新能源汽车通过充电和更换设施连接到供电网络

新能源汽车通过充电和更换设施连接到供电网络，构建新能源汽车和供电网络的信息流和能量流的双向互动系统，可以有效发挥动力电池作为可控负荷或移动储能的灵活性调节能力，为新电力系统的高效经济运行提供重要支持。

2024年1月4日，国家发改委、国家能源局、工业和信息化部、国家市场监督管理总局联合发布了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》与此同时，经过几年的试点，威来汽车于2024年1月9日在上海正式投入运营，宣布其首批10座V2G目的地充电站。各种迹象表明，汽车网络互动模式的商业化进程正在加快。

事实上，车网互动模式的前瞻性布局已经得到了广泛的发展，以前刚刚成功举办过“2023中国汽车充电与换电生态大会”专门讨论了这种新兴的商业模式。2023年12月19日至21日，由中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充电交换分会、杭州市富阳区人民政府联合主办“2023中国汽车充电与换电生态大会”在杭州举行。本届大会以“全面推进充电换电基础设施高质量发展，迎接新挑战”设置为主题“1 1 6 N”会议和发布，即一次闭门会议 1场大会论坛 6个主题论坛 N场重磅发布，讨论对策、方法和路径，构建行业高质量发展格局。其中，在12月21日上午举行“讨论车网互动模式”在主题论坛上，来自行业企业、机构和大学的专家学者和高级代表讨论了汽车网络互动的运营模式、关键技术和创新实践，并进行了深入的沟通和交流。

新生态的机遇与挑战共存

随着新能源汽车的大规模发展，汽车网络互动技术作为一种利用电动汽车和电网进行能源和信息交互的创新模式，具有巨大的社会、经济和环境效益，是促进汽车产业转型升级、实现碳中和目标的重要手段。

中国汽车工业协会充电交换分会、中国电动汽车充电基础设施促进联盟执行秘书长邹鹏认为，汽车网络互动作为一种创新的能源互联网模式，可以实现新能源汽车与电网的互利共赢。汽车网络互动不仅可以为新能源汽车提供方便、安全、高效的充电服务，还可以实现电动汽车与电网之间的双向能量互动和信息交换，为电网提供峰值调频、消耗新能源、应急备用等辅助服务，提高电网的运行效率和安全性。

同时，汽车网络互动也可以促进新能源汽车电池的全生命周期价值挖掘。通过汽车网络互动，可以实现电池的智能管理和健康监测，延长电池的使用寿命，降低电池的成本和废弃率。退役电池也可以继续为电网提供储能服务，或回收其内部贵金属，实现电池的回收，减少资源浪费和环境污染。

汽车网络互动不仅是一种技术，也是电动汽车物理与信息、商业与技术有机结合的生态系统。国家电网智能汽车互联网技术有限公司副总经理、党委委员王文认为，电动汽车通过充电和更换装置连接到公共电网、微电网或建筑住宅区配电，电力电池作为储能，实现电动汽车与电网之间的能量流交互、信息流交互，包括智能有序充电和智能充电，可有效解决电力系统安全供需不匹配的问题。

虽然汽车网络互动有着光明的未来，但在目前的发展阶段仍然存在一些问题和挑战。例如，充电桩的建设仍存在一定的滞后，特别是在一些中小城市和农村地区，充电桩的覆盖率仍然较低；汽车互联网技术的应用仍然不够广泛，特别是在一些低价新能源汽车中，汽车互联网功能的普及率仍有待提高。此外，汽车网络互动技术的安全和隐私问题也引起了广泛的关注。如何确保汽车网络互动系统的安全运行，保护用户的隐私权益是一个亟待解决的问题。这些都需要行业进一步加强研究和探索，形成共识和合力，促进车网互动技术的大规模应用和产业化发展。

“预测”和“评估”至关重要

在新基础设施战略和数字化转型发展的浪潮下，形成了电动汽车与新电力系统一体化发展的新模式。在这一趋势下，上海电气科学研究所（集团）有限公司联合瑞科总经理唐晓东认为，汽车网络互动是电动汽车大规模接入电网的必然要求。

要实现汽车网络的互动，必须实现城市电网、汽车网络和充电基础设施网络的友好互动和高效协调。在这方面，唐晓东提出了四个研究方向，一个是“车-桩-网”协同规划；二是“源网荷储”有序互动；三是分流需求，有序引导；四是灵活匹配资源和需求。

其中，在“车-桩-网”在充电站选址规划的协调发展中，要克服“管理难”，需要关注以下问题，一是电动汽车充电负荷预测模型和增长分析；二是基于P-中值和截留分配模型的规划方法；三是城市配电网接受充电负荷的能力评价。只有解决这三个问题，才能有效促进城市电网、电动汽车和充电设施的协调发展和整合创新。

在“源网荷储”在协同互动的优化控制方面，要实现“源荷协同”，攻克“峰上加峰”，为了有效地促进新能源汽车优先消化绿色电力，提高充电负荷的能耗效率，需要重点关注源网荷储互动调节响应机制的设计，以及基于分时电价的削峰填谷效果评估。最终保障“3060”实现目标。

