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撰文 / 錢亞光
編輯 / 張 南
設計 / 趙昊然
8 月 20 日，蔚來攜手一個地球基金會（OPF）、正泰新能等多方在祁連山國家公園共同打造的全球首個 V2G（Vehicle to Grid，車輛到電網）光伏自循環補能體系正式落成。
蔚來的 V2G 光伏自循環補能體系是在 7 月 20 日的 NIO Power Day 2023 上發布的，由光伏電站、V2G 雙向充電樁和純電動汽車組成。祁連山國家公園落地的 V2G 光伏補能設施，也是蔚來 V2G 自循環補能技術的首次應用。
V2G 又稱雙向逆變式充電技術，是指電能從雙向充電器輸出到電網。V2G 的概念是由美國落基山研究所首席科學家 Amory Lovins 在 1995 年提出的。近年來，由于混合動力汽車和純電動汽車的廣泛應用，以及電池技術的進步，V2G 越來越受到關注。
據蔚來能源高級副總裁沈斐介紹，通過 20 kW 的 V2G 充電樁，蔚來可把電動汽車變成一個個 " 虛拟電廠 " ——在電力緊張高峰期、或停電情況下，成功接管電力供應；在深夜電費較低的時段再進行充電，減少補能成本。
這樣不僅能幫助電網實現 " 削峰填谷 "，減少能源浪費，同時用戶還可以在需要的時候把電能傳輸給其他用戶、工廠等用電需求方，甚至可以将多餘的電量出售給電網，獲取額外收益。
目前，蔚來的 100 多座換電站已經接入到浙江電網的調度中，僅需十幾秒就可以完成電網調峰調頻的調度，這也讓其成爲首家接入電網調動虛拟電廠的汽車品牌。
根據清華大學新能源動力系統課題組的測算，每輛車平均電量大于 65kWh。那麽 3 億輛車的儲能容量就能超過 200 億 kWh，基本就等于中國目前每天消費的電量。
V2G 其實隻是電動汽車雙向充電技術的一種形式，根據不同的使用場景和滿足不同的用戶需求，雙向充電還有 V2H（Vehicle to Home，車到家）、V2B（Vehicle to Building/Business，車到建築）、V2V（Vehicle to Vehicle，車到車）、V2L（Vehicle to Load，車到負載）、V2F（Vehicle to Factory，車到工廠）等形式。這些形式從本質上講是一樣的，都是将電動汽車作爲分布式儲能設備，進行能量輸出。
實際上，蔚來并不是第一家在 V2G 上發力的車企，在認識到電動汽車巨大儲能潛力後，國外和國内各大車企，電池企業、充電樁企業以及充電運營企業都在紛紛布局 V2G 技術。
國外的 V2G 現狀
電動汽車雙向充電的首次應用，是在日本 2011 年大地震之後，日産 Leaf 在滾動停電的區域充當備用電源。
在此之後，一些電動汽車制造商和科技公司積極研發和推廣雙向充電技術。
2017 年，日産推出新一代 LEAF 車型，支持 V2G 技術。2018 年日産推出 " 日産能源 " 計劃，與能源供應商 Fermata Energy 公司合作，開始嘗試電動汽車向民用建築充電。2019 年，日産聆風成爲第一款獲得監管部門批準、作爲德國電網能源保障的電動汽車，提供技術服務，并與法國電力公司 EDF 達成合作協議，加快歐洲電動汽車智能充電技術的應用。
2019 年，雷諾汽車集團開啓了 V2G 技術大規模試驗，在歐洲推出一支由 15 輛 ZOE 組成的車隊實現車輛給電網充電。2023 年 6 月，雷諾汽車公司宣布，即将上市的 Renault 5 EV 将率先支持雙向充電功能，最多可以反向以 11kW 的功率給家庭電網提供電能，并爲用戶節省 50% 的充電成本。
