國(guó)內(nèi)外車網(wǎng)互動(dòng)試點(diǎn)成效分析與發(fā)展建議

趙 軒，張?jiān)?，?斌，刁曉虹，李濤永，蔣林洳，張 晶

（中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司 北京市電動(dòng)汽車充換電工程技術(shù)中心，北京 100192）

0 引言

2022 年4 月，國(guó)家能源局和科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合印發(fā)了《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提出要推進(jìn)電動(dòng)汽車與智能電網(wǎng)之間能量和信息的雙向互動(dòng)，發(fā)展電動(dòng)汽車及其網(wǎng)聯(lián)技術(shù)等低碳交通技術(shù)，推動(dòng)能源、交通、信息三大基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通、融合發(fā)展，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車等用戶側(cè)儲(chǔ)能參與電力系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻。根據(jù)我國(guó)充電聯(lián)盟的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年1月，全國(guó)充電基礎(chǔ)設(shè)施累計(jì)數(shù)量為273.1 萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)了59.1%，1 月份充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為11.4 萬臺(tái)［1］，之后新能源汽車和充電基礎(chǔ)設(shè)施繼續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)。電動(dòng)汽車作為用戶側(cè)的靈活可調(diào)資源，兼具儲(chǔ)荷雙重屬性，規(guī)模化電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向智能互動(dòng)的發(fā)展?jié)摿薮?。在新型電力系統(tǒng)“雙高”“雙峰”的形勢(shì)下，研究電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的能量雙向交互，促進(jìn)電網(wǎng)削峰填谷和清潔能源消納，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車與能源互聯(lián)網(wǎng)的融合發(fā)展，對(duì)于保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)具有重要的意義。

新能源汽車充電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的沖擊，車主的出行和充電行為具有高度隨機(jī)性特征，無序充電負(fù)荷與原有用電負(fù)荷疊加，加劇了配電網(wǎng)負(fù)荷峰谷差較大的問題。世界資源協(xié)會(huì)的調(diào)研報(bào)告指出，北京市電動(dòng)汽車充電負(fù)荷與居民用電負(fù)荷的同時(shí)率高達(dá)85%，當(dāng)私家車電動(dòng)化滲透率超過50%時(shí)，大多數(shù)配電網(wǎng)變壓器都會(huì)面臨過載風(fēng)險(xiǎn)［2］。已有配電網(wǎng)線路增容困難，改造投資大，通過電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的雙向有序互動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)，已成為平抑配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、促進(jìn)新型電力系統(tǒng)發(fā)展的重要技術(shù)手段。在前期技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，電網(wǎng)公司、充電設(shè)施運(yùn)營(yíng)商和車企聯(lián)合開展了一系列電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)（VGI）試點(diǎn)示范工程，對(duì)電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)各類型輔助服務(wù)的控制技術(shù)、通信協(xié)議、商業(yè)模式等進(jìn)行了驗(yàn)證，為電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向智能互動(dòng)的推廣應(yīng)用積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

本文系統(tǒng)地分析了國(guó)內(nèi)外VGI 典型應(yīng)用場(chǎng)景、能量?jī)?yōu)化管理策略、通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，研究了國(guó)內(nèi)外VGI 典型試點(diǎn)示范項(xiàng)目的技術(shù)思路和主要成效；在此基礎(chǔ)上，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外VGI示范項(xiàng)目的特點(diǎn)、經(jīng)驗(yàn)和局限性，并從理論研究、商業(yè)模式、市場(chǎng)機(jī)制等方面給出了我國(guó)VGI技術(shù)未來發(fā)展的建議。

1 VGI技術(shù)概述

1.1 VGI的基本概念與歷史發(fā)展

VGI 技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了單向無序充電、單向有序充電（V1G）、雙向有序充放電（V2G）這3 個(gè)階段。V2G 是指能量和信息通過充放電設(shè)施，在電動(dòng)汽車和電網(wǎng)之間進(jìn)行雙向有序動(dòng)態(tài)交互［3-5］。除了與大電網(wǎng)交互外，VGI 通常還包含電動(dòng)汽車向樓宇放電（V2B）以及電動(dòng)汽車向住宅放電（V2H）。1997 年Kempton 教授及其研究團(tuán)隊(duì)首先開始對(duì)VGI 和V2G技術(shù)進(jìn)行探索［6］，證明了電動(dòng)汽車可以為電力系統(tǒng)提供功率平衡、綠電消納等服務(wù)；2005 年，其團(tuán)隊(duì)初步分析了V2G 技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性、初步控制策略和整體架構(gòu)；2007年，其團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)了1輛支持放電并網(wǎng)的電動(dòng)汽車，該車接入電網(wǎng)后接受控制命令實(shí)現(xiàn)了V2G 功能［7-8］。上述一系列研究證明了電動(dòng)汽車只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的技術(shù)更新，就可向電網(wǎng)提供雙向充放電服務(wù)。在之后的近15 年內(nèi)，世界各地的研究團(tuán)隊(duì)基于不同的側(cè)重點(diǎn)開展了一系列的相關(guān)技術(shù)研究和試點(diǎn)工程應(yīng)用，對(duì)V2G 提供頻率響應(yīng)（FR）、削峰填谷等電網(wǎng)調(diào)控服務(wù)以及用戶收益機(jī)制等方面進(jìn)行了細(xì)化研究和示范驗(yàn)證，取得了一系列的成果，成功推動(dòng)了雙向VGI 技術(shù)從概念走向落地應(yīng)用。VGI 的典型技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 VGI的典型技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Typical technical architecture of VGI

我國(guó)也已經(jīng)開展了較多的VGI示范項(xiàng)目。首先從有序充電開始，我國(guó)第一個(gè)規(guī)模化電動(dòng)汽車有序充電示范工程——鄭州世紀(jì)家園示范站于2018 年7月建成投運(yùn)［9］；隨后，北京、南京、上海、廣州等地均開展了居民區(qū)有序充電站的推廣建設(shè)，并取得了良好的示范效果。2021 年4 月，我國(guó)最大的工業(yè)園區(qū)V2G 商業(yè)化示范站在保定長(zhǎng)城工業(yè)園區(qū)建成投運(yùn)［10］，電動(dòng)汽車通過負(fù)荷聚合商或虛擬電廠參與電力需求響應(yīng)和電網(wǎng)輔助服務(wù)，既可以平抑新能源及用電負(fù)荷波動(dòng)，也可以為車主增加額外的收益。V2G 的推廣應(yīng)用需要電動(dòng)汽車及其用戶、充放電設(shè)施、充電聚合商（運(yùn)營(yíng)商）、虛擬電廠、需求響應(yīng)管理中心、電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)、電力交易中心等多主體之間具備完整的互動(dòng)模式、標(biāo)準(zhǔn)體系、交易機(jī)制、補(bǔ)貼政策，其規(guī)?；?、常態(tài)化參與各類互動(dòng)市場(chǎng)的運(yùn)行還需要各方的共同努力。

1.2 VGI的典型應(yīng)用場(chǎng)景和能量?jī)?yōu)化管理策略

目前，國(guó)內(nèi)外VGI 的應(yīng)用主要集中在峰谷價(jià)差套利、為電網(wǎng)提供調(diào)峰服務(wù)、為電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)這3 類場(chǎng)景。峰谷價(jià)差套利是一種用戶自發(fā)地根據(jù)電價(jià)波動(dòng)來賺取充放電差價(jià)的行為，其目標(biāo)為收益最大化；為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻服務(wù)則是為了滿足電網(wǎng)的運(yùn)行需求，其目標(biāo)為保證電網(wǎng)負(fù)荷和頻率運(yùn)行在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，用戶也會(huì)因此得到獎(jiǎng)勵(lì)或補(bǔ)貼，但在充放電策略上存在較大的區(qū)別。除此之外，少數(shù)國(guó)外VGI 試點(diǎn)工程也對(duì)備用服務(wù)、電壓控制（VC）、阻塞管理（CM）、應(yīng)急電源等應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了初步探索。VGI 的典型應(yīng)用場(chǎng)景、優(yōu)化目標(biāo)和約束條件如圖2 所示。由圖可以看出，大部分優(yōu)化控制策略都會(huì)兼顧所列各種約束條件，因此針對(duì)典型應(yīng)用場(chǎng)景及其對(duì)應(yīng)的能量?jī)?yōu)化管理策略進(jìn)行總結(jié)分析如下。

圖2 VGI的典型應(yīng)用場(chǎng)景、優(yōu)化目標(biāo)和約束條件Fig.2 Typical application scenarios，optimization objectives and constraints of VGI

1）調(diào)峰服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。

電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰是通過改變其在負(fù)荷側(cè)的充放電功率，或在短時(shí)間內(nèi)將負(fù)荷轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫磥砭S持發(fā)用電平衡，響應(yīng)速度較快，且可以減少發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰成本。參與調(diào)峰控制的總體目標(biāo)是降低電網(wǎng)一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷峰谷差，電網(wǎng)根據(jù)需求制定并下發(fā)目標(biāo)功率曲線，電動(dòng)汽車聚合商一般以實(shí)際充放電功率與計(jì)劃充放電功率相差最小作為主要的優(yōu)化目標(biāo)，以充放電功率、電池容量、荷電狀態(tài)（SOC）上下限、可用時(shí)間等作為約束條件，制定相應(yīng)的充放電策略［11］。常用的求解算法包括矢量粒子群優(yōu)化算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、遺傳算法、內(nèi)點(diǎn)法等［12］。

