近日有報道稱(chēng)，隨著(zhù)純電動(dòng)汽車(chē)的普及與V2G技術(shù)的不斷成熟、特斯拉有可能重返V2G戰場(chǎng)。國家發(fā)改委近期提出的《關(guān)于創(chuàng )新和完善促進(jìn)綠色發(fā)展價(jià)格機制的意見(jiàn)》中也有提到，鼓勵電動(dòng)汽車(chē)提供儲能服務(wù)，并通過(guò)峰谷價(jià)差獲得收益。電動(dòng)汽車(chē)V2G技術(shù)到底是什么？它又怎樣提供儲能服務(wù)？本文可給大家提供一些意見(jiàn)。

　　電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)（Vehicle to Grid，簡(jiǎn)稱(chēng)V2G）技術(shù)就是電動(dòng)車(chē)輛的能量在受控狀態(tài)下實(shí)現與電網(wǎng)之間的雙向互動(dòng)和交換，是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，應用V2G和智能電網(wǎng)技術(shù),電動(dòng)汽車(chē)電池的充放電被統一部署，根據既定的充放電策略,在滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)行駛需求的前提下，將剩余電能雙向可控回饋到電網(wǎng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)V2G就是以電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池作為電網(wǎng)中的分布式電源，實(shí)現電網(wǎng)儲能、支持智能電網(wǎng)工作的一種應用方式。

　　2. 1　雙向智能充放電裝置

　　雙向智能控制裝置作為V2G技術(shù)中的關(guān)鍵功率部件,用于實(shí)現電網(wǎng)與電動(dòng)汽車(chē)間的能量雙向流動(dòng),可工作在充電模式和V2G模式:如果選擇充電工作模式,即只是對車(chē)輛進(jìn)行充電操作,不將車(chē)輛電池能量回饋至電網(wǎng);如果選擇V2G工作模式,裝置根據用戶(hù)在人機交互終端上選擇的車(chē)輛SOC上下限門(mén)限值,或裝置默認的SOC上下限門(mén)限值,將連接車(chē)輛可充放電的實(shí)時(shí)容量、受控時(shí)間等信息提供給后臺管理系統,后臺管理系統下發(fā)充放電控制指令,裝置根據車(chē)輛電池當前SOC進(jìn)行充、放電操作,實(shí)現能量的雙向流動(dòng)。下圖所示為雙向智能控制裝置主回路拓撲。

　　其拓撲特點(diǎn)如下:

　　(1) 采用三相全橋雙向PWM變換,能對電池進(jìn)行充放電;

　　(2) 電網(wǎng)交流與電動(dòng)汽車(chē)電池側采用隔離變壓器進(jìn)行電氣隔離

　　(3) 同時(shí)隔離變壓器可進(jìn)行交直流之間的電壓匹配;

　　(4) 交流側和直流側配置過(guò)載過(guò)流斷路器;

　　(5) 交流直流側均配置有預充電回路,啟動(dòng)方式靈活;

　　(6) 采用一級變換器,拓撲簡(jiǎn)單,可靠性高。

　　2. 2　人機交互終端

　　人機交互終端系統結構,主要由嵌入式控制器、觸摸顯示屏、射頻卡讀卡器、CAN通信卡、遠程監控通信擴展卡、微型打印機等部分組成。主要功能有:界面顯示、身份識別、EV2PCS控制模式、票據打印、數據管理和查詢(xún)、個(gè)性化參數設置、語(yǔ)言切換、以及用戶(hù)操作幫助和異常信息提示等。

　　2. 3　后臺管理系統

　　后臺管理系統包括充放電策略控制子系統和能量管理子系統;充放電策略控制子系統主要功能是根據能量管理系統提供的可充放電總容量、電價(jià)以及當前電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負荷信息,采用適當的充放電策略算法,計算出電網(wǎng)實(shí)際允許的充電或放電容量,從而動(dòng)態(tài)地實(shí)現車(chē)輛車(chē)載電池組與電網(wǎng)的雙向能量交換;能量管理子系統主要功能是實(shí)時(shí)監測車(chē)載電池組工作狀況、提供充放電策略基礎數據、為每臺EV2PCS提供充電或放電容量二次分配指令。