可见，在大规模车网互动的商业化进程中，“预测”和“评估”至关重要。清华大学电机系副教授、电力系统研究所副所长胡泽春也多次提到这两个关键词。胡泽春认为，大规模车网互动的关键技术主要是车侧和网侧。对于运营商来说，首先要有一定的预测充电需求的能力，因为参与需求侧响应、辅助服务和现货市场都需要掌握自己的资源状况。在此基础上，应进行相应的调控能力评估。然后在评估的基础上，预测控制能力。如果参与车网互动，还需要做出相应的投标决策，市场清理后要做出准确的调控。

不同类型的应用场景充电负荷和可调节性差异很大，在市场上面临着巨大的技术挑战。胡泽春认为，对于运营商来说，提高资源可调节能力的评价和预测精度是核心技术环节，运营商和电网都需要创新的运营控制工具，最终实现闭环运营。

电动汽车和电网之间的双向信息和能源交换不仅涉及到电力系统的供应能力，还涉及到电力系统的稳定性和可靠性。中国汽车工业协会充电交换分会副秘书长、国联智能能源交通技术创新中心（苏州）有限公司副总经理马华杰也强调，要实现大规模汽车网络互动，需要突破一些关键技术问题，使汽车网络交易更加高效、安全、可靠。

技术创新贯穿发展进程

随着电动汽车规模的快速发展，大规模随机、不可控的分布式资源无序接入配电网，给世界各国带来了不同程度的挑战。为了应对这一挑战，各种创新技术不断出现在历史时刻。中国电力科学院配电技术中心总工程师段青介绍了一种基于能量路由器的先进技术，认为这是建立汽车网络互动公共充电系统的有效途径。

从普通工频变压器的发展，到负载容量调节变压器、电力电子集成变压器、固态变压器，再到能源路由器，配电网核心设备的发展和演变机制，以及未来区域能源互联网的结构形式。其中，能源路由器作为目前最先进的技术，可集成配电变压器、固态开关、交直流配电、分布式光伏变流器、储能变流器、柔性充电堆等功能，是未来区域能源互联网建设的核心设备。

据段青介绍，利用能源路由器建设公用电动汽车充电站具有诸多优势。与传统方案相比，基于能源路由器的主电路拓扑和充电站光、存储、充电系统架构方案在设备尺寸、设备成本、系统效率、电能质量控制与处理、安全保护、直流接线、稳定运行、故障穿越、数字运行维护、嵌入式能源管理系统、光存储充电协调运行、参与频率调整和峰值调整市场等方面具有很大的优势，可以保证更高的经济性、安全性和稳定性。

当然，除了硬件创新，软件技术创新也是必不可少的。华北电力大学教授胡俊杰的研究方向是“调峰市场环境下规模化电动汽车优化调控技术”。根据充电桩的功率限制，胡俊杰的研究团队建立了符合工程要求的混合整数线性模型，并提出了功率调整鲁棒边界的计算方法，以确保可调节能力量化的有效性。与此同时，该团队还提出了实时控制水平“集群-电动汽车”双层控制架构，细化控制时间尺度，可快速修正功率偏差，提高控制精度，使电动汽车的功率控制更加合理。

华北电力大学博士后、讲师秦光宇对车联网交易的关键技术进行了大量研究，建立了基于车电需求特点的电动汽车聚类模型，开展了电动汽车用户响应弹性建模方法，提出了差异化激励机制，引导各类用户参与绿色电力交易。

秦光宇的研究团队还通过对用户充电行为和充电负荷特征的综合分析，建立了包括新能源二级指标在内的充电负荷曲线特征识别算法和相关综合评价指标体系——新能源渗透率、峰值调整特性、输出负荷特性的相似性，形成了新能源输出和负荷特性匹配程度的量化表征值，最后，形成了车联网与绿色能源联合优化消费策略。

在各种创新技术的加持下，车网互动模式的实施取得了显著成效。祖国强，国家电网天津电力公司电力科学研究所优秀专家，分析了天津电动汽车与电网互动的创新实践成果和经验。目前，国网天津电力已初步形成“大型综合充电站的支点 骨架是主要交通网沿线和区域中心点的中型充电站 分散式小型场馆辐射”充电网格局为汽车网络互动提供了坚实的基础。从天津津门湖新能源汽车综合服务中心到武清高铁城际枢纽充电示范站，再到滨海（于家堡）综合充电示范站“一带一路”电动汽车和能源互联网实验室，“天津模式”逐渐崭露头角。

国家电网天津电力公司正在建设中国最大的汽车网络互动示范项目。方案是：第一，友好接入网络层面，有序充电；第二，在大电网层面，广泛的聚合互动，确保准确控制；第三，从物理和信息安全层面，充放电过程的安全保护；最后，系统开发和大规模示范。

示范项目从城市配电网友好互动、省新能源消费、跨省互助三个方面在天津、山东、华北进行示范应用，覆盖城市、省、区三个层次，分钟最大响应±500兆瓦，3兆瓦最大放电规模，形成完整统一的多层次、多市场验证环境。

汽车网络互动模式具有广阔的市场前景。对于未来发展，祖国强烈建议：一是建立跨行业、跨部门协调机制，促进产业链上下游协调创新；二是加强汽车网络互动支持政策和标准体系研究，进一步提高汽车网络互动领域的标准水平；三是完善汽车网络互动聚合参与市场交易机制，丰富市场交易品种；四是建设多个国家汽车网络互动示范区，分阶段给予专项资金和政策支持。

图片：充电会议 

文章：汽车纵横

排版：汽车纵横