化身大号充电宝，电动汽车还能靠电赚钱
撰文 / 钱亚光
编辑 / 张 南
设计 / 赵昊然
8月20日，蔚来携手一个地球基金会（OPF）、正泰新能等多方在祁连山国家公园共同打造的全球首个V2G（Vehicle to Grid，车辆到电网）光伏自循环补能体系正式落成。
蔚来的V2G光伏自循环补能体系是在7月20日的NIO Power Day 2023上发布的，由光伏电站、V2G双向充电桩和纯电动汽车组成。祁连山国家公园落地的V2G光伏补能设施，也是蔚来V2G自循环补能技术的首次应用。
V2G又称双向逆变式充电技术，是指电能从双向充电器输出到电网。V2G的概念是由美国落基山研究所首席科学家Amory Lovins在1995年提出的。近年来，由于混合动力汽车和纯电动汽车的广泛应用，以及电池技术的进步，V2G越来越受到关注。
据蔚来能源高级副总裁沈斐介绍，通过20 kW的V2G充电桩，蔚来可把电动汽车变成一个个“虚拟电厂”——在电力紧张高峰期、或停电情况下，成功接管电力供应；在深夜电费较低的时段再进行充电，减少补能成本。
这样不仅能帮助电网实现“削峰填谷”，减少能源浪费，同时用户还可以在需要的时候把电能传输给其他用户、工厂等用电需求方，甚至可以将多余的电量出售给电网，获取额外收益。
目前，蔚来的100多座换电站已经接入到浙江电网的调度中，仅需十几秒就可以完成电网调峰调频的调度，这也让其成为首家接入电网调动虚拟电厂的汽车品牌。
根据清华大学新能源动力系统课题组的测算，每辆车平均电量大于65kWh。那么3亿辆车的储能容量就能超过200亿kWh，基本就等于中国目前每天消费的电量。
V2G其实只是电动汽车双向充电技术的一种形式，根据不同的使用场景和满足不同的用户需求，双向充电还有V2H（Vehicle to Home，车到家）、V2B（Vehicle to Building/Business，车到建筑）、V2V（Vehicle to Vehicle，车到车）、V2L（Vehicle to Load，车到负载）、V2F（Vehicle to Factory，车到工厂）等形式。这些形式从本质上讲是一样的，都是将电动汽车作为分布式储能设备，进行能量输出。
实际上，蔚来并不是第一家在V2G上发力的车企，在认识到电动汽车巨大储能潜力后，国外和国内各大车企，电池企业、充电桩企业以及充电运营企业都在纷纷布局V2G技术。
国外的V2G现状
电动汽车双向充电的首次应用，是在日本2011年大地震之后，日产Leaf在滚动停电的区域充当备用电源。
在此之后，一些电动汽车制造商和科技公司积极研发和推广双向充电技术。
2017年，日产推出新一代LEAF车型，支持V2G技术。2018年日产推出“日产能源”计划，与能源供应商Fermata Energy公司合作，开始尝试电动汽车向民用建筑充电。2019年，日产聆风成为第一款获得监管部门批准、作为德国电网能源保障的电动汽车，提供技术服务，并与法国电力公司EDF达成合作协议，加快欧洲电动汽车智能充电技术的应用。
2019年，雷诺汽车集团开启了V2G技术大规模试验，在欧洲推出一支由15辆ZOE组成的车队实现车辆给电网充电。2023年6月，雷诺汽车公司宣布，即将上市的Renault 5 EV将率先支持双向充电功能，最多可以反向以11kW的功率给家庭电网提供电能，并为用户节省50%的充电成本。
2022年3月，福特汽车和PG&E宣布达成合作，研发双向充电。目前，在 F-150 皮卡车型上，车主通过购买1300 美元的 WallBox充电桩，搭配家庭电力集成系统，可以在停电情况下为房屋提供多达 130 kWh 的电量，可为美国普通家庭持续供电数日。
2022年4月，现代汽车与移动服务提供商We Drive Solar合作，在荷兰乌得勒支启动了一个V2G项目，部署25辆配备V2G技术的IONIQ5电动汽车，并称乌得勒支将被打造成为世界上第一个大规模部署这项技术的城市。
2022年10月，沃尔沃汽车公布全新纯电旗舰SUV EX90车型将引入双向充电功能，用户能够选择在非高峰时段充电，而在高峰时段为家中供电，甚至能给另一辆沃尔沃电动车分享电能。
