大力发展车网协同，交通、电力减排如何“双剑合璧”？

国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、市场监管总局日前联合发布《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》（以下简称《意见》），提出到2030年，新能源汽车为新型电力系统提供千万千瓦级的双向灵活调节能力。

业内专家指出，这表明了我国大力发展车网协同的决心，也说明了新能源汽车在我国的发展潜力：以电动车为主的新能源汽车不但可以推动交通领域低碳转型，还能作为移动储能单元推动交通和电力行业的协同低碳发展，进而保障电网的稳定性、提升电网的灵活性，节省对电网升级改造的投资，同时促进对可再生能源的消纳，支持新型电力系统建设。

车网协同助力电力交通碳减排

“车网协同从2014年的理念萌芽到而今的文件落地，大约用了十年时间。”自然资源保护协会（NRDC）清洁电力项目副主任刘明明对《意见》的出台感到非常兴奋。

车网协同对我国实现“双碳”目标、能源转型、新能源汽车发展都具有极其重要的意义。

“电力和交通两个部门的碳排放，占我国碳排放总量的六成以上。”刘明明介绍说，二者协同低碳转型是实现“双碳”目标的关键抓手之一。

电力部门的低碳转型以增加清洁的新能源比重为主要途径。在新能源发电持续高速发展的情况下，预计2025年风光发电装机占总装机比重将达到四成。大规模、高比例、不可预测的风光等并网发电，需要电力系统具备充足的灵活性调节能力。

中国工程院院士黄其励认为，电力系统中灵活调峰电源至少要达到总装机的10%—15%。而目前我国灵活性电源占比不到6%，大幅提升电力系统调节能力迫在眉睫。

另一方面，2022我国发电量占比中，近七成来自火力发电，尤其是东部负荷中心的火电比例更是高达八成，严重阻碍电动汽车实现近零排放目标。同时，电动汽车也给电网的稳定运行提出了挑战：电动汽车的随机充电和无序充电模式将加剧电网的尖峰负荷，有可能给电网造成巨大的冲击。为应对这种冲击，电力系统往往需要大量投资对配电网进行升级改造和扩容，才能满足增加的尖峰负荷需求。

一方面是新能源发电“用不完”，另一方面是电动汽车“吃不到”新能源电。电力与交通协同低碳发展的破局点在哪里？

“建设以风、光资源为主体的未来零碳能源体系最大的挑战在于储能容量不足。”中国工程院院士、清华大学建筑节能研究中心主任江亿给记者算了一笔账：“私家车超过85%的时间处于停驶状态，可调度潜力巨大。如果未来电动私家车保有量达到三亿辆，私家车的储能潜力将能满足风、光等波动性发电的需求。”

打通电力交通绿色低碳发展的“关卡”

虽然，电力和交通绿色低碳“双剑合璧”将发挥出1+1＞2的效能。但“合璧”还面临着一系列“关卡”。

第一关是大功率快充站接入难。

大功率超充桩推广后，未来一个快充站功率达到兆瓦级会成为常态，功率等级提升意味着就近接入的难度也会显著提高，不仅并网成本将会显著增加，部分情况下还会出现城市配电通道和走廊资源不足导致无法落地建设等问题。

第二关是“万亿级”的社区居民个人充电桩改造投资压力。

随着电动私家车规模快速增长，我国社区居民个人充电桩的电力接入需求将快速增长。预计到2035年，居民个人桩的报装容量将达到10亿千瓦，将是2025年报装容量的7倍，从而带来巨大的电网升级改造投资压力。

根据相关部门统计和我国新建住宅停车位配建标准，预计到2035年，我国居民社区固定车位数量总量预计将超2.5亿个。2.5亿个车位的电气化所需总投资将达到万亿级。

根据单位并网容量的配电投资造价水平估算，我国快充站未来配电网改造投资压力同样将达到万亿级。

三是电动车辆成本瓶颈问题。

清华四川能源互联网研究院副所长李立理告诉记者：“当前，低行驶强度车辆全面电动化难以实现，尤其是工作日依靠公共交通、仅仅周末出行用车的私家车主，对这些车主而言，电动车尤其是纯电动车并非他们的最优选择。”

行业机构测算显示，年行驶里程超过1万公里是纯电动乘用车全周期成本与燃油车打平的前提条件。但根据《北京市交通发展年度报告》统计，2019年北京年行驶里程低于1万公里的私家车占比约为40%，意味着大约40%的私家车市场用户选择电动汽车相比燃油车并不经济。