2）調(diào)頻服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。

電力系統(tǒng)調(diào)頻對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求較高，通常為秒級(jí)到分鐘級(jí)，電動(dòng)汽車充放電參與電網(wǎng)調(diào)頻具有雙向調(diào)節(jié)、響應(yīng)速度快、儲(chǔ)備裕度小等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)參與電網(wǎng)一次調(diào)頻時(shí)，電動(dòng)汽車聚合商接收調(diào)頻調(diào)度指令，根據(jù)下轄充電站的可調(diào)資源情況下發(fā)控制策略［13］。當(dāng)參與電網(wǎng)二次調(diào)頻時(shí)，電動(dòng)汽車主要與發(fā)電機(jī)組配合，聚合商以收到的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）指令為基礎(chǔ)，以區(qū)域控制偏差量最小為目標(biāo)，計(jì)算并將調(diào)頻任務(wù)下發(fā)至各充電站，從而減少發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻損耗，節(jié)省調(diào)頻成本［14-15］。

3）峰谷價(jià)差套利應(yīng)用場(chǎng)景。

峰谷價(jià)差套利是指車主在電價(jià)較低時(shí)充電，在電價(jià)較高時(shí)放電，即使不考慮額外的放電補(bǔ)貼，車主也能夠利用電價(jià)差節(jié)約充電成本。該應(yīng)用場(chǎng)景的重點(diǎn)在于制定合理的電價(jià)梯度來吸引用戶，并在此基礎(chǔ)上以收益最大或成本最低為目標(biāo)制定充放電策略，使車主獲得套利的同時(shí)，電網(wǎng)也能獲得削峰填谷、平抑負(fù)荷波動(dòng)的調(diào)控效果［16］。

4）備用服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景。

電動(dòng)汽車提供備用服務(wù)是指在電力系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷之間存在較大的偏差時(shí)，上調(diào)充電功率以參加上調(diào)備用市場(chǎng)，放電或下調(diào)充電功率以參加下調(diào)備用市場(chǎng)，且通常要求參與主體提前制定充放電策略，并上報(bào)備用可調(diào)容量，目前的策略大多以聚合商收益最大為目標(biāo)［17］。備用市場(chǎng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求較為寬松，通常為分鐘至小時(shí)級(jí)。由于電動(dòng)汽車放電更接近負(fù)荷點(diǎn)，其提供備用服務(wù)比遠(yuǎn)距離發(fā)電機(jī)組更能及時(shí)解決發(fā)用電不平衡問題；而且傳統(tǒng)備用服務(wù)大多由高能耗、高排放的小型火電機(jī)組提供，電動(dòng)汽車提供備用服務(wù)不但能減少發(fā)電投資，而且更為清潔環(huán)保［18］。

5）其他應(yīng)用場(chǎng)景。

電動(dòng)汽車提供電壓控制輔助服務(wù)是指通過調(diào)整電動(dòng)汽車充放電向系統(tǒng)注入或從系統(tǒng)吸收無功功率，當(dāng)電壓過低時(shí)降低充電功率或向電網(wǎng)放電，以維持系統(tǒng)的電壓在允許的范圍內(nèi)。電動(dòng)汽車參與電力市場(chǎng)阻塞管理是指根據(jù)電力市場(chǎng)制定的交易計(jì)劃和最優(yōu)調(diào)度策略，控制電動(dòng)汽車的充電負(fù)荷，避免電網(wǎng)區(qū)域聯(lián)絡(luò)線路出現(xiàn)容量越限問題，提高系統(tǒng)的短期運(yùn)行可靠性。電動(dòng)汽車的移動(dòng)儲(chǔ)能特性能夠在停電或電源短缺時(shí)向用電設(shè)備甚至小范圍微電網(wǎng)提供應(yīng)急電源。電壓控制、阻塞管理、應(yīng)急電源這3 種應(yīng)用場(chǎng)景在目前的國(guó)內(nèi)外VGI 示范應(yīng)用中較為少見，故本文不再詳述其能量?jī)?yōu)化管理策略。

1.3 VGI的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)外VGI的通信協(xié)議已經(jīng)建立了相對(duì)完備的標(biāo)準(zhǔn)體系。在電動(dòng)汽車的電池管理系統(tǒng)和充放電設(shè)施之間的通信協(xié)議方面，有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和日本電動(dòng)汽車快速充電器協(xié)會(huì)（CHAdeMO）這2 個(gè)具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)系列。ISO 系列標(biāo)準(zhǔn)主要對(duì)傳導(dǎo)充電、無線充電等車樁之間的雙向互動(dòng)用例、高級(jí)通信協(xié)議、協(xié)議一致性測(cè)試要求進(jìn)行了規(guī)范；CHAdeMO標(biāo)準(zhǔn)則是目前唯一可將雙向供電技術(shù)用于實(shí)際工程的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但僅面向會(huì)員單位開放使用，其開放性和兼容性有待進(jìn)一步提升［19］。在充放電設(shè)施／場(chǎng)站和聚合商、運(yùn)營(yíng)商、綜合能源管理系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)控平臺(tái)之間的通信協(xié)議方面，IEC 63110、IEC 63380、IEC 61850-7-420、IEC 61850-90-8、SAE J2836-3、J2847-3、OCPP（Open Charge Point Protocol）、OpenADR（Open Automated Demand Response communication specification）等標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同的VGI 場(chǎng)景進(jìn)行了描述，其中OpenADR 已被納入IEC 標(biāo)準(zhǔn)，推廣前景較好；OCPP對(duì)外免費(fèi)公開，開放性較好［20］。

我國(guó)的VGI標(biāo)準(zhǔn)暫未形成完整的體系。在車樁之間的通信協(xié)議方面：目前已開展的有序充電和V2G 試點(diǎn)均是在GB／T 27930—2015 的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和升級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)充放電控制功能；正在修訂中的大功率Chaoji充電系統(tǒng)協(xié)議具有良好的兼容性，已經(jīng)考慮了電動(dòng)汽車放電的交互流程。在充放電樁與上級(jí)平臺(tái)之間的通信協(xié)議方面：NB／T 33029—2018、DB31／T 1296—2021、T／CEC 239.7—2019分別明確了電動(dòng)汽車充放電參與新能源消納和需求響應(yīng)的功能及信息模型［21-23］；正在編制的《可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)運(yùn)行與控制技術(shù)規(guī)范》系列電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可調(diào)節(jié)負(fù)荷并網(wǎng)的數(shù)據(jù)模型和接口協(xié)議進(jìn)行了規(guī)范，發(fā)布后有助于實(shí)際工程應(yīng)用中數(shù)據(jù)傳輸?shù)某B(tài)化和標(biāo)準(zhǔn)化［24］。

2 國(guó)外VGI的示范應(yīng)用

根據(jù)V2G-hub網(wǎng)站的統(tǒng)計(jì)，截至2022年3月，由世界各地政府、車輛制造商、充電設(shè)備制造商、輸配電運(yùn)營(yíng)商、新技術(shù)公司、高校及科研機(jī)構(gòu)發(fā)起了100多個(gè)VGI 示范項(xiàng)目［25-26］。除了V1G，歐美國(guó)家的示范項(xiàng)目大多對(duì)電動(dòng)汽車向電網(wǎng)放電以提供調(diào)頻、備用、消納新能源等服務(wù)的能力進(jìn)行了技術(shù)與商業(yè)模式上的驗(yàn)證；而亞洲國(guó)家則更多地是對(duì)V2B 或V2H進(jìn)行驗(yàn)證，且其中日本最具代表性。國(guó)內(nèi)外VGI 場(chǎng)景或服務(wù)的分類有所差別，具體如表1所示。

表1 國(guó)內(nèi)外VGI場(chǎng)景或服務(wù)的分類Table 1 Classification of domestic and foreign VGI scenarios or services

總體而言，V2G 在增強(qiáng)電網(wǎng)靈活性和可靠性方面的潛力巨大，但其商業(yè)化推廣需要更大規(guī)模的市場(chǎng)平臺(tái)以及更成熟的動(dòng)力電池和能量轉(zhuǎn)換設(shè)備技術(shù)加以支撐。近10 年來，部分國(guó)外VGI 示范項(xiàng)目的相關(guān)信息見附錄A 表A1，以下選取部分典型的試點(diǎn)案例，以能量管控策略、通信協(xié)議為主要關(guān)注點(diǎn)，分別對(duì)試點(diǎn)內(nèi)容及其成效進(jìn)行總結(jié)分析。