　　2. 4　車(chē)輛電池管理系統

　　電池管理系統(BMS)是對車(chē)輛電池性能和狀態(tài)了解最為全面的設備,將BMS和EV2PCS之間建立聯(lián)系,使充電裝置實(shí)時(shí)了解電池信息,改變自己的執行策略和輸入輸出電流,以保障車(chē)輛運行、電池安全和延長(cháng)使用壽命。BMS主要功能包括:實(shí)現電池運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控;電壓、電流、溫度、SOC等數據采集、顯示、傳輸;電池故障診斷、告警和安全保護;故障自檢和診斷;充放電均衡;與車(chē)輛控制系統和智能充放電充電裝置雙向通訊等。

　　2. 5　智能電表

　　智能電表作為作為V2G應用的重要技術(shù)組件,工作原理,主要功能包括雙向計量、雙向通信、事件記錄(記錄電表斷相、失壓、過(guò)壓、失流、電流不平衡、超功率、超需量、過(guò)壓、開(kāi)蓋、逆相序等事件,記錄時(shí)鐘對時(shí)、記錄數據清零、參數設置、電表上下電等事件)等。

　　用戶(hù)首先插入IC卡, UT終端通過(guò)射頻卡讀卡器讀取用戶(hù)信息,在人機操作界面上顯示卡上剩余電量和上次消費記錄情況,待用戶(hù)設置工作模式及其相關(guān)信息后,提示用戶(hù)正確連接充電插頭,并確認啟動(dòng)充電模式或V2G模式。

　　工作模式確定好后,UT將與EV2PCS確認充放電接口是否正確連接,確認后發(fā)送控制信號給EV2PCS,啟動(dòng)充電裝置EV2PCS的工作為待機狀態(tài),等待后臺控制指令。

　　EV2PCS按用戶(hù)選擇的運行模式執行后臺充放電指令,在運行過(guò)程中,UT定時(shí)獲取電表數據、電池組數據并進(jìn)行計費以及保存數據。當達到用戶(hù)設置的參數或用戶(hù)自行終止時(shí),發(fā)送停止指令給EV2PCS,控制EV2PCS斷電,在人機操作界面上提示用戶(hù)充放電完畢,用戶(hù)拔下插頭后,可以進(jìn)行打印票據操作。

　　電動(dòng)車(chē)輛作為既有的分布式移動(dòng)儲能單元,通過(guò)智能電網(wǎng)技術(shù),對車(chē)輛充放電進(jìn)行長(cháng)期、成功管理,V2G技術(shù)將在智能電網(wǎng)中得到廣泛應用。

　　4.1　負荷轉移

　　雖然電價(jià)是固定的，但短期內發(fā)電成本卻是邊際成本遞增的(原因不在此處展開(kāi))。因此，電網(wǎng)希望全社會(huì )的用電需求是穩定的，最好是常數?？赡挠羞@么好的事情啊，夏天開(kāi)空調、春秋不開(kāi)空調，這是季節波動(dòng);下班回家看電視做飯加充電用電多，12點(diǎn)后關(guān)燈睡覺(jué)用電少，這是日內波動(dòng)。

　　減少波動(dòng)無(wú)非就是兩種措施：高峰時(shí)盡量少用電、甚至給電網(wǎng)充電(削峰)，低谷時(shí)鼓勵用電(填谷)，特別是那些具備儲能功能的電器。這在電網(wǎng)叫需求側管理(DSM, demand side managemand)。需求側管理在研究領(lǐng)域很火，但一直很難辦，因為一般家庭里都沒(méi)有儲能功能的電器。如果一個(gè)城市10%的汽車(chē)換成電動(dòng)汽車(chē)，而且這些車(chē)都是晚上8點(diǎn)充電的話(huà)，有可能使峰值負荷增加20%!(如下圖所示)對電網(wǎng)的沖擊，意味著(zhù)需要更大的發(fā)電固定資產(chǎn)投資，這時(shí)常也是電動(dòng)汽車(chē)反對派常用的論據，電動(dòng)汽車(chē)可能會(huì )造成電網(wǎng)癱瘓。

　　如果V2G的負荷轉移得當，從上圖的藍色區域移到黃色區域，問(wèn)題即可解決。更理想的狀態(tài)，在晚上8點(diǎn)不僅不用電，還給電網(wǎng)充電，這樣就減少了峰值負荷，減少了大量的發(fā)電固定資產(chǎn)投資，不是很好嗎?當然，這個(gè)很困難，面臨很多難以逾越的難題，比如鋰電池壽命，比如并電入網(wǎng)。

