6月3日，自然資源保護協(xié)會（NRDC）與中國電動汽車百人會（China EV100）在線上發(fā)布了《電動汽車與電網(wǎng)互動的商業(yè)前景—上海市需求響應(yīng)試點案例》報告（以下簡稱“報告”），并邀請了行業(yè)專家、企業(yè)管理者共同探索電動汽車與電網(wǎng)協(xié)同的路徑、潛力和商業(yè)模式。
過去五年，全國新能源汽車保有量年均增速接近60%，截至2019年底，全國新能源汽車保有量已經(jīng)達到381萬輛，預(yù)計到今年底，這一數(shù)字將超過500萬。如果新能源汽車市場規(guī)模進一步擴大，基于V2G技術(shù)的電動汽車儲能將具有巨大的應(yīng)用潛力。
V2G（Vehicle to Grid）是一種電動汽車與電網(wǎng)的雙向互動技術(shù)，電動汽車作為單獨的儲能單元為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)。近年來，隨著峰谷差逐年加大，電網(wǎng)企業(yè)也在嘗試需求側(cè)響應(yīng)等多種措施來調(diào)節(jié)負荷，因而V2G技術(shù)對于電網(wǎng)極具吸引力。
但V2G不僅僅是技術(shù)問題，其實施的關(guān)鍵在于如何通過合理的價格信號吸引各方參與其中。
電網(wǎng)峰谷差加大
上海成為電動汽車參與電力需求響應(yīng)的試點城市，除了電動汽車保有量位居全國前列，另一個重要原因是上海電網(wǎng)用電峰谷差逐年增大，調(diào)峰問題日益嚴峻。上海電網(wǎng)負荷呈現(xiàn)出國際大都市用電特征，氣溫是負荷曲線的主要決定因素。
根據(jù)報告，2017年上海統(tǒng)調(diào)最大用電峰谷差已達13GW，需求側(cè)負荷的波動性大，商業(yè)、工業(yè)以及居民生活中的夏季供冷用電需求占到最高負荷的40%—45%，并且上海目前不參加調(diào)峰的市外來電負荷達1000—1100萬千瓦，占全市最高負荷比重大于50% 的時間超過6 個月，這進一步加劇了調(diào)峰資源的緊缺程度。
廣州也是電動汽車保有量較大的城市，其電網(wǎng)負荷特征與上海類似。廣州供電局副局長蘇志鵬在線上研討會上表示，2019年廣州電網(wǎng)最高負荷達到19.17GW，較2018年增長14%，用電峰谷差常年在40%左右。
如果通過增加發(fā)電裝機來滿足用電負荷最高的“尖峰時刻”，新增發(fā)電能力在平時只能被閑置，這并不是解決峰谷差加大最經(jīng)濟的方式。在上海、廣州等電動汽車保有量較大的城市，將電動汽車作為儲能單元參與電網(wǎng)互動，或許是未來解決該問題的方向之一。
根據(jù)國家發(fā)改委能源研究所、NRDC與中關(guān)村儲能聯(lián)盟撰寫的《電動汽車儲能技術(shù)潛力及經(jīng)濟性研究》測算，截至2017年底，全國固定電化學儲能裝機容量約為389.8MW，若按平均4小時放電計算，合計儲能能力約1.6GWh。2017年全國電動汽車產(chǎn)量79.4萬輛，保有量超過170萬量，車載動力電池儲能能力接近90GWh，遠超電化學儲能容量。
“考慮到未來電動汽車較高的市場滲透率，預(yù)計到2030年，其理論儲能規(guī)模遠超抽水蓄能等其他儲能路線，有望解決當前困擾可再生能源發(fā)展的電力系統(tǒng)小時級平衡問題。”《電動汽車儲能技術(shù)潛力及經(jīng)濟性研究》報告指出。
據(jù)蘇志鵬介紹，廣州市電動汽車充電負荷增長迅速，全市充電負荷總功率已經(jīng)達到135萬千瓦，最大運行負荷超過53萬千瓦。
從電網(wǎng)角度來看，V2G車網(wǎng)互動能夠解決電動汽車帶來的充電負荷激增問題并創(chuàng)造新的價值。
V2G的經(jīng)濟效益
上述報告認為，相比有序充電，目前市場上配備放電功能的新能源汽車和雙向充電樁的數(shù)量都有限，因而用戶很難參與充放電互動。同時，充放電模式下，用戶面臨動力電池壽命加速衰減的成本問題。近中期，有序充電的可行性高于充放電，但隨著電池成本降低，充放電的優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)。
上海市電動汽車參與需求側(cè)響應(yīng)試點活動中，價格激勵對車主和充電運營商的參與意愿有較強的引導(dǎo)作用。
上海以電力用戶的關(guān)口計量為準，測算負荷基線與當天響應(yīng)時段負荷的差值最后乘以補償系數(shù)，分成削峰和填谷兩個類型，補償價格上限（基準值）削峰響應(yīng)為30元/千瓦，填谷響應(yīng)為12元/千瓦。獲取補償基準值的前提是，單個用戶響應(yīng)的次數(shù)不超過10次/年，響應(yīng)時長不超過10小時/年。