2.1 美國(guó)PJM試點(diǎn)項(xiàng)目

PJM 是最早進(jìn)行V2G 探索的電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商之一，2007 年其與特拉華大學(xué)合作，驗(yàn)證了電動(dòng)汽車響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控信號(hào)的能力以及電動(dòng)汽車作為移動(dòng)儲(chǔ)能為電網(wǎng)提供服務(wù)的可行性，開啟了V2G 示范項(xiàng)目的先河［27］。在商業(yè)模式方面，研究了車主充電行為與電價(jià)信號(hào)之間的互動(dòng)效應(yīng)，利用動(dòng)態(tài)零售電價(jià)信號(hào)引導(dǎo)電動(dòng)汽車的充電行為，響應(yīng)頻率調(diào)節(jié)需求，車主通過峰谷電價(jià)差套利以節(jié)省充電成本，單輛電動(dòng)汽車每月可獲利$ 100 左右。在消納新能源方面，PJM 與通用汽車和OnStar 公司合作驗(yàn)證了根據(jù)可再生能源出力制定充電計(jì)劃的有序充電調(diào)控策略，OnStar 作為聚合運(yùn)營(yíng)商，通過比較PJM 調(diào)控區(qū)域的實(shí)時(shí)風(fēng)電出力與負(fù)荷狀況，為雪佛蘭車隊(duì)制定了面向綠電消納的有序充電計(jì)劃。風(fēng)電出力的高峰時(shí)段通常為22:00 至次日06:00，該時(shí)段恰好為低谷電價(jià)時(shí)段，此時(shí)電動(dòng)汽車充電可在促進(jìn)新能源消納的同時(shí)降低車主的充電成本。

2.2 英國(guó)VIGIL項(xiàng)目

VIGIL（VehIcle to Grid Intelligent controL）項(xiàng)目（2018—2020 年）開發(fā)了英國(guó)第一個(gè)V2G 綜合管理控制平臺(tái)，形成了一系列相關(guān)的軟硬件成果，并且阿斯頓大學(xué)校園內(nèi)的2 處示范點(diǎn)部署驗(yàn)證了該平臺(tái)。該平臺(tái)在考慮樓宇和電動(dòng)汽車用戶需求以及電網(wǎng)限制的條件下，實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)汽車的充放電行為，管理樓宇能源的分配情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)平臺(tái)內(nèi)每輛電動(dòng)汽車充放電時(shí)間、方式和速率的全面控制?；趯?duì)電動(dòng)汽車數(shù)量快速增長(zhǎng)帶來的區(qū)域變電站過載問題的研究，Nortech 公司開發(fā)了主動(dòng)網(wǎng)絡(luò)控制器，用于監(jiān)測(cè)本地變電站的電壓水平和可用容量，保證電網(wǎng)在規(guī)定的限制條件下工作，同時(shí)可識(shí)別動(dòng)態(tài)余量并通知VIGIL 平臺(tái)向配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供靈活服務(wù)。Grid Edge 公司為VIGIL 平臺(tái)提供了分布式能源資產(chǎn)的優(yōu)化控制方法，允許所有站點(diǎn)根據(jù)自身需求調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)并向配電網(wǎng)提供服務(wù)，同時(shí)確保配電變壓器不越限運(yùn)行，提升配電容量利用率。ByteSnap Design 公司開發(fā)了一款智能充電樁通信控制器，并將其整合至阿斯頓大學(xué)校園的V2G 單元中，可通過OCPP 2.0 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)樓宇管理系統(tǒng)直接對(duì)V2G單元進(jìn)行遠(yuǎn)程和本地控制。阿斯頓大學(xué)使用來自監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的真實(shí)數(shù)據(jù)，研究了V2G 對(duì)動(dòng)力電池性能退化和電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響［28］。

2.3 英國(guó)Sciurus項(xiàng)目

Sciurus 項(xiàng)目（2018—2021 年）是當(dāng)時(shí)世界上最大的家用V2G 試點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目在英國(guó)的325 個(gè)家庭中配備了壁掛式家用V2G 充電樁和用于監(jiān)控充放電電量、設(shè)置充電啟動(dòng)時(shí)間和電池SOC范圍、在用戶臨時(shí)用車時(shí)提高充電速度的手機(jī)應(yīng)用軟件（APP），智慧能源平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶需求和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，并制定最優(yōu)充放電計(jì)劃［29-30］。該項(xiàng)目對(duì)用戶家庭私樁參與V2G 的技術(shù)方案和商業(yè)潛力進(jìn)行了探索，驗(yàn)證了住宅場(chǎng)景V2G 提供頻率響應(yīng)、動(dòng)態(tài)遏制調(diào)頻等輔助服務(wù)的潛力，并重點(diǎn)研究了不同服務(wù)模式下的價(jià)格激勵(lì)和用戶收益，具體包括如下內(nèi)容。①多種價(jià)格激勵(lì)機(jī)制的結(jié)合。車主可以從峰谷價(jià)差套利、提供電力輔助服務(wù)和最大化消納臺(tái)區(qū)光伏發(fā)電3 種渠道獲取收益，單臺(tái)車樁參與V2G服務(wù)的年平均收益達(dá)340 ￡。②不同渠道的收益比較。V1G能給用戶帶來大約120￡的年收益，在此基礎(chǔ)上，調(diào)頻響應(yīng)服務(wù)可將單車年收益提高至513￡，而動(dòng)態(tài)遏制調(diào)頻服務(wù)的單車年收益最大可達(dá)725￡，但目前V2G 參與動(dòng)態(tài)遏制調(diào)頻服務(wù)還面臨很多挑戰(zhàn)，無法規(guī)?；茝V。③電池容量的差異性。相較于電池容量小的電動(dòng)汽車，電池容量超過40 kW·h的車輛參與V2G 能夠多獲得近20%的年收益，不同車輛之間的收益差距可能來源于小容量電池的損耗折算。

2.4 丹麥Parker項(xiàng)目

Parker 項(xiàng)目（2016 — 2018 年）是全球首個(gè)V2G商業(yè)化示范項(xiàng)目，圍繞電網(wǎng)輔助服務(wù)、通信協(xié)議測(cè)試和技術(shù)推廣性3 個(gè)維度開展研究，并公開了詳細(xì)的研究成果，對(duì)世界各地V2G 技術(shù)的發(fā)展及試點(diǎn)推廣起到了引領(lǐng)作用［31］。

在電力輔助服務(wù)方面，該項(xiàng)目全面總結(jié)了V2G技術(shù)未來可能向大電網(wǎng)、臺(tái)區(qū)配電網(wǎng)和樓宇配電變壓器提供的輔助服務(wù)，具體包括功率平衡、穩(wěn)壓、調(diào)頻、平移負(fù)荷峰谷、提供備用電源、就地電能交易、消納分布式能源等，并主要針對(duì)丹麥需求最大的調(diào)頻輔助服務(wù)進(jìn)行了深入研究，證明了參與V2G 的車輛和充放電樁在技術(shù)層面已經(jīng)足夠成熟，可提供幾乎所有類型的調(diào)頻服務(wù)。在某公共充放電站為期2 a的實(shí)驗(yàn)中，電動(dòng)貨車單車向電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)的時(shí)長(zhǎng)達(dá)13 000 h，年收益為1 860 €，已成為較為成熟的商業(yè)模式。但通過研究負(fù)荷曲線可發(fā)現(xiàn)，V2G 參與調(diào)頻提高了線路的最大負(fù)載率，也增加了負(fù)荷波動(dòng)［32］。由于該項(xiàng)目所在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的變壓器強(qiáng)度高、線路短，負(fù)荷波動(dòng)沒有造成電網(wǎng)末端電壓越限，但未來大規(guī)模V2G 給電網(wǎng)安全帶來的影響還需進(jìn)一步研究。

在通信協(xié)議測(cè)試方面，該項(xiàng)目從可控性、可測(cè)性、性能參數(shù)3 個(gè)維度梳理了參與電網(wǎng)輔助服務(wù)的車、樁設(shè)備需要具備的能力，量化了7 個(gè)描述車樁互動(dòng)信息交互能力的指標(biāo)，分別為雙向能流性、響應(yīng)時(shí)間、上升爬坡速率、下降爬坡速率、響應(yīng)準(zhǔn)確度、調(diào)控顆粒度、調(diào)控精度，并指出目前的V2G 通信協(xié)議沒有完全涵蓋應(yīng)有的信息。項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果表明，車樁互動(dòng)性能主要取決于電力電子元器件的設(shè)計(jì)、控制軟件和使用的通信協(xié)議。在CHAdeMO 協(xié)議的實(shí)驗(yàn)條件下，遠(yuǎn)程控制帶來的通信延遲約為3 s，本地硬件的響應(yīng)時(shí)間約為4 s，爬坡速率平均可以達(dá)到3.3 kW／s，所以達(dá)到5 kW 調(diào)控容量的總響應(yīng)時(shí)間約為8.6 s［31］。在該實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，調(diào)控精度滿足需求，但響應(yīng)準(zhǔn)確度超過了當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)要求的±5%限值，未來可以通過智慧聚合控制來提高電力電子元器件的響應(yīng)準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)測(cè)試還揭示了V2G 通信協(xié)議存在的問題，國(guó)際現(xiàn)行的相關(guān)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)均或多或少地缺少對(duì)關(guān)鍵信息的規(guī)定，導(dǎo)致車樁間放電通信協(xié)議無法通用，從而影響車樁放電控制的準(zhǔn)確性和可靠性，制約V2G技術(shù)的推廣和發(fā)展。