特斯拉在第一代Roadster中就提供了双向供电功能，但此后车型中并没有继续搭载。直到2018年7月，特斯拉才开始考虑重新将V2G技术运用到车上。即将量产的Cybertruck 是首款支持V2G的特斯拉汽车，预计在未来 2 年内，特斯拉会为旗下的所有车型增加V2G功能。
通用于2023年8月宣布计划到2026年为其所有电动汽车提供双向充电功能，将允许消费者储存和转移能源，以帮助抵消高峰需求时期的电力成本，并减轻停电的影响，而双向充电器的定价仅略高于标准充电器，
另外，据V2G Hub 网站不完全统计，目前全球有近百个V2G试点示范项目，主要集中在欧洲、北美和日本。欧洲储能协会发布的《欧洲2030及2050储能目标研究报告》显示，到2030年，欧洲国家总储能需求预计至少为187GWh，其中V2G储能为33GWh，占比约为17.6%。欧洲预计将成为全球最大的V2G市场，其营收将在2020年占到全球超过45%的份额。
V2G在中国
对于V2G，中国政府及相关企业早就开始布局。
首先，在政策上给予充分支持。近几年，国家几乎每年都发文件为V2G发展保驾护航。
2020年11月，国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划（2021-2035）》，鼓励新能源汽车与电网（V2G）能量互动，鼓励地方开展 V2G 示范应用。
2021年5月，国家发改委和国家能源局发布了《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见（征求意见稿）》，强调对车网互动等新技术研发应用的加强工作，推动V2G协同创新与试点示范。
2023年5月，国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推进充电基础设施建设 更好支持新能源汽车下乡和乡村振兴的实施意见》，鼓励开展电动汽车与电网双向互动（V2G）落实峰谷分时电价政策，鼓励用户低谷时段充电。
2023年6月，国务院办公厅印发《关于进一步构建高质量充电基础设施体系的指导意见》，提出提升车网双向互动能力。
其次，V2G试点已在多地进行，也有一些商业应用落地。
根据2019年国家信息中心发布的我国V2G发展阶段路线图，2020年前，我国将开展小批量多批次的V2G试验，验证多台电动汽车与电网互动技术，实现多辆电动汽车有序充放电；2020年1月至2025年12月，我国将主要开展规模化电动汽车（数量一般不少于500辆）与电网互动的示范运行；2026年后，V2G将逐步实现商业化推广。
目前，江苏、浙江、山东、福建、河北、湖南、湖北、安徽、新疆、北京、上海、天津等省市纷纷设立V2G项目，由于各地的政策不同，放电激励政策也略有差异。据国家电网一位工作人员透露，当前，全国范围内大概只有1000个充电桩具有V2G的功能，只占现有充电桩总量的0.025%。
4月19日，浙江省内规模最大的公共V2G充电站在台州建成投运，配置14个60kW直流V2G充电桩。
7月11日，浙江舟山首个V2G充电示范站正式投入使用，并成功完成全省首笔园区内交易订单。据国网舟山供电公司介绍，一辆续航600公里的电动汽车停车时向电网返送的电量，可同时满足5个三口之家一天的用电需求。以电池容量为60kWh的普通家用车为例，一次送电40kWh，车主可赚12元，而园区可节约电费成本8元。
8月23日，在江苏无锡车网互动验证中心（e-Park）里，50辆新能源车通过接入V2G充电桩，进行向电网反向充电试验。建设方国网无锡供电公司称，这里有一次性建成的全国规模最大V2G充放电系统，包括60kW直流充放电机50套，可实现最大放电功率3000kW。
从当天30分钟的试验结果来看，50辆新能源车的反向充电功率近2000kW，可满足无锡133户居民一天的正常用电需求。园区正式对外运营后，在e-Park通过V2G放电可按照1:3的电量比例获得积分，积分可在国网充电桩用于充电。
第三，各类相关企业已经积极参与。
前面提到的蔚来汽车，在北京、上海、厦门、深圳、武汉等城市的部分充电平台已经开放了少量的V2G充放电桩。
国内一些主流汽车品牌，如比亚迪、广汽埃安、吉利、长城、一汽、北汽、东风、小鹏、赛力斯、哪吒、威马等，都在研发或在已经在车上配置V2G双向充电功能。