2022 年 3 月，福特汽車和 PG&E 宣布達成合作，研發雙向充電。目前，在 F-150 皮卡車型上，車主通過購買 1300 美元的 WallBox 充電樁，搭配家庭電力集成系統，可以在停電情況下爲房屋提供多達 130 kWh 的電量，可爲美國普通家庭持續供電數日。
2022 年 4 月，現代汽車與移動服務提供商 We Drive Solar 合作，在荷蘭烏得勒支啓動了一個 V2G 項目，部署 25 輛配備 V2G 技術的 IONIQ5 電動汽車，并稱烏得勒支将被打造成爲世界上第一個大規模部署這項技術的城市。
2022 年 10 月，沃爾沃汽車公布全新純電旗艦 SUV EX90 車型将引入雙向充電功能，用戶能夠選擇在非高峰時段充電，而在高峰時段爲家中供電，甚至能給另一輛沃爾沃電動車分享電能。
特斯拉在第一代 Roadster 中就提供了雙向供電功能，但此後車型中并沒有繼續搭載。直到 2018 年 7 月，特斯拉才開始考慮重新将 V2G 技術運用到車上。即将量産的 Cybertruck 是首款支持 V2G 的特斯拉汽車，預計在未來 2 年内，特斯拉會爲旗下的所有車型增加 V2G 功能。
通用于 2023 年 8 月宣布計劃到 2026 年爲其所有電動汽車提供雙向充電功能，将允許消費者儲存和轉移能源，以幫助抵消高峰需求時期的電力成本，并減輕停電的影響，而雙向充電器的定價僅略高于标準充電器，
另外，據 V2G Hub 網站不完全統計，目前全球有近百個 V2G 試點示範項目，主要集中在歐洲、北美和日本。歐洲儲能協會發布的《歐洲 2030 及 2050 儲能目标研究報告》顯示，到 2030 年，歐洲國家總儲能需求預計至少爲 187GWh，其中 V2G 儲能爲 33GWh，占比約爲 17.6%。歐洲預計将成爲全球最大的 V2G 市場，其營收将在 2020 年占到全球超過 45% 的份額。
V2G 在中國
對于 V2G，中國政府及相關企業早就開始布局。
首先，在政策上給予充分支持。近幾年，國家幾乎每年都發文件爲 V2G 發展保駕護航。
2020 年 11 月，國務院辦公廳印發《新能源汽車産業發展規劃（2021-2035）》，鼓勵新能源汽車與電網（V2G）能量互動，鼓勵地方開展 V2G 示範應用。
2021 年 5 月，國家發改委和國家能源局發布了《關于進一步提升充換電基礎設施服務保障能力的實施意見（征求意見稿）》，強調對車網互動等新技術研發應用的加強工作，推動 V2G 協同創新與試點示範。
2023 年 5 月，國家發展改革委、國家能源局發布《關于加快推進充電基礎設施建設 更好支持新能源汽車下鄉和鄉村振興的實施意見》，鼓勵開展電動汽車與電網雙向互動（V2G）落實峰谷分時電價政策，鼓勵用戶低谷時段充電。
2023 年 6 月，國務院辦公廳印發《關于進一步構建高質量充電基礎設施體系的指導意見》，提出提升車網雙向互動能力。
其次，V2G 試點已在多地進行，也有一些商業應用落地。
根據 2019 年國家信息中心發布的我國 V2G 發展階段路線圖，2020 年前，我國将開展小批量多批次的 V2G 試驗，驗證多台電動汽車與電網互動技術，實現多輛電動汽車有序充放電；2020 年 1 月至 2025 年 12 月，我國将主要開展規模化電動汽車（數量一般不少于 500 輛）與電網互動的示範運行；2026 年後，V2G 将逐步實現商業化推廣。