　　4.2　負荷調節

　　電網(wǎng)并不存在超大的UPS，而是電網(wǎng)繃緊神經(jīng)跟隨我們的用電需求。晚上8點(diǎn)到了，用電高峰來(lái)了，電網(wǎng)就開(kāi)啟更多的機組，加大發(fā)電功率，跟上用電需求；晚上12點(diǎn)到了，大家都睡了，用電低谷來(lái)了，電網(wǎng)就關(guān)閉機組，降低功率，跟上用電需求。這個(gè)過(guò)程就可以簡(jiǎn)單地理解為負荷調節。如果跟不上頻率會(huì )波動(dòng)，再?lài)乐攸c(diǎn)，進(jìn)而就是停電，從小范圍停電到大范圍停電。并且值得提出的是，不僅發(fā)電少于需求會(huì )停電，發(fā)電多于需求也會(huì )停電，這也就是為什么電網(wǎng)不希望我們私自發(fā)電并網(wǎng)。因為現在電網(wǎng)只有供給側管理，這種私自的發(fā)電并網(wǎng)會(huì )危害負荷調節，嚴重時(shí)還會(huì )造成事故。

　　4.3　旋轉備用

　　為應對潛在的事故，電網(wǎng)還準備了很多備用機組來(lái)應對緊急情況。這些備用機組雖然功率不大，但由于對響應時(shí)間要求苛刻(小于1分鐘)，所以成本也是蠻高的。這些旋轉備用機組有可能一年也用不上一次，但也必須得備著(zhù)。

　　這時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)的鋰電池就是一個(gè)完美的旋轉備用機組，響應時(shí)間以微秒計。假如一個(gè)城市幾十萬(wàn)輛電動(dòng)汽車(chē)在連入電網(wǎng)時(shí)，可以為電網(wǎng)所控制，為電網(wǎng)所用，那旋轉備用機組的投資就可以節省了。電動(dòng)汽車(chē)也很開(kāi)心，旋轉備用一年也用不了一次，只需要承諾每天晚上回家插上電就能收旋轉備用租金。當公共供電系統受損無(wú)法正常提供電力時(shí)，可以使用動(dòng)力電池中的備用電力向家庭供電，以維持家庭的正常用電。

　　設想的V2G可能的應用模式和應用場(chǎng)景有:

　　(1) 居民小區(V2H,Vehicle to Home) ;

　　(2) 辦公樓宇(V2B,Vehicle to Bulding) ;

　　(3) 大型專(zhuān)用停車(chē)場(chǎng);

　　(4) 超市、大賣(mài)場(chǎng)或購物中心;

　　(5) 政府、學(xué)校辦公樓;

　　(6) 利用清潔能源對車(chē)輛充電等。

　　4.4　穩定新能源并網(wǎng)

　　除了上述的負荷轉移、負荷調節與旋轉備用之外，還要再補充一點(diǎn)。這些年風(fēng)頭正勁的風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電，電網(wǎng)并不太喜歡。為什么呢?因為傳統的供給側管理中，發(fā)電量是可控的。而風(fēng)電、光電波動(dòng)太厲害。

　　既然國家要鼓勵風(fēng)電光電，電網(wǎng)也只好建儲能電站，用大規模電池組成的“電容”把光電、風(fēng)電的波動(dòng)給濾掉。但這成本太高。如果真的有大量電動(dòng)汽車(chē)接入電網(wǎng)，把這部分成本省下分給電動(dòng)汽車(chē)一部分，就可實(shí)現共贏(yíng)互利。

　　就這樣電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)與光伏產(chǎn)業(yè)，兩大風(fēng)光無(wú)限但發(fā)展受阻的國家戰略產(chǎn)業(yè)，看似風(fēng)馬牛不相及，但一結合就互相解決了對方的難題。

　　以上都是V2G技術(shù)的理想應用情況，對電網(wǎng)而言利益是巨大的，對電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)也有一定的獲利方式，雙方可達到互利。

（本文北極星儲能網(wǎng)獨家整理，內容及圖片來(lái)源自知乎作者張抗抗、及論文《電動(dòng)汽車(chē)入網(wǎng)技術(shù)(V2G)在智能電網(wǎng)中的應用》）