未来电动新能源汽车_新能源理念汽车

相比传统燃油内燃机汽车，电动汽车有与生俱来的能源互联网基因。

不同于传统燃油内燃机汽车，电动汽车可通过车载电脑控制电压，直接微调每个车轮角度及转速，此时决定车辆操控性能的不再是传动系统、变速器和差速器，而是处理器速度和内存容量。电子设备比单纯机械设备有更快速的反应和更佳的稳定性，电动汽车对电子设备也更具亲和力。虽然近年来诸如电子控制单元（ECU）、电子循迹稳定（ESP）等技术正在成为传统燃油汽车的标配技术，但基于燃油发动机的动力及驱动系统终究是汽车进一步智能化的根本制约。在车辆与电网衔接方面，智能充电设施的普及将帮助实现交通用能信息的数字化和充电负荷的可观可控。目前基于CAN（控制器局域网络）总线的电动汽车充电接口通信协议已开放电池充放电相关的信息，充电服务商、售电企业和集成服务商等运营主体可作为大电网与个体车辆之间的媒介，轻松实现电网与车辆充/放电信息互联，并衍生出电池监测、有序充电、需求响应和双向互动等附加服务，从而真正释放电动汽车在能源互联网中的应用潜力，而该潜力又取决于电动汽车规模、应用价值及商业模式等因素。

我国电动汽车规模

受激励政策驱动，近年来我国电动汽车增速迅猛，电动汽车数量的快速提升奠定了其在能源物联网的体量规模。2014年我国新能源汽车产销量分别为7.85万辆和7.48万辆，是仅次于美国的全球第二大新能源汽车消费市场。2015年新能源汽车产销量保持快速增长趋势，1~11月新能源汽车产量达到27.9万辆，远远超过美国增速，成为全球最大新能源汽车市场。

大规模电动汽车将成为现代电力系统重要的需求响应及分布式储能资源。电动汽车与燃油汽车类似，平均每辆车每天运行时间2～4小时，其余20～22小时可接入电网进行充放电。按全国人口13.5亿为计，假设千人汽车保有量为30%，按电动汽车渗透率75%计算，全国电动汽车数量规模可达到3亿辆，若单车平均充放电功率为7千瓦，动力电池容量为84千瓦时，则车网互动（V2G）所能提供的理论充放电调节容量为21亿千瓦和252亿千瓦时，分别为目前全国发电装机容量的1.5倍和抽水蓄能储能容量的96倍。特别是在集成运营模式下，运营商可充分优化车辆的接入电网和充放电时序，最大限度发挥电动汽车储能潜力。相比传统灵活发电技术（如单循环燃气轮机发电启动到满负荷需10分钟以上），动力电池调节速度快，响应时间毫秒级，远高于其他灵活电源。同时，动力电池调节精度高，充放电几乎完全贴合调度指令，可高质量地完成电网调度指令。

电动汽车与可再生能源

凭借能源互联网，电动汽车与可再生能源电力一起构建清洁高效的电力系统。当前全球能源体系正经历着清洁低碳化变革。到2014年底，全球风电、光伏发电装机已经分别达到3.7亿千瓦和1.77亿千瓦。一些国家已有超过20%的电力需求来自风能和太阳能，局部地区部分时段风电和太阳能发电出力甚至超过电力系统负荷的50%5。到2015年底，我国风电、光伏发电装机容量已位居全球第一，成为全球可再生能源发电规模最大的国家。随着电力系统中可再生能源发电比重不断增加，电力系统灵活性资源的应用价值快速提升，大规模可再生能源发电与不确定的用电负荷一起，为电力系统灵活性资源的发展提供了巨大空间。

虽然化石能源发电具备一定的调节能力，但快速、频繁地调整化石能源发电出力将显著增加其运行能耗及成本。为满足常规发电机组运行工况的需要，电网往往通过事先制定固定发用电计划对调度运行和用电负荷进行管理。在发电侧，随着风电、光伏等波动性可再生能源发电规模不断提高，调度机构越来越难以通过制定固定的发电计划和调度指令对发电侧进行管控。在需求侧，固定的用电计划也限制了各类需求响应资源参与电力系统灵活性调节的空间。特别是随着分布式电源、微电网、电动汽车等新型用电技术和用电模式的引入，需求侧用电负荷的不确定性也在逐渐上升。正是电力系统发电侧和需求侧越来越多的波动性和不确定性因素，为电动汽车融入能源互联网提供了前所未有的机遇。