在技術(shù)推廣性方面，Parker在前期EDISON（Electric vehicles in a Distributed and Integrated market using Sustainable energy and Open Networks）等項(xiàng)目的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了車型、數(shù)量、動(dòng)力電池容量、輔助服務(wù)種類、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)、配電網(wǎng)區(qū)域等，對(duì)4 種不同車型響應(yīng)電網(wǎng)功率信號(hào)的情況進(jìn)行了測(cè)試。整體而言，所有車型都能很好地遵循調(diào)控信號(hào)提供調(diào)頻輔助服務(wù)，但不同車型提供的放電功率略有不同［32］。這可能是因?yàn)檐囕v的額定工作狀態(tài)點(diǎn)不同，且不同車輛提供服務(wù)時(shí)的電池SOC不同。

2.5 荷蘭“CITY-ZEN”項(xiàng)目

荷蘭V2G 試點(diǎn)項(xiàng)目是阿姆斯特丹智能城市創(chuàng)新平臺(tái)“CITY-ZEN”項(xiàng)目（2014—2019年）的一部分，其目標(biāo)是展示V2G 的應(yīng)用，測(cè)試其對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的支撐能力，探究V2G 發(fā)展在政策和商業(yè)模式方面的阻礙，并對(duì)相關(guān)控制技術(shù)和響應(yīng)能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，整合電動(dòng)汽車電池和能源管理系統(tǒng)，使之能夠靈活響應(yīng)電網(wǎng)的高峰負(fù)荷需求。測(cè)試結(jié)果表明，V2G 響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)控的時(shí)間與普通儲(chǔ)能電池差異不大［33］，但由于該項(xiàng)目只有4 臺(tái)充放電樁參與響應(yīng)，在某些時(shí)段的可調(diào)容量?jī)?chǔ)備不足。而且在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)環(huán)境下，V2G 的補(bǔ)貼激勵(lì)政策不夠，用戶無法直接參與電能交易以獲利。缺少成熟的配套政策和商業(yè)模式成為該項(xiàng)目推廣應(yīng)用的最大壁壘。

2.6 美國(guó)INVENT項(xiàng)目

INVENT項(xiàng)目（2017—2020年）在加州大學(xué)圣地亞哥分校部署了50 臺(tái)V2G 充電樁，并將學(xué)校班車升級(jí)為支持V2G 的電動(dòng)巴士，以減少設(shè)施的維護(hù)成本，提高清潔能源利用率。該項(xiàng)目的一大特色是將Nuvve 公司的V2G 優(yōu)化控制平臺(tái)與加州大學(xué)圣地亞哥分校的光伏發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)和建筑能耗管理系統(tǒng)進(jìn)行整合，一方面利用V2G 實(shí)時(shí)響應(yīng)建筑用電負(fù)荷變化，向校內(nèi)微電網(wǎng)提供削峰填谷、頻率調(diào)節(jié)等服務(wù)，另一方面光伏發(fā)電預(yù)測(cè)系統(tǒng)根據(jù)光伏出力對(duì)充放電時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，在白天光伏出力多的時(shí)段充電進(jìn)行就地消納，在夜晚向微電網(wǎng)放電以提供清潔能源。該項(xiàng)目的局限性在于支持V2G 的充放電樁數(shù)量很少，充放電優(yōu)化控制策略與實(shí)際匹配性弱。對(duì)于V2G對(duì)電池性能的影響，該項(xiàng)目分析指出，放電確實(shí)會(huì)縮短車載電池的壽命，但這種危害遠(yuǎn)小于頻繁剎車、加速等不良駕駛習(xí)慣導(dǎo)致的電池性能退化，且不同V2G 服務(wù)對(duì)電池性能的影響不同，深度滿循環(huán)充放電對(duì)電池?fù)p害較大，淺充淺放則損害很小［34］。

2.7 德國(guó)Re-dispatch項(xiàng)目

Re-dispatch 試點(diǎn)項(xiàng)目的主要目標(biāo)是驗(yàn)證電動(dòng)汽車的可調(diào)潛力，即利用電動(dòng)汽車電池作為移動(dòng)儲(chǔ)能，在需要時(shí)將其電能反饋到電網(wǎng)，從而減輕電網(wǎng)的壓力，降低輸配電維護(hù)成本。該項(xiàng)目對(duì)15 輛電動(dòng)汽車、V2G充電樁和部分V1G充電樁進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明：上級(jí)電網(wǎng)根據(jù)需求向V2G 聚合管理系統(tǒng)發(fā)送調(diào)控服務(wù)需求信號(hào)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)不間斷地向上級(jí)電網(wǎng)報(bào)告可用V2G 資源，響應(yīng)時(shí)間隨區(qū)域負(fù)荷和可再生能源發(fā)電情況的變化而變化，從幾秒到2 min不等。

2.8 日本V2H／V2G試點(diǎn)項(xiàng)目

自2011 年日本東海岸發(fā)生地震以來，日本能源供應(yīng)商和汽車行業(yè)一直在努力尋找降低能源風(fēng)險(xiǎn)的解決方案，最初的嘗試更多地在于V2H 和V2B。最具代表性的是2012 年日產(chǎn)汽車開發(fā)的“LEAF to home”系統(tǒng)，其核心是尼吉康開發(fā)的電動(dòng)汽車雙向充電機(jī)，可以將動(dòng)力電池的高壓直流電轉(zhuǎn)換為日本家庭使用的100 V 交流電，且其采用CHAdeMO 快充協(xié)議，補(bǔ)貼后的成本大約為33 萬JPY￥。該系統(tǒng)可以在停電或其他緊急情況下作為應(yīng)急電源使用，也可以通過賺取峰谷電價(jià)差價(jià)為用戶節(jié)省用電成本。此外，電動(dòng)車輛供電系統(tǒng)委員會(huì)（EVPOSSA）和CHAdeMO 先后推出的V2H 指南也進(jìn)一步促進(jìn)了日本V2H／V2B的規(guī)?；l(fā)展［35］。

在V2G 方面，2018 年，在日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的補(bǔ)貼政策支持下，日本豐田、中部電力公司聯(lián)合美國(guó)Nuvve 公司申請(qǐng)并開展了2018年度虛擬電廠示范項(xiàng)目中的V2G 部分，該項(xiàng)目最大的特點(diǎn)是融合了豐田公司園區(qū)內(nèi)的電力供需控制模擬系統(tǒng)、V2G 控制系統(tǒng)和工廠能源管理系統(tǒng)（FEMS）。20 輛豐田普銳斯電動(dòng)汽車通過車載雙向充電機(jī)的智能接入模塊接收控制系統(tǒng)指令，車主在手機(jī)應(yīng)用軟件上設(shè)置用車計(jì)劃，在車輛停放期間提供V2G 服務(wù)；電力供需控制模擬系統(tǒng)模擬中部電力的供需控制命令，并在實(shí)車上進(jìn)行測(cè)試；FEMS 將工業(yè)園區(qū)內(nèi)的電動(dòng)汽車接入V2G 控制系統(tǒng)，并根據(jù)供需控制指令和FEMS 用戶情況集中制定20輛電動(dòng)汽車的充放電計(jì)劃［36］。源-網(wǎng)-荷系統(tǒng)耦合控制實(shí)現(xiàn)了臺(tái)區(qū)配電網(wǎng)的功率平衡調(diào)控和可再生能源消納，驗(yàn)證了V2G 在能源管理效率提升和工業(yè)園區(qū)源-荷平衡控制中的積極作用。

3 國(guó)內(nèi)VGI示范應(yīng)用

國(guó)內(nèi)在V2G 試驗(yàn)驗(yàn)證及示范工程方面主要是由國(guó)家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)公司組織車企、樁企、運(yùn)營(yíng)商聯(lián)合開展的有序充電、電動(dòng)汽車參與需求響應(yīng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)同互動(dòng)［37-38］、虛擬電廠［39-40］等示范項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)目前針對(duì)V1G 的研究較豐富，而關(guān)于V2G 的研究和試點(diǎn)應(yīng)用尚處于起步階段，與國(guó)外差距仍較大。近年來，國(guó)內(nèi)VGI 典型試點(diǎn)項(xiàng)目的基本信息見附錄A表A2。下文主要從臺(tái)區(qū)電動(dòng)汽車有序充電、臺(tái)區(qū)車網(wǎng)雙向互動(dòng)、電動(dòng)汽車參與需求響應(yīng)、電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)輔助服務(wù)這4 個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)VGI 試點(diǎn)項(xiàng)目的特征及其成效進(jìn)行分析。