除了车企，在电力企业中的国家电网、上海电气等，充电桩企业中的星星充电、特来电等，电池企业中的宁德时代、蜂巢能源等，通信企业中的中国电信、北变能控等都在开发V2G技术，并推出相关技术和产品。
据能链研究院预测，2030年中国新能源汽车保有量将达到1.45亿辆，以每辆车放电量30kWh计算，即便有20%车主响应，单日次放电量将达8.7亿kWh，对电网安全运行将起到重要支撑作用。
面临的挑战
V2G技术是融合了电力电子技术、通信技术、调度和计量技术、需求侧管理等的高端综合应用，将在电网末端起到一定的支撑作用，推动电网技术更加智能化。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树表示，目前车与电网的双向交流国内尚处于试点示范阶段，需要完善的内容还有很多。
蔚来汽车相关负责人表示，目前V2G商业模式分为两个层次：在同一变压器台区下，随着电力市场改革的推进，峰谷差价逐步变大。在峰谷差价较大的区域，通过峰谷套利已经具备形成V2G可持续的商业模式条件；在区域大电网，由于没有特定的上网电价及可参与的电网辅助服务品类，目前尚处于技术论证阶段，暂时未形成可持续的商业模式。
能链智电相关负责人告诉汽车商业评论，其公司在浙江安吉有部分V2G充电桩正进行试验，以验证电动汽车反向充电对电网的响应能力。他对V2G业务的前景和市场空间非常看好，认为目前V2G的商业模式比较清晰，但尚处于测试期，由于涉及车、网、桩多个参与主体间的协同互动，电力交易规则、技术标准等方面有待完善，短期还难以规模化应用。
协鑫能科移动能源副总经理张锋告诉汽车商业评论，虽然目前还没听说有成熟的V2G项目，但移动储能是未来的发展方向，市场前景肯定很好。他认为，商业化难点在于跟电网打通和车辆功能实现，另外成本也会增加。
一位匿名的储能工程师表示，目前V2G还没有成熟的商业模式，入网方面肯定还是要在发改委备案的。理论上，V2G和储能的工作模式类似，属于分布式能源，但实施起来很难。有人评价 V2G 是异想天开，但他还是比较期待产业推进的。
当下V2G面临的主要挑战包括：
01
车网协同控制及调度管理
V2G技术需要与电网紧密配合，电网中的发电和供电必须尽量接近平衡状态，而电动汽车充电、放电具有随机、分散的特性，因而其给电网带来的负荷相对难以被精确地预测和调度。
而目前车网协同在并网管理（主体地位、技术标准、工程与管理规范）、准入门槛、有偿服务场景等方面都面临问题。另外，目前V2G电量如果要反送电网需要遵循电网正常的并网规范要求，但随着V2G桩数量的增长，整个行业需要建立V2G车、桩、并网等完整的标准体系。
张锋表示，V2G实际上是调用需求侧的资源，以移动式储能形式，来缓解电网运行时出现的各类问题，削峰填谷，主要难点在于在电动汽车V侧以及电网G侧的调度控制，在于电动汽车怎样才能知道电网需要，并知道怎样用V2G来注入电能来协助电网调控。
另外，有资深业界人士指出，V2G必须将电动汽车统一停放和管理，通过智能调度平台跟电网互动。但是车是流动的，个体的，不太可能在规定时间、规定地点按规定数量被统一管理.。
因此，为了实现电网中电能的灵活调度，需要建立相应的能量管理与调度机制，对能量流动过程的监测和管理，根据电网的需求和用户的需求，合理安排电动汽车的充放电行为，从而实现能量的高效利用；同时，还需要建立可靠高效的通信与控制系统，以确保电动汽车、充电桩、电网之间的信息交换和指令传递的准确性和实时性。
02
多方利益平衡的运营机制
V2G不是单纯的技术问题，涉及发电、输电、配电、充电桩运营、个体车主等诸多利益关联方，涵盖了政府、巨型企业、中小微企业、个人等各种主体，对资源协调能力提出了严苛的要求。
蔚来汽车相关负责人表示，目前商业化的难点在于，V2G商业模式中涉及到的利益相关方较多，涉及用电企业、新能源车主、V2G桩的投资者、新能源车企（涉及到电池质保等问题）、电网等，需要探索各方都受益的可推广可复制的商业模式。
目前行业标准尚不成熟，V2G电力交易没有明确的准入机制，也没有明确上网电价政策，第三方负荷聚合商定位不清晰、各参与方利益分享机制并不明确，可持续发展的商业模式探讨正在进行中，因此整体推进速度受到限制。