而车网协同恰好可以破解这三个“关卡”，实现弯道超车。

李立理介绍说：“未来兆瓦级快充站的低成本并网解决方案，需要车网互动技术的支持，这种站网互动模式也被称为柔性并网或主动负荷管理模式。”

车网互动模式通过柔性并网等模式有望有效降低接入成本。“相比传统并网模式，有望将允许报装容量提升50%以上，初步估计有望降低快充站配套电力改造投资约20%。”李立理说。

针对电动汽车经济性问题，李立理指出：“要让这40%低行驶强度用户购买电动汽车，就必须将其移动储能价值变现。”

目前，我国固定储能电站的单位投资成本约为2000元/千瓦时，对于一辆主流电动私家车，按照70千瓦时电池计算，如果按照1:1等效为储能电站，对应的储能价值最大可达14万元。

根据《北京市交通发展年度报告》相关统计，目前北京私家车全天停在地库未发生出行行为的车辆占比约为20%-25%，且超过50%的车辆都会在晚上7点前回到自己家里固定车位。“这意味着未来大规模电动汽车通过聚合后，在统计意义上，每辆车的平均‘等效储能’潜力有望超过固定电站的20%左右，‘等效储能’变现价值在3万元左右。”李立理说，3万元的“等效储能”变现价值，意味着15万元左右的主流电动汽车可降本20%。 

两条路径实现车网协同

新政策的出台无疑为车网协同的全面和深入发展注入一针强心剂，也为车网协同工作提出更高的要求。

刘明明介绍，车网协同发展方式多样，目前主要包括有序充电(V1G)和车网双向互动(V2G)两种模式。

成本最低且多有实践的是V1G模式，即用户在用电高峰时减少充电；在用电低谷时，或者风光发电供应充足时多充电。

当充电运营能力和电网调度能力进一步提升，相关市场环境、标准和通信协议进一步完善后，电动汽车可以通过向电网反向馈电，实现车与网的双向互动，即V2G。电动汽车由此可发挥储能作用。“例如，郑州暴雨时一辆电动汽车为几十部手机充电，美国加州大停电时电动汽车为家庭供电，都是车网双向互动的有益尝试。”刘明明说。

国家发改委能源研究所、自然资源保护协会(NRDC)和电动汽车百人会合作研究发现，我国车网协同具有巨大的灵活性潜力，且具备技术经济可行性。到“十四五”末，车网协同带来的灵活调节资源预计将在5亿千瓦以上，远超抽水蓄能的预测装机量。研究还显示，对于一般乘用车而言，车网协同成本明显低于储能成本。V1G的经济性尤为突出，消纳光伏和风电的调节成本是储能的1/10到1/20。

此外，国家能源局2021年12月印发的《电力辅助服务管理办法》和《电力并网运行管理规定》明确了电动汽车参与电力辅助服务的主体地位。车网协同成为车主和桩企等从电力市场获益的新渠道。以广东为例，桩企参与需求响应，一方面可以免于限电，另一方面可以获取高额补贴，最高4.5元/千瓦时。

“在灵活性资源方面，根据团队构建的车网互动潜力评估模型，预计到2035年，我国电动汽车单向调峰灵活性负荷潜力（直控型V1G）可以达到4.6亿千瓦/持续2小时，双向调峰‘等效储能’潜力（V2G）可以达到2.5亿千瓦/持续5小时。”李立理指出，仅“等效储能”一项，2035年前可节约固定式储能电站投资就有望超过万亿元。

总体来看，如果能够实现车网互动尤其是V2G商用化导入，车网互动在中长期能够为新型电力系统节省数万亿元的“保供”和灵活性投资，这是未来车网互动的价值根源所在，并最终通过市场化机制传递至每一家聚合商和每一位车主。

“当下车网协同政策基本到位、试点多处开花，但要在2025年之前完成预定的目标，仍有很多挑战。”自然资源保护协会（NRDC）清洁电力项目主管周晓航认为，接下来重点从以下两方面入手：

分场景研究标准及市场化机制：车网协同需要在各个不同应用领域进行试点示范，通过试点示范的落地，完善不同场景下的标准体系和市场化机制。

车网协同商业模式研究：标准、机制完善后，市场运行需要健康的指导及推动，因此将需要结合新能源汽车未来发展趋势，分析车网协同的创新商业模式。