3.1 臺(tái)區(qū)電動(dòng)汽車有序充電

臺(tái)區(qū)電動(dòng)汽車有序充電的典型示范項(xiàng)目包括國(guó)內(nèi)首個(gè)規(guī)?；行虺潆娛痉俄?xiàng)目——鄭州世紀(jì)家園示范項(xiàng)目、北京海淀西八里莊小區(qū)示范項(xiàng)目、廣東深圳碧新路示范項(xiàng)目等。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司2019年發(fā)布的《泛在電力物聯(lián)網(wǎng)白皮書2019》，電動(dòng)汽車有序充電是指在配電網(wǎng)、用戶、充電樁以及電動(dòng)汽車之間進(jìn)行充分的信息交互和分層控制，全面感知配電變壓器的負(fù)荷變化趨勢(shì)，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電時(shí)間和功率，優(yōu)化配電變壓器的負(fù)荷運(yùn)行曲線，實(shí)現(xiàn)削峰填谷。電動(dòng)汽車有序充電既能滿足用戶的充電需求，又可以提升配電網(wǎng)設(shè)備和發(fā)電設(shè)備的利用率，減少電網(wǎng)和發(fā)電設(shè)備的投資成本［41］。

為了緩解大規(guī)模電動(dòng)汽車并網(wǎng)充電帶來的峰值負(fù)荷疊加、臺(tái)區(qū)過載風(fēng)險(xiǎn)提高等問題，自2018 年起，國(guó)內(nèi)很多省級(jí)電網(wǎng)公司牽頭開展了臺(tái)區(qū)有序充電技術(shù)研究和示范工程建設(shè)。在硬件設(shè)備方面，將充電樁改造升級(jí)為功率可調(diào)的有序充電樁，并配置能源控制器和能源路由器；在控制策略方面，采取用戶許可、電網(wǎng)調(diào)控的模式，車主可在手機(jī)應(yīng)用軟件上設(shè)置用車時(shí)間、充電電量等需求，有序充電主站實(shí)時(shí)監(jiān)控臺(tái)區(qū)配電變壓器的負(fù)荷變化情況，在保證用戶充電需求的前提下，制定并下發(fā)控制策略，動(dòng)態(tài)調(diào)整充電功率，轉(zhuǎn)移充電時(shí)間，達(dá)到移峰填谷的目標(biāo)；在商業(yè)模式方面，引導(dǎo)電動(dòng)汽車在用電或電價(jià)低谷時(shí)段充電，以降低用戶的充電成本。

在示范場(chǎng)景方面，目前各地的有序充電項(xiàng)目大多以居民社區(qū)為場(chǎng)景，例如北京海淀西八里莊小區(qū)示范項(xiàng)目［42］等，住宅小區(qū)具有私人充電樁數(shù)量龐大、居民充電行為相對(duì)固定的特點(diǎn)，電動(dòng)汽車的停車時(shí)間較長(zhǎng)但實(shí)際充電時(shí)間較短，具有較高的調(diào)節(jié)潛力。同時(shí)，社區(qū)配電變壓器的承載力往往有限，且老舊小區(qū)增容改造困難，電動(dòng)汽車充電負(fù)荷與其他用電負(fù)荷的疊加現(xiàn)象顯著，是示范推廣有序充電的良好場(chǎng)景。以廣東深圳碧新路示范項(xiàng)目［43］為代表的公共站有序充電示范項(xiàng)目，大多采用有序直流快充樁，公共場(chǎng)站內(nèi)車輛的停車時(shí)間較短，有序充電可調(diào)資源相對(duì)較少，大功率設(shè)施能夠及時(shí)保證用戶的出行充電需求。

國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車有序充電試點(diǎn)項(xiàng)目驗(yàn)證了VGI技術(shù)在居民區(qū)推廣的可行性，存量充電樁的改造升級(jí)和增量有序充電樁的部署無需耗費(fèi)過多的成本，就可達(dá)到削峰填谷、降低配電網(wǎng)擴(kuò)容改造費(fèi)用的目的。但目前的試點(diǎn)項(xiàng)目也存在一定的局限性，車主只能通過峰谷價(jià)差節(jié)省一定的充電成本，且出臺(tái)居民峰谷電價(jià)政策的省市仍然較少，電動(dòng)汽車在居民區(qū)有序充電的獲利空間太小，導(dǎo)致用戶的參與意愿不強(qiáng)。

3.2 臺(tái)區(qū)車網(wǎng)雙向互動(dòng)

世界資源研究所對(duì)V2G 給出了如下定義：在滿足電動(dòng)汽車充電需求的前提下，將電動(dòng)汽車視作移動(dòng)儲(chǔ)能，當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷或本地負(fù)荷過高時(shí)，由電動(dòng)汽車向電網(wǎng)負(fù)荷或本地負(fù)荷饋電；當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷或本地負(fù)荷過低時(shí)，可通過有序充電來調(diào)整負(fù)荷峰谷差［2］。相較于V1G，V2G 的推廣在各個(gè)方面都面臨著更大的挑戰(zhàn)，包括雙向信息流的通信協(xié)議、充放電設(shè)備雙向能量變換結(jié)構(gòu)等技術(shù)的研發(fā)以及更復(fù)雜的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)控策略等，除此之外，放電對(duì)電池造成的損耗一直是車主參與V2G 的最大顧慮。開展試點(diǎn)示范工程，實(shí)測(cè)控制策略的有效性以及V2G 對(duì)電池性能的影響，探索合適的商業(yè)模式，平衡各方利益的同時(shí)激發(fā)車主的參與意愿，能夠進(jìn)一步促進(jìn)車網(wǎng)雙向融合互動(dòng)。

國(guó)內(nèi)V2G 試點(diǎn)項(xiàng)目近幾年剛起步，目前主要由國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車公司發(fā)起，在商業(yè)樓宇和工業(yè)園區(qū)建設(shè)試點(diǎn)項(xiàng)目，大多與對(duì)應(yīng)臺(tái)區(qū)的綜合能源管理系統(tǒng)相結(jié)合，同時(shí)作為源、荷參與調(diào)控。由于并網(wǎng)放電對(duì)配電網(wǎng)造成的影響尚處于研究階段，大功率放電是否會(huì)給配電網(wǎng)帶來沖擊等問題尚不明晰，目前試點(diǎn)項(xiàng)目配裝的雙向充放電樁的功率較小，以20 kW 左右為主，實(shí)際的放電功率需根據(jù)實(shí)際調(diào)控需求和電池的剩余容量確定。選取2 個(gè)典型的V2G 示范項(xiàng)目進(jìn)行具體分析如下。

1）北京人濟(jì)大廈V2G示范項(xiàng)目。

該示范項(xiàng)目除了布置了電動(dòng)汽車充放電樁外，還布置了一座2 MW·h 的用戶側(cè)儲(chǔ)能電站共同參與樓宇用電負(fù)荷調(diào)控。監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控變壓器負(fù)載率、分時(shí)電價(jià)等信息，上級(jí)主站系統(tǒng)制定并下發(fā)充放電功率調(diào)節(jié)策略，平抑樓宇用電負(fù)荷曲線。車主通過手機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)置車輛SOC上下限、用車時(shí)間、參與意愿等，賺取放電收益［44］。由于國(guó)內(nèi)尚無公開的車-樁-網(wǎng)雙向充放電系統(tǒng)和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，目前V2G試點(diǎn)項(xiàng)目普遍采用車企-樁企-平臺(tái)聚合商聯(lián)合定制私有通信協(xié)議的模式，該模式雖然便于前期試點(diǎn)開展，但極大地限制了技術(shù)推廣，而且未來出臺(tái)雙向充放電設(shè)備和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)后也會(huì)造成改造升級(jí)問題。

2）北京中再中心V2G示范項(xiàng)目。

北京中再中心V2G 示范站是我國(guó)第一座商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的V2G 充放電站，于2020 年參與了華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車公司的公務(wù)車和員工私家車可在用電高峰時(shí)段內(nèi)反向放電供給樓宇負(fù)荷，放電電價(jià)為0.7 元／（kW·h）。國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車公司的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，在遠(yuǎn)距離通勤員工“家充單位放”的場(chǎng)景下，車主V2G 收益能夠覆蓋其充電成本。場(chǎng)站的充電峰谷價(jià)差約為0.4 元／（kW·h），截至2022年初，共有256個(gè)車主參與智能充放電，累計(jì)降低4 027 元充電成本，充放電量為108 021 kW·h，累計(jì)所獲充放電收益為41716元［45］。

3.3 電動(dòng)汽車參與需求響應(yīng)

1）冀北虛擬電廠示范工程。

冀北虛擬電廠示范工程于2019 年12 月建成并投運(yùn)，通過先進(jìn)的用戶側(cè)智能計(jì)量控制終端、邊緣智能網(wǎng)關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、5G 通信等技術(shù)，聚合分布式電源、分布式儲(chǔ)能、可控負(fù)荷、充電樁等不同類型的分布式資源，參與了華北調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)。上層管控平臺(tái)負(fù)責(zé)負(fù)荷分析、潛力計(jì)算、聚合仿真、交易結(jié)算等，實(shí)現(xiàn)多個(gè)分布式能源的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行，以虛擬電廠的形式實(shí)時(shí)響應(yīng)低谷時(shí)段的調(diào)峰需求，達(dá)到提高用戶收益、減少傳統(tǒng)電廠建設(shè)投資的目的。