目前，江蘇、浙江、山東、福建、河北、湖南、湖北、安徽、新疆、北京、上海、天津等省市紛紛設立 V2G 項目，由于各地的政策不同，放電激勵政策也略有差異。據國家電網一位工作人員透露，當前，全國範圍内大概隻有 1000 個充電樁具有 V2G 的功能，隻占現有充電樁總量的 0.025%。
4 月 19 日，浙江省内規模最大的公共 V2G 充電站在台州建成投運，配置 14 個 60kW 直流 V2G 充電樁。
7 月 11 日，浙江舟山首個 V2G 充電示範站正式投入使用，并成功完成全省首筆園區内交易訂單。據國網舟山供電公司介紹，一輛續航 600 公裏的電動汽車停車時向電網返送的電量，可同時滿足 5 個三口之家一天的用電需求。以電池容量爲 60kWh 的普通家用車爲例，一次送電 40kWh，車主可賺 12 元，而園區可節約電費成本 8 元。
8 月 23 日，在江蘇無錫車網互動驗證中心（e-Park）裏，50 輛新能源車通過接入 V2G 充電樁，進行向電網反向充電試驗。建設方國網無錫供電公司稱，這裏有一次性建成的全國規模最大 V2G 充放電系統，包括 60kW 直流充放電機 50 套，可實現最大放電功率 3000kW。
從當天 30 分鍾的試驗結果來看，50 輛新能源車的反向充電功率近 2000kW，可滿足無錫 133 戶居民一天的正常用電需求。園區正式對外運營後，在 e-Park 通過 V2G 放電可按照 1:3 的電量比例獲得積分，積分可在國網充電樁用于充電。
第三，各類相關企業已經積極參與。
前面提到的蔚來汽車，在北京、上海、廈門、深圳、武漢等城市的部分充電平台已經開放了少量的 V2G 充放電樁。
國内一些主流汽車品牌，如比亞迪、廣汽埃安、吉利、長城、一汽、北汽、東風、小鵬、賽力斯、哪吒、威馬等，都在研發或在已經在車上配置 V2G 雙向充電功能。
除了車企，在電力企業中的國家電網、上海電氣等，充電樁企業中的星星充電、特來電等，電池企業中的甯德時代、蜂巢能源等，通信企業中的中國電信、北變能控等都在開發 V2G 技術，并推出相關技術和産品。
據能鏈研究院預測，2030 年中國新能源汽車保有量将達到 1.45 億輛，以每輛車放電量 30kWh 計算，即便有 20% 車主響應，單日次放電量将達 8.7 億 kWh，對電網安全運行将起到重要支撐作用。
面臨的挑戰
V2G 技術是融合了電力電子技術、通信技術、調度和計量技術、需求側管理等的高端綜合應用，将在電網末端起到一定的支撐作用，推動電網技術更加智能化。全國乘用車市場信息聯席會秘書長崔東樹表示，目前車與電網的雙向交流國内尚處于試點示範階段，需要完善的内容還有很多。
蔚來汽車相關負責人表示，目前 V2G 商業模式分爲兩個層次：在同一變壓器台區下，随着電力市場改革的推進，峰谷差價逐步變大。在峰谷差價較大的區域，通過峰谷套利已經具備形成 V2G 可持續的商業模式條件；在區域大電網，由于沒有特定的上網電價及可參與的電網輔助服務品類，目前尚處于技術論證階段，暫時未形成可持續的商業模式。
能鏈智電相關負責人告訴汽車商業評論，其公司在浙江安吉有部分 V2G 充電樁正進行試驗，以驗證電動汽車反向充電對電網的響應能力。他對 V2G 業務的前景和市場空間非常看好，認爲目前 V2G 的商業模式比較清晰，但尚處于測試期，由于涉及車、網、樁多個參與主體間的協同互動，電力交易規則、技術标準等方面有待完善，短期還難以規模化應用。