此次試點對住宅區(qū)私人充電樁、辦公地專用充電樁以及電池換電站參與需求響應(yīng)的運行效果進行了對比分析。
私人充電樁參與需求響應(yīng)方面，相比平日充電負荷，參與響應(yīng)的159 個私人充電樁在響應(yīng)日的充電負荷明顯提升，在填谷響應(yīng)時段（2:00—5:00）平均充電負荷達到1068千瓦，是平日（6月1日）該時段充電負荷的7.8倍。此外，6月7日響應(yīng)日159個響應(yīng)充電樁平均充電量為64.5千瓦時，遠高于平日（6月1日）平均充電量9.35千瓦時。當年響應(yīng)頻次為5次時，樁年均收益為71元，如果響應(yīng)頻次達到10次，年收益為141，內(nèi)部收益率為27%。
相比私人充電樁，專用充電樁具備較高的響應(yīng)率及電價補償，參與需求響應(yīng)的經(jīng)濟性相對較高。根據(jù)專用充電樁削峰需求響應(yīng)經(jīng)濟性分析，當年響應(yīng)頻次為3次時，年補償收益為70元，若響應(yīng)頻次提升至10次/年，則樁均年收益達到235元，內(nèi)部收益率接近50%。
換電站參與削峰的響應(yīng)率在三種充電設(shè)施里最高。響應(yīng)日響應(yīng)時段（10：00—11：00）合計充電功率為140千瓦，相比平日平均充電功率745千瓦降幅達到81.2%。由于換電站充電時間管控能力較強，其經(jīng)濟性遠好于私人充電樁和專用充電樁，當年均響應(yīng)次數(shù)為3次時，單站年均收益率就達到1500元以上；若響應(yīng)次數(shù)達到10 次，單站年均收益率超過5000元，內(nèi)部收益率達到202%。
就參與需求響應(yīng)的收益水平看，以目前上海市換電網(wǎng)絡(luò)運營強度看，換電站參與需求響應(yīng)的收益率最高。雖然專用及私人充電樁收益率相對偏低，但也分別達到21% 和9%。
利益共享機制
隨著電池技術(shù)的進步以及電動汽車市場規(guī)模擴大，電動汽車作為靈活性電源的經(jīng)濟價值將進一步提升。V2G落地的關(guān)鍵在于，需要設(shè)計合理的激勵政策，通過有效的利益共享機制提高整車廠商、運營商、車主等主體參與的積極性。
其中電力市場建設(shè)是V2G規(guī)模推廣的重要基礎(chǔ)。中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準化中心副主任劉永東在研討會上表示，電力市場建設(shè)的核心是發(fā)現(xiàn)電的價值成本，電力在高峰低谷有不同的市場價值，開放的電力市場才能把V2G建設(shè)好。
目前電動汽車參與輔助服務(wù)市場和能量市場仍然面臨困難，上述報告指出，現(xiàn)階段我國電力輔助服務(wù)市場設(shè)計存在充放電功率、持續(xù)充放時間、充放電量規(guī)模等準入門檻，缺乏分散型用戶側(cè)資源的準入政策；二次調(diào)頻市場容量有限；可再生能源消納市場空間存在不確定。而在能量市場，電動汽車參與電力市場的地位尚未得到充分確立；多數(shù)城市峰谷電價差較窄，用戶側(cè)利用峰谷價差套利空間有限。
據(jù)上海市電力需求響應(yīng)中心主任鄭慶榮介紹，充電樁企業(yè)參與需求側(cè)響應(yīng)存在三個方面的阻礙，一是技術(shù)層面，具備V2G能力的充電樁不足，并且電網(wǎng)的預(yù)測和控制隨機性負荷的難度比較大；二是標準方面，現(xiàn)階段沒有獨立的關(guān)口計量裝置，只能采用樁企提供的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的準確性有待進一步研究；三是政策層面，輔助服務(wù)市場的調(diào)用機制不完善，樁企參與車網(wǎng)互動的商業(yè)模式不清晰，積極性不高。
劉永東建議，V2G涉及配電和電力市場，需要注重頂層設(shè)計的全面性，覆蓋所有環(huán)節(jié)。
報告也建議，首先應(yīng)確立電動汽車移動儲能資源的市場地位，明確電動汽車參與電力市場的準入條件，適度降低電動汽車參與市場的門檻。
其次應(yīng)設(shè)計合理的激勵政策，逐步完善車網(wǎng)互動的市場機制。近中期，以政策激勵為主推動電動汽車參與需求響應(yīng)，充分發(fā)揮降低配電網(wǎng)投資的價值，擴充需求響應(yīng)專項資金來源，并創(chuàng)新非資金補貼獎勵。按補償成本和合理收益的原則，明確電網(wǎng)企業(yè)、電動汽車車主、充電運營商等各方收益分享方式，并為參與V2G 的車輛設(shè)計提供合適的電池質(zhì)保、保險產(chǎn)品。