該虛擬電廠示范工程一期實(shí)時(shí)接入與控制蓄熱式電采暖、儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車充電站、分布式光伏等11類分布式資源，容量約為1.6×105kW。在秦皇島多類型資源綜合試點(diǎn)工程中，電動(dòng)汽車充電樁提供了816 kW 的可調(diào)資源，占該試點(diǎn)工程可調(diào)資源總量的1.25%［46］。相較于蓄熱電鍋爐和大工業(yè)用戶等規(guī)模大、可控性強(qiáng)的負(fù)荷，電動(dòng)汽車的隨機(jī)性和分散性特點(diǎn)給聚合控制帶來了挑戰(zhàn)，未來還需進(jìn)一步開展充電可調(diào)潛力的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、充放電實(shí)時(shí)控制策略的相關(guān)研究，更好地挖掘和利用電動(dòng)汽車這一靈活儲(chǔ)荷資源。

2）上海需求響應(yīng)實(shí)踐試點(diǎn)。

2014 年，上海市成為國(guó)家發(fā)展改革委指定的首個(gè)需求響應(yīng)試點(diǎn)城市，近年來一直在積極探索負(fù)荷側(cè)可調(diào)資源參與削峰填谷需求響應(yīng)。2019 年，上海市開展了6 次試點(diǎn)活動(dòng)，其中，在端午節(jié)開展的“填谷”需求響應(yīng)試點(diǎn)中首次接入了電動(dòng)汽車，參與方包括國(guó)網(wǎng)電動(dòng)汽車公司、蔚來汽車、星星充電等，場(chǎng)站類型覆蓋了私人充電樁、專用充電樁以及換電站，充電運(yùn)營(yíng)商的平臺(tái)與虛擬電廠控制平臺(tái)間采用了國(guó)際通用的Open ADR 通信協(xié)議。對(duì)用戶設(shè)置了直接經(jīng)濟(jì)激勵(lì)，削峰響應(yīng)補(bǔ)償價(jià)格上限為30 元／kW，填谷響應(yīng)補(bǔ)償價(jià)格上限為12 元／kW。單個(gè)用戶的響應(yīng)次數(shù)不超過10 次，響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)不超過10 h［47］。試點(diǎn)結(jié)果表明：價(jià)格激勵(lì)有較強(qiáng)的引導(dǎo)效果，填谷響應(yīng)時(shí)段的平均充電負(fù)荷為平常的7.8倍；專用充電樁的充電行為集中可控，需求響應(yīng)參與度明顯高于私人充電樁；在電池配備充足的情況下，3 種類型場(chǎng)站中換電站的響應(yīng)率最高［48］。

3.4 電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)調(diào)峰和調(diào)頻輔助服務(wù)

1）參與華北電網(wǎng)調(diào)峰實(shí)踐。

2019 年，根據(jù)華北能源監(jiān)管局發(fā)布的《第三方獨(dú)立主體參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)試點(diǎn)方案（征求意見稿）》，國(guó)網(wǎng)公司華北分部針對(duì)電動(dòng)汽車參與電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)進(jìn)行了前期準(zhǔn)備，包括打通電網(wǎng)調(diào)控系統(tǒng)和電動(dòng)汽車聚合服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)充電樁的充電功率連續(xù)調(diào)控等。2020 年4 月，國(guó)網(wǎng)公司華北分部在國(guó)內(nèi)首次將電動(dòng)汽車充電樁調(diào)節(jié)資源正式納入華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)并正式結(jié)算［49］，電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)實(shí)時(shí)調(diào)控和調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)由單向充電拓展至充放電2種形態(tài)。

截至2020 年8 月，華北源網(wǎng)荷儲(chǔ)調(diào)控平臺(tái)共接入2 618 座充／換電站，共計(jì)27 018 臺(tái)充電樁，電動(dòng)汽車可調(diào)資源總量達(dá)9.8×104kW，儲(chǔ)能等其他可控負(fù)荷資源總量約為2.6×105kW，為京津唐電網(wǎng)提供的最大調(diào)峰電力約為4.0×104kW，負(fù)荷側(cè)資源累計(jì)獲得調(diào)峰收益約為268 萬元［50］。參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的電動(dòng)汽車以公交車為主，其主要在凌晨和午后這2 個(gè)用電低谷時(shí)段以大功率充電，將電網(wǎng)的調(diào)峰能力提升至原來的3 倍，同時(shí)可以消納低谷時(shí)段大發(fā)的光伏、風(fēng)力綠電。從充電樁參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的典型日出清情況來看，經(jīng)過輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制的引導(dǎo)，00:00—05:00 用電低谷時(shí)段的電動(dòng)汽車充電功率明顯大于基礎(chǔ)負(fù)荷功率，發(fā)揮了移峰填谷的作用［51］，車主在為電網(wǎng)提供調(diào)峰服務(wù)的同時(shí)，也從調(diào)峰市場(chǎng)獲得了收益。

2）參與華東電網(wǎng)調(diào)頻實(shí)踐。

2021 年9 月，華東電網(wǎng)的多類型可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源首次完成了區(qū)域調(diào)頻響應(yīng)試驗(yàn)，華東源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)控制平臺(tái)的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源池實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)的頻率變化，當(dāng)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)頻率跌破49.95 Hz時(shí)，資源池自動(dòng)觸發(fā)可調(diào)節(jié)負(fù)荷調(diào)頻支援指令，根據(jù)當(dāng)前生效策略實(shí)時(shí)計(jì)算華東省市的實(shí)際可用調(diào)節(jié)分量，并下發(fā)控制指令給各省市的可調(diào)節(jié)負(fù)荷協(xié)調(diào)控制平臺(tái)。電動(dòng)汽車作為重要的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源參與了本次區(qū)域調(diào)頻響應(yīng)，累計(jì)響應(yīng)功率為1 452 kW。試驗(yàn)結(jié)果顯示，在接到指令2 min 后，安徽省的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源池內(nèi)電動(dòng)汽車充電功率下調(diào)452 kW，8 min 后，浙江省的可調(diào)節(jié)負(fù)荷資源池內(nèi)電動(dòng)汽車充電功率下調(diào)1 000 kW。本次區(qū)域調(diào)頻響應(yīng)試驗(yàn)期間系統(tǒng)頻率最低降至49.897 Hz，累計(jì)調(diào)用2 510 kW 負(fù)荷側(cè)資源，涉及電動(dòng)汽車、中央空調(diào)、循環(huán)泵、風(fēng)冷熱泵、儲(chǔ)能這5 類可調(diào)節(jié)負(fù)荷［52］，實(shí)現(xiàn)了覆蓋秒級(jí)至分鐘級(jí)負(fù)荷側(cè)資源對(duì)電網(wǎng)頻率的調(diào)節(jié)響應(yīng)。

4 分析與建議

4.1 國(guó)外VGI示范項(xiàng)目的成效經(jīng)驗(yàn)

通過對(duì)上述國(guó)內(nèi)外典型VGI示范項(xiàng)目的技術(shù)分析可知，歐美國(guó)家的VGI試點(diǎn)工程起步較早，成熟度較高，對(duì)國(guó)內(nèi)VGI 的發(fā)展具有借鑒意義。表2 從參與主體、商業(yè)模式、運(yùn)營(yíng)策略3 個(gè)方面總結(jié)了國(guó)外VGI示范項(xiàng)目的特點(diǎn)，具體分析如下。

表2 國(guó)外VGI示范項(xiàng)目的特點(diǎn)分析Table 2 Characteristic analysis of foreign VGI pilot projects

1）試驗(yàn)場(chǎng)景廣泛多元。項(xiàng)目涉及公司園區(qū)、高校校園、家庭用戶等具有VGI應(yīng)用潛力的多種場(chǎng)景，不同場(chǎng)景中電動(dòng)汽車的出行規(guī)律和充放電時(shí)空分布特性不同，項(xiàng)目驗(yàn)證的側(cè)重點(diǎn)也不同。公司園區(qū)和高校校園場(chǎng)景中電動(dòng)汽車的出行和停車規(guī)律相對(duì)固定，車輛的可調(diào)節(jié)潛力較高，且大多配備了園區(qū)／校園或樓宇一體化綜合能源管理系統(tǒng)，便于將電動(dòng)汽車與其他用電負(fù)荷和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同控制，驗(yàn)證了VGI穩(wěn)定臺(tái)區(qū)配電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)、消納可再生能源的能力。家庭V2G 充電樁的配置提高了用戶參與的靈活性，可在夜間用電低谷時(shí)段消納風(fēng)力發(fā)電，達(dá)到雙贏的目的。

2）試點(diǎn)驗(yàn)證內(nèi)容豐富。上文總結(jié)的50 例國(guó)外VGI 試點(diǎn)工程驗(yàn)證服務(wù)內(nèi)容占比情況見附錄A 圖A1，涵蓋了調(diào)峰、調(diào)頻、備用、緊急電源（EB）等應(yīng)用場(chǎng)景，價(jià)格機(jī)制和收益模式也更多元化。相較于其他VGI服務(wù)，調(diào)頻服務(wù)對(duì)響應(yīng)時(shí)間、準(zhǔn)確度的要求更高，國(guó)內(nèi)試點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)較少，而近30%的國(guó)外VGI 試點(diǎn)工程已經(jīng)對(duì)調(diào)頻服務(wù)進(jìn)行了研究，例如丹麥Parker項(xiàng)目對(duì)頻率響應(yīng)能力進(jìn)行量化，驗(yàn)證了規(guī)模化電動(dòng)汽車放電提供動(dòng)態(tài)跟蹤和快速頻率升降響應(yīng)的能力。除此之外，國(guó)外試點(diǎn)工程對(duì)電池退化、對(duì)電能質(zhì)量的影響、通信協(xié)議兼容性等技術(shù)問題的研究也更為深入。

