用100辆新能源汽车。

3、2019年4月,南京市与东南大学签署合作协议,共同推进V2G技术在南京市的应用和推广。

4、2019年9月,华能国际电力公司宣布,他们将在北京市的通州区推出一项V2G试点项目,该项目将使用50辆新能源汽车。

5、2020年5月,江苏省电力公司宣布,他们将在南京市开展一项V2G试点项目,该项目将使用50辆新能源汽车。

6、2020年7月,中国国家能源局发布了《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,明确了未来新能源汽车和V2G技术的发展目标和方向。

7、2021年4月,国网山东省电力公司宣布,他们将在烟台市开展一项V2G试点项目,该项目将使用200辆新能源汽车。

8、2021年5月,华能国际电力公司宣布,他们将在浙江省杭州市推出一项V2G试点项目,该项目将使用100辆新能源汽车。

9、2021年6月,国家电网公司宣布,他们将在北京市的怀柔区开展一项V2G试点项目,该项目将使用100辆新能源汽车。

10、2021年9月,中国第一汽车集团宣布,他们将在河北省推出一项V2G试点项目,该项目将使用100辆纯电动汽车。

11、2022年2月,国家电网公司宣布,他们将在浙江省温州市推出一项V2G试点项目,该项目将使用200辆新能源汽车。

12、2022年2月,宁夏回族自治区电力公司宣布,他们将在银川市推出一项V2G试点项目,该项目将使用100辆新能源汽车。

13、2022年3月,上海电力公司宣布,他们将在上海市普陀区推出一项V2G试点项目,该项目将使用50辆新能源汽车。

2、V2V / V2L解释

V2V 和V2L与V2H的原理类似,只是对于所供电的对象和使用场景有所不同。V2V用于车对车的放电,可用户车辆的补电和应急救援等场景。而V2L则应用野外照明,野炊等场景等。目前国内大部分车型都有V2V和V2L功能。

双向充电V2X解释 图5、V2L系统框图

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