这就需要通过数字化技术整合智能设备，建立一个面向用户的智慧能源控制平台并提供相应的服务体系和运营机制，广泛收集共享大量数据，将车主、车机、电网运营商等连接起来，精准地预测和服务电力需求，反馈给车主最佳的充电、放电时间，并制定相对合理的充电、售电价格，提高各方参与V2G的积极性。
张锋指出，V2G一定是趋势，而且实现V2G在技术上没有难度，难点主要是利益分配上。
03
高企的成本
要实现V2G，就需要安装新的双向充电桩或对现有充电桩进行改造，而双向充电桩技术比单向电动汽车充电桩复杂得多，在元器件材质、性能上有更高的要求，肯定会增加成本。
由于双向充电桩是通过同一电路向两个不同方向输送电流，其元件必将经受更多的磨损。磨损会导致过热、电压尖峰和电流浪涌问题，从而产生安全隐患。故系统中的每个元件都必须通过精心设计，具备更长的使用寿命和承受更多的充放电周期的能力。
同时，V2G双向充电还需要在车上装一个更强大的双向逆变器，既可把电网的交流电变成直流电实现充电，又能把电池里的直流电反向变成交流电实现放电。其在电力转换过程中产生热量，因此必须采用更大的风扇和更高标准的外壳，也会增加成本。
有研究表明，V2G项目成本和参与电力市场的投资回报周期可能高达10年之久，改造升级则需要配备储能电池或者对电路进行改造，同样需要付出成本。
04
对电网安全的影响
电动车向电网输电时电流高达数十安培，如果直接将零散的电动汽车电源无序地释放给大电网，会对电网形成一定的冲击。同时大规模的V2G活动是多点、多时段不规则放电，从微电网传递给干线供电线路（大电网）的脉动和干扰是否会对大电网的安全运行造成影响，也需要进一步的评估和验证。
能链相关负责人介绍，目前V2G仍处于车网互动实用验证阶段，还未大规模商业化。V2G不仅不会影响电网的稳定，而是电网稳定运行的重要可调节资源，将闲散的电动汽车电池等负荷资源聚合起来，加以优化利用，参与电网运行，可有效提高电网运行的经济性和稳定性。
蔚来汽车相关负责人表示，从长期看充换电基础设施，包括V2G桩应该通过聚合形成虚拟电厂，并且与电网调度系统进行联通接受电网调度指令，进行有序充放电，不仅不会影响电网安全稳定运行，而且会给电网提供大量的灵活可调能力，帮助电网消纳更多的新能源发电，助力电网安全稳定运行。
那位匿名储能工程师在接受汽车商业评论采访表示，只要在变压器允许的范围内，V2G对电网的稳定不会产生太大影响。
05
对电池寿命的影响
有一种观点，认为加入V2G模式之后，不可避免地会增加汽车电池的充放电次数，会加速动力电池的老化和降解，从而影响电动汽车的性能。那位匿名的储能工程师表示，只要有循环必然会加速电池的老化。
美国夏威夷自然能源研究所的一项研究称：在恒定功率下，V2G会显著降低电池寿命至5年甚至以下。
国家规定，当新能源汽车动力电池衰减到80%以下，即电池损耗20%以上时，已不适合继续在新能源汽车上使用，应视作动力电池使用寿命的终结。而V2G加快电池衰减的说法，也让很多电动汽车车主并不愿意参与到V2G的过程中来。
张锋对此则表示了不同意见，他认为电池寿命不会是问题，因为汽车电池设计寿命基本在60万公里，私家车也有20万-30万公里，V2G技术对电池寿命的影响并不大。
蔚来汽车相关负责人也表示，电池寿命可分为日历寿命和循环寿命，日历寿命一般为8-10年，在日历寿命结束时，仍会有不少循环寿命未消耗完。所以根据目前的电池循环寿命的情况，电动汽车具备参与V2G的技术基础。如果通过换电体系为电池提供整体的均衡服务，就更不用担心单块电池由于长期参与V2G服务带来的过度衰减。
虽然V2G前行路上还有不少的障碍，仍处于导入期，但需要在技术研发、标准制定、市场推广等方面加强努力，以确保V2G技术的安全、可靠和高效。
随着新能源汽车保有量的提升，有序充电、V2G应用会变得越来越重要，在未来的推广以及汽车厂商的技术完善后，电动汽车与电网间的耦合程度会持续增强，相辅相成，有望将在2026年成为主流的智能有序充电模式，带动电力交易及辅助用电市场的进一步完善。
（汽车商业评论记者张霖郁、周洲对此文亦有贡献。）