3）與可再生能源結(jié)合緊密。隨著分布式光伏等用戶側(cè)新能源發(fā)電滲透率不斷提高，電力系統(tǒng)的不確定性進(jìn)一步增強(qiáng)，電動(dòng)汽車作為靈活的儲(chǔ)荷資源，在新能源發(fā)電量較高時(shí)通過充電進(jìn)行及時(shí)消納，可以避免棄風(fēng)棄光問題的發(fā)生，在新能源發(fā)電量較低時(shí)，又可以通過V2G 向電網(wǎng)供給綠電，提高能源利用效率。國(guó)外新能源發(fā)電占比較高，VGI 示范項(xiàng)目中將臺(tái)區(qū)可再生能源出力和其他電力負(fù)荷進(jìn)行綜合優(yōu)化分析，制定同時(shí)滿足電動(dòng)汽車用戶需求和綠電消納的充放電計(jì)劃，達(dá)到源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)協(xié)調(diào)互補(bǔ)的效果。

4）用戶參與度高。用戶認(rèn)可是VGI技術(shù)大范圍推廣的前提，為此研究人員對(duì)電動(dòng)汽車的出行、泊車、充電行為進(jìn)行刻畫，從用戶職業(yè)、車型、電池容量等角度進(jìn)行特征分類，對(duì)不同類型的用戶進(jìn)行參與意愿調(diào)研，分析用戶需求、調(diào)節(jié)潛力和用戶對(duì)電池壽命衰減的顧慮，并據(jù)此選擇合適的示范用戶，精準(zhǔn)制定價(jià)格激勵(lì)機(jī)制以保證用戶的收益，進(jìn)一步激發(fā)普通電動(dòng)汽車車主對(duì)于交通碳減排等能源環(huán)境戰(zhàn)略目標(biāo)的認(rèn)可度。

4.2 國(guó)外VGI示范項(xiàng)目的局限性

1）硬件技術(shù)成熟度較低，推廣成本較高。國(guó)外VGI 示范項(xiàng)目起步較早，當(dāng)時(shí)市場(chǎng)化的雙向充放電樁和支持放電的電動(dòng)汽車都很少，且價(jià)格高昂，雙向充放電樁的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過普通充電樁成本。雖然雙向充放電技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)，但其性能還需進(jìn)一步檢驗(yàn)和提高，這也是很多國(guó)外示范項(xiàng)目關(guān)注充放電控制響應(yīng)特性的重要原因之一。Nissan、豐田等日系車企在車輛供應(yīng)商中占據(jù)了主導(dǎo)地位，除了丹麥Parker項(xiàng)目、美國(guó)INVENT項(xiàng)目之外的多數(shù)國(guó)外示范項(xiàng)目都沒有考慮不同電動(dòng)汽車車型對(duì)VGI 適應(yīng)性、穩(wěn)定性的影響。

2）試點(diǎn)車樁和電網(wǎng)規(guī)模較小，成果適應(yīng)性有待提高。在目前國(guó)外的VGI 示范項(xiàng)目中，真正參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)的項(xiàng)目主要在包含100 臺(tái)左右充放電樁的臺(tái)區(qū)／園區(qū)級(jí)電網(wǎng)進(jìn)行小規(guī)模驗(yàn)證，例如丹麥Parker項(xiàng)目調(diào)頻測(cè)試的電網(wǎng)范圍局限在東丹麥DK2 電網(wǎng)，參與的車樁數(shù)量只有50 臺(tái)，缺乏對(duì)大電網(wǎng)和跨城市／區(qū)域電網(wǎng)的互動(dòng)支撐驗(yàn)證分析，其技術(shù)性結(jié)論和成果的可推廣性仍存在一定的局限性。

4.3 國(guó)內(nèi)VGI試點(diǎn)項(xiàng)目的成效經(jīng)驗(yàn)

表3 總結(jié)了國(guó)內(nèi)近年來典型VGI 試點(diǎn)項(xiàng)目的成效經(jīng)驗(yàn)，具體分析如下。

表3 國(guó)內(nèi)VGI試點(diǎn)項(xiàng)目的特點(diǎn)分析Table 3 Characteristic analysis of domestic VGI pilot projects

1）電動(dòng)汽車提供調(diào)峰、調(diào)頻輔助服務(wù)的規(guī)模較大，成效較為顯著。國(guó)內(nèi)車樁基數(shù)大，可調(diào)資源總量豐富，通過聚合商的整合優(yōu)化能夠克服單車／單樁隨機(jī)性高、功率小的弱點(diǎn)，產(chǎn)生與工商業(yè)用戶相當(dāng)?shù)碾娋W(wǎng)服務(wù)效果。在安徽、山東等地組織的需求響應(yīng)試點(diǎn)中，電動(dòng)汽車的可調(diào)負(fù)荷規(guī)模都達(dá)到了兆瓦級(jí)別；參與華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)的充電樁超過2萬臺(tái)，在夜間負(fù)荷低谷調(diào)峰最困難的02:00—05:00時(shí)段，某典型單站的調(diào)峰能力最大可達(dá)到0.61 MW，提供了可觀的調(diào)峰電力［53］；參與華東電網(wǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)的單次試驗(yàn)中，系統(tǒng)頻率最低降至49.897 Hz，參與調(diào)頻的充電負(fù)荷規(guī)模超過1.4 MW，電動(dòng)汽車等可調(diào)負(fù)荷對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性起到了顯著的支撐作用。

2）居民小區(qū)充電、商業(yè)辦公區(qū)放電是具有較大推廣潛力的VGI示范應(yīng)用場(chǎng)景。在階梯電價(jià)的背景下，居民區(qū)私人充電樁的充電電價(jià)較低，商業(yè)辦公區(qū)公共充電站的充電電價(jià)較高，通過合理制定電動(dòng)汽車的充放電電價(jià)，車主能夠通過V2G 實(shí)現(xiàn)“零成本”出行（放電收益能抵消充電成本）。在不考慮放電對(duì)電池壽命衰減影響的基礎(chǔ)上，以北京市某公共充電站和某代表性車型為例，居民區(qū)的階梯電價(jià)為0.488 3 元／（kW·h），公共充電站的峰時(shí)段電價(jià)為1.644 9 元／（kW·h），在居民區(qū)充電、公共充電站放電的模式下，經(jīng)估算可得當(dāng)電動(dòng)汽車的日行駛里程小于135 km 時(shí)，可通過峰谷價(jià)差套利實(shí)現(xiàn)“零成本”出行。如果再考慮放電補(bǔ)貼收益，則“零成本”的實(shí)現(xiàn)更加容易。未來可以挖掘符合條件的車主先行示范推廣，提升這部分車主對(duì)V2G 的參與度和滿意度，以此進(jìn)一步帶動(dòng)社會(huì)公眾對(duì)V2G的認(rèn)可。

4.4 國(guó)內(nèi)VGI試點(diǎn)項(xiàng)目的局限性

現(xiàn)有國(guó)內(nèi)VGI試點(diǎn)項(xiàng)目已從不同的層面驗(yàn)證了有序充電和V2G 技術(shù)的可行性及價(jià)值，但仍具有明顯的局限性。

1）國(guó)內(nèi)VGI試點(diǎn)項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；虺B(tài)化的應(yīng)用場(chǎng)景主要集中于臺(tái)區(qū)有序充電、削峰填谷、參與調(diào)峰輔助服務(wù)等，參與調(diào)頻輔助服務(wù)和綠電交易的試點(diǎn)項(xiàng)目相對(duì)較少，且主要以試驗(yàn)驗(yàn)證為主。相關(guān)理論研究和國(guó)外示范項(xiàng)目驗(yàn)證了電動(dòng)汽車聚合資源參與電力系統(tǒng)調(diào)頻可達(dá)到秒級(jí)的響應(yīng)速率，且具有功率儲(chǔ)備裕度小、無調(diào)頻死區(qū)等優(yōu)點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)對(duì)于VGI 參與調(diào)頻輔助服務(wù)的嘗試起步較晚，推廣較慢，成熟度還有待進(jìn)一步提高。

2）國(guó)內(nèi)雙向充放電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)、車樁間通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)仍未出臺(tái)，目前的V2G 試點(diǎn)項(xiàng)目中車樁間只能采用私有通信協(xié)議的形式，試點(diǎn)項(xiàng)目開發(fā)部署的充放電設(shè)備無法與社會(huì)面的電動(dòng)汽車進(jìn)行充放電雙向通信，極大地阻礙了V2G 技術(shù)的推廣應(yīng)用。且現(xiàn)有試點(diǎn)項(xiàng)目的車樁定制通信協(xié)議大多無法實(shí)現(xiàn)充放電平滑轉(zhuǎn)換，必須重新進(jìn)行握手、絕緣檢測(cè)等流程，拉長(zhǎng)了充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間，限制了V2G 參與電網(wǎng)調(diào)頻等對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求高的輔助服務(wù)。