協鑫能科移動能源副總經理張鋒告訴汽車商業評論，雖然目前還沒聽說有成熟的 V2G 項目，但移動儲能是未來的發展方向，市場前景肯定很好。他認爲，商業化難點在于跟電網打通和車輛功能實現，另外成本也會增加。
一位匿名的儲能工程師表示，目前 V2G 還沒有成熟的商業模式，入網方面肯定還是要在發改委備案的。理論上，V2G 和儲能的工作模式類似，屬于分布式能源，但實施起來很難。有人評價 V2G 是異想天開，但他還是比較期待産業推進的。
當下 V2G 面臨的主要挑戰包括：
01
車網協同控制及調度管理
V2G 技術需要與電網緊密配合，電網中的發電和供電必須盡量接近平衡狀态，而電動汽車充電、放電具有随機、分散的特性，因而其給電網帶來的負荷相對難以被精确地預測和調度。
而目前車網協同在并網管理（主體地位、技術标準、工程與管理規範）、準入門檻、有償服務場景等方面都面臨問題。另外，目前 V2G 電量如果要反送電網需要遵循電網正常的并網規範要求，但随着 V2G 樁數量的增長，整個行業需要建立 V2G 車、樁、并網等完整的标準體系。
張鋒表示，V2G 實際上是調用需求側的資源，以移動式儲能形式，來緩解電網運行時出現的各類問題，削峰填谷，主要難點在于在電動汽車 V 側以及電網 G 側的調度控制，在于電動汽車怎樣才能知道電網需要，并知道怎樣用 V2G 來注入電能來協助電網調控。
另外，有資深業界人士指出，V2G 必須将電動汽車統一停放和管理，通過智能調度平台跟電網互動。但是車是流動的，個體的，不太可能在規定時間、規定地點按規定數量被統一管理 .。
因此，爲了實現電網中電能的靈活調度，需要建立相應的能量管理與調度機制，對能量流動過程的監測和管理，根據電網的需求和用戶的需求，合理安排電動汽車的充放電行爲，從而實現能量的高效利用；同時，還需要建立可靠高效的通信與控制系統，以确保電動汽車、充電樁、電網之間的信息交換和指令傳遞的準确性和實時性。
02
多方利益平衡的運營機制
V2G 不是單純的技術問題，涉及發電、輸電、配電、充電樁運營、個體車主等諸多利益關聯方，涵蓋了政府、巨型企業、中小微企業、個人等各種主體，對資源協調能力提出了嚴苛的要求。
蔚來汽車相關負責人表示，目前商業化的難點在于，V2G 商業模式中涉及到的利益相關方較多，涉及用電企業、新能源車主、V2G 樁的投資者、新能源車企（涉及到電池質保等問題）、電網等，需要探索各方都受益的可推廣可複制的商業模式。
目前行業标準尚不成熟，V2G 電力交易沒有明确的準入機制，也沒有明确上網電價政策，第三方負荷聚合商定位不清晰、各參與方利益分享機制并不明确，可持續發展的商業模式探讨正在進行中，因此整體推進速度受到限制。
這就需要通過數字化技術整合智能設備，建立一個面向用戶的智慧能源控制平台并提供相應的服務體系和運營機制，廣泛收集共享大量數據，将車主、車機、電網運營商等連接起來，精準地預測和服務電力需求，反饋給車主最佳的充電、放電時間，并制定相對合理的充電、售電價格，提高各方參與 V2G 的積極性。
張鋒指出，V2G 一定是趨勢，而且實現 V2G 在技術上沒有難度，難點主要是利益分配上。
03
高企的成本
要實現 V2G，就需要安裝新的雙向充電樁或對現有充電樁進行改造，而雙向充電樁技術比單向電動汽車充電樁複雜得多，在元器件材質、性能上有更高的要求，肯定會增加成本。
由于雙向充電樁是通過同一電路向兩個不同方向輸送電流，其元件必将經受更多的磨損。磨損會導緻過熱、電壓尖峰和電流浪湧問題，從而産生安全隐患。故系統中的每個元件都必須通過精心設計，具備更長的使用壽命和承受更多的充放電周期的能力。