3）國(guó)內(nèi)VGI還存在市場(chǎng)機(jī)制不夠靈活和健全的問題，已有試點(diǎn)項(xiàng)目的收益模式大多停留在利用峰谷價(jià)差套利節(jié)省車主充電成本的初步階段，放電價(jià)格機(jī)制也較為粗放。一方面對(duì)車主的激勵(lì)不夠，導(dǎo)致其參與度不高；另一方面充放電價(jià)格無法動(dòng)態(tài)反映電力市場(chǎng)的供需情況，不利于推廣電動(dòng)汽車等負(fù)荷側(cè)靈活資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。

4）目前參與V2G 項(xiàng)目的車樁數(shù)量相對(duì)較少，很多項(xiàng)目中電動(dòng)汽車的放電電量直接被同一配電變壓器下的其他負(fù)荷消納，并沒有真正地并入電網(wǎng)。作為時(shí)空分布具有高隨機(jī)性的電源，規(guī)?；妱?dòng)汽車并網(wǎng)放電可能會(huì)造成配電網(wǎng)末端電壓越限，當(dāng)在同一并網(wǎng)點(diǎn)放電同時(shí)率較高時(shí)，可能對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)造成電流沖擊，且充放電樁內(nèi)含大量的電力電子設(shè)備，還可能給配電網(wǎng)帶來較嚴(yán)重的諧波污染。針對(duì)傳統(tǒng)充電樁的電能質(zhì)量問題，相關(guān)研究已經(jīng)給出了豐富的治理方案，如采用多脈波整流、有源濾波和無源濾波相結(jié)合的方法治理諧波污染［54-56］，或在制定能量?jī)?yōu)化策略時(shí)考慮電壓偏差等電能質(zhì)量指標(biāo)［57］等，但關(guān)于規(guī)模化電動(dòng)汽車并網(wǎng)放電給電網(wǎng)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)和防御策略的研究仍較欠缺。

4.5 發(fā)展建議

在汲取國(guó)外VGI 示范工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)新型電力系統(tǒng)和電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的背景，在新能源汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)迅速發(fā)展的趨勢(shì)下，針對(duì)我國(guó)VGI繼續(xù)發(fā)展和推廣應(yīng)用給出以下建議。

1）在充放電商業(yè)模式方面，隨著動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步和補(bǔ)貼政策的落地，車主的購(gòu)車成本會(huì)進(jìn)一步降低，應(yīng)研究并爭(zhēng)取更靈活的充放電電價(jià)機(jī)制，有效引導(dǎo)車主有序充電，達(dá)到削峰填谷的目的。具體可從以下方面實(shí)施：①綜合考慮電網(wǎng)、聚合商、車主多方利益，制定計(jì)及負(fù)荷方差、充電成本、出行滿意度、電網(wǎng)收益、電網(wǎng)安全的定價(jià)策略［58］；②針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和不同用戶對(duì)價(jià)格的敏感程度，制定個(gè)性化、針對(duì)性的定價(jià)方案［59-60］；③涉及放電時(shí)應(yīng)評(píng)估分析頻繁充放電對(duì)動(dòng)力電池衰減的影響，合理設(shè)置放電電價(jià)進(jìn)行補(bǔ)償，并加強(qiáng)對(duì)公眾的宣傳，減輕車主對(duì)電池?fù)p耗的擔(dān)憂。

2）在動(dòng)力電池壽命損耗方面，準(zhǔn)確地刻畫V2G對(duì)電池衰減的影響是制定合理補(bǔ)償機(jī)制、提高后續(xù)示范項(xiàng)目用戶參與度的關(guān)鍵。目前相關(guān)的模型主要是將電池壽命衰減具體表示為關(guān)于溫度、放電深度、SOC、循環(huán)次數(shù)的函數(shù)，在此基礎(chǔ)上，可在以下方面進(jìn)行改進(jìn)：①可以在電動(dòng)汽車充放電能量?jī)?yōu)化策略中，將放電深度、SOC 區(qū)間作為約束條件，以避免電池過度放電導(dǎo)致的壽命快速衰減［61］；②可以將電池壽命衰減率折算為車主參與V2G 的成本，并將其計(jì)入以車主或聚合商利潤(rùn)最大化為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化策略中，這相當(dāng)于對(duì)車主進(jìn)行了補(bǔ)償［62-63］；③可以和廠商協(xié)調(diào)，在原有電池質(zhì)保期的基礎(chǔ)上，為參與V2G的電動(dòng)汽車增加額外的質(zhì)保壽命，以減輕用戶的顧慮。

3）在電力市場(chǎng)交易機(jī)制方面，應(yīng)積極推動(dòng)出臺(tái)電動(dòng)汽車充放電資源聚合參與電網(wǎng)需求響應(yīng)、輔助服務(wù)和臺(tái)區(qū)有序充電的市場(chǎng)交易政策，進(jìn)一步細(xì)化電動(dòng)汽車聚合商的責(zé)任、參與形式、參與門檻和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。從鼓勵(lì)電動(dòng)汽車等負(fù)荷側(cè)靈活可調(diào)資源參與電網(wǎng)需求響應(yīng)和輔助服務(wù)市場(chǎng)的角度出發(fā)：調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)應(yīng)逐步提高聚合商或虛擬電廠參與調(diào)峰的補(bǔ)償價(jià)格上限，建立其與發(fā)電等其他市場(chǎng)主體的競(jìng)爭(zhēng)報(bào)價(jià)機(jī)制，提高電動(dòng)汽車提供輔助服務(wù)的收益；調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)首先應(yīng)逐步放開參與主體限制，允許電動(dòng)汽車以聚合商的形式參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，并優(yōu)化調(diào)頻效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，強(qiáng)調(diào)響應(yīng)時(shí)間等能夠體現(xiàn)電動(dòng)汽車等負(fù)荷側(cè)資源優(yōu)勢(shì)的指標(biāo)，提高電動(dòng)汽車聚合商的競(jìng)爭(zhēng)力和調(diào)用次序［64］，以此來激發(fā)各類電動(dòng)汽車用戶參與VGI 業(yè)務(wù)的意愿，通過試點(diǎn)示范逐步完善多方互利共贏的市場(chǎng)機(jī)制。

4）在VGI優(yōu)化控制策略方面：①建立車-樁-路-網(wǎng)信息互聯(lián)互通機(jī)制，融合大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、移動(dòng)互聯(lián)等新技術(shù)，細(xì)化計(jì)算電動(dòng)汽車的出行特征、充電行為等，精準(zhǔn)刻畫各類電動(dòng)汽車用戶、充電站的畫像，為負(fù)荷聚合商提供更為精確的充放電調(diào)節(jié)潛力預(yù)測(cè)，為電動(dòng)汽車集群參與電網(wǎng)需求響應(yīng)、輔助服務(wù)提供支撐；②擴(kuò)大試點(diǎn)項(xiàng)目的規(guī)模，基于車-樁-網(wǎng)全鏈條監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析大規(guī)模電動(dòng)汽車充放電參與源網(wǎng)荷儲(chǔ)綜合優(yōu)化調(diào)控給新型電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的影響，研究相應(yīng)的配電網(wǎng)潮流優(yōu)化、電能質(zhì)量治理和安全保護(hù)措施，助力交通網(wǎng)與能源網(wǎng)的深度、安全融合互通。

5 結(jié)論

在能源互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的背景下，電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的雙向智能互動(dòng)技術(shù)已成為新趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開展了一系列涵蓋V1G 和V2G 的VGI 試點(diǎn)項(xiàng)目。本文首先選取了近10 年來國(guó)外的典型VGI 示范工程，對(duì)其主要技術(shù)路線和示范成效進(jìn)行了分析；然后，從有序充電、車網(wǎng)雙向互動(dòng)、參與需求響應(yīng)、參與電網(wǎng)輔助服務(wù)市場(chǎng)4 個(gè)角度對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)的VGI 試點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上，分別總結(jié)了國(guó)內(nèi)、國(guó)外VGI 示范工程可借鑒的經(jīng)驗(yàn)和目前存在的局限性，并結(jié)合我國(guó)新能源汽車和智能電網(wǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀，給出了VGI 未來發(fā)展的建議。未來需要電網(wǎng)公司、聚合運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造企業(yè)、車企和用戶共同努力，推動(dòng)形成更加靈活的電力市場(chǎng)機(jī)制，研究滿足多方主體需求的充放電調(diào)控策略，開發(fā)高性價(jià)比的軟硬件產(chǎn)品，提高動(dòng)力電池充放電循環(huán)壽命和安全性，制定用戶利好的價(jià)格激勵(lì)機(jī)制，為電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向智能互動(dòng)的規(guī)?；茝V應(yīng)用提供支撐。

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