同時，V2G 雙向充電還需要在車上裝一個更強大的雙向逆變器，既可把電網的交流電變成直流電實現充電，又能把電池裏的直流電反向變成交流電實現放電。其在電力轉換過程中産生熱量，因此必須采用更大的風扇和更高标準的外殼，也會增加成本。
有研究表明，V2G 項目成本和參與電力市場的投資回報周期可能高達 10 年之久，改造升級則需要配備儲能電池或者對電路進行改造，同樣需要付出成本。
04
對電網安全的影響
電動車向電網輸電時電流高達數十安培，如果直接将零散的電動汽車電源無序地釋放給大電網，會對電網形成一定的沖擊。同時大規模的 V2G 活動是多點、多時段不規則放電，從微電網傳遞給幹線供電線路（大電網）的脈動和幹擾是否會對大電網的安全運行造成影響，也需要進一步的評估和驗證。
能鏈相關負責人介紹，目前 V2G 仍處于車網互動實用驗證階段，還未大規模商業化。V2G 不僅不會影響電網的穩定，而是電網穩定運行的重要可調節資源，将閑散的電動汽車電池等負荷資源聚合起來，加以優化利用，參與電網運行，可有效提高電網運行的經濟性和穩定性。
蔚來汽車相關負責人表示，從長期看充換電基礎設施，包括 V2G 樁應該通過聚合形成虛拟電廠，并且與電網調度系統進行聯通接受電網調度指令，進行有序充放電，不僅不會影響電網安全穩定運行，而且會給電網提供大量的靈活可調能力，幫助電網消納更多的新能源發電，助力電網安全穩定運行。
那位匿名儲能工程師在接受汽車商業評論采訪表示，隻要在變壓器允許的範圍内，V2G 對電網的穩定不會産生太大影響。
05
對電池壽命的影響
有一種觀點，認爲加入 V2G 模式之後，不可避免地會增加汽車電池的充放電次數，會加速動力電池的老化和降解，從而影響電動汽車的性能。那位匿名的儲能工程師表示，隻要有循環必然會加速電池的老化。
美國夏威夷自然能源研究所的一項研究稱：在恒定功率下，V2G 會顯著降低電池壽命至 5 年甚至以下。
國家規定，當新能源汽車動力電池衰減到 80% 以下，即電池損耗 20% 以上時，已不适合繼續在新能源汽車上使用，應視作動力電池使用壽命的終結。而 V2G 加快電池衰減的說法，也讓很多電動汽車車主并不願意參與到 V2G 的過程中來。
張鋒對此則表示了不同意見，他認爲電池壽命不會是問題，因爲汽車電池設計壽命基本在 60 萬公裏，私家車也有 20 萬 -30 萬公裏，V2G 技術對電池壽命的影響并不大。
蔚來汽車相關負責人也表示，電池壽命可分爲日曆壽命和循環壽命，日曆壽命一般爲 8-10 年，在日曆壽命結束時，仍會有不少循環壽命未消耗完。所以根據目前的電池循環壽命的情況，電動汽車具備參與 V2G 的技術基礎。如果通過換電體系爲電池提供整體的均衡服務，就更不用擔心單塊電池由于長期參與 V2G 服務帶來的過度衰減。
雖然 V2G 前行路上還有不少的障礙，仍處于導入期，但需要在技術研發、标準制定、市場推廣等方面加強努力，以确保 V2G 技術的安全、可靠和高效。
随着新能源汽車保有量的提升，有序充電、V2G 應用會變得越來越重要，在未來的推廣以及汽車廠商的技術完善後，電動汽車與電網間的耦合程度會持續增強，相輔相成，有望将在 2026 年成爲主流的智能有序充電模式，帶動電力交易及輔助用電市場的進一步完善。
（汽車商業評論記者張霖郁、周洲對此文亦有貢獻。）
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