从电力系统灵活性的角度来看，一方面，电动汽车会作为电力系统的一种新型负荷品种，其充电行为在随机性和间歇性中又带有一定的规律性，特别是当大量电动汽车有序充电时，将改善电网负荷特性；另一方面，电动汽车被视为分布式储能设施，可与分布式能源、可再生能源等结合形成微网系统，也可应用于需求响应，根据系统灵活性调节需求进行实时充放电变化。电动汽车普及后的调控规模非常可观，结合先进电力电子通信控制技术、合理的充放电设施布局及引导性的电价政策，电动汽车在提高电力系统运行的可靠性和灵活性方面具有巨大应用潜力。

虽然风电、光伏等可再生能源发电出力随着四季变化呈现规律性波动，但系统调峰的需求基本处在电动汽车早高峰出行之前和晚高峰出行之后，即电动汽车并网与电力系统调峰在时间分布上存在天然互补性。电动汽车与可再生能源协同发展不仅可以帮助电动汽车实现全生命周期零排放，还可提升可再生能源并网规模，从而形成两者的良性互动。

然而，由于电动汽车具有资源分散和不规则的特点，且其不规则体现在电量和容量两个维度，因而电动汽车分散无序地接入电网难以形成有效的灵活调节效果。对大量分散的需求侧资源的整合将大幅提升其可预测性和可控性，从而提升需求侧调节资源在电力系统中的整体应用价值。因此，通过能源互联网平台对分散的电动汽车和储能设施进行系统化集成势在必行。能源互联网切入点

随着我国电力现货市场的建立和售电市场的形成，分散电动汽车的充电服务日益呈现互联网业态。作为分散的C端用户，电动汽车可帮助车辆用户实现用户分时电价管理、容量电费管理、提升供电可靠性和供电质量等电力终端服务价值；而凭借车联网等移动互联技术，系统集成的电动汽车电力需求响应又参与上游现货市场交易和调频、备用等辅助服务现货市场交易，并孕育新的能源互联网商业模式。在电力系统发输配用各环节中，在用电侧互联网技术渗透最为彻底，电动汽车负荷集成商可通过充电信息大数据整合和电力需求响应机制，充分利用电动汽车的充放电资源，并根据其灵活调节资源特点和市场价格变化，在上下游市场间进行自由选择和切换，以实现用户侧灵活调节资源应用价值的最大化。

美国落基山研究所（RMI）就对储能技术在系统侧、配电侧和用户侧并网的价值进行过对比。研究发现，储能在用户侧并网除了能够帮助用户实现分时电价管理、降低容量电费、提高供电可靠性和供电质量外，还保留了其通过电力需求响应，参与上游批发电力市场交易（现货市场电价套利、系统调频、系统备用等）的可能性。反之，虽然在输配电线路畅通的情况下，系统侧和配电侧储能理论上对电力系统也可起到相似作用，但其产生的成本和收益却难以在价值提供者和受益者之间进行合理分配，因此也难以形成清晰的商业模式。

国外已在电动汽车需求响应方面做出尝试。例如，美国加州圣地亚哥煤气和电力公司（SDG&E）。根据日前各时段的负荷预测，提前一天为各个时间段设定电力可变费率，参与计划的电动汽车驾驶者可以通过手机应用程序获知第二天电费情况，并允许SDG&E通过软件远程调整电动汽车充电负荷与时间，从而实现需求响应下的错峰充电。而PJM电网更是通过降低调频、旋转备用、日前备用等辅助服务品种的最小容量准入门槛，将电动汽车充电负荷纳入居民需求响应资源，进而帮助电动汽车用户通过聚合集成参与现货电力市场交易。通过示范运营PJM发现，分散的电动汽车可以提供与大型电站相同甚至质量更高的电力系统调节服务。随着电动汽车市场的快速普及，电动汽车将成为电力系统最重要的负荷侧调节资源。

作为分散的负荷侧储能设施，电动汽车完全可作为实现能源互联网的切入点。

第一， 电动汽车是电力市场的新生消费，电动汽车的大规模接入为电网企业带来了大量新增电力需求，提升了电网对需求响应的接受度。

第二， 除了电量消费外，电动汽车充放电过程包括了快速充电、电池更换、基础设施建设及维护等额外价值，充放电服务因此有望成为引入售电侧价格竞争的契机。

第三， 充电数据监控及计量装置已整合在电动汽车车体内部，用户可通过车载电脑安排充放电计划，车载通信系统也完全满足充放电信息的监控、计量和交易，降低了需求响应通信、计量等基础设施投入成本。

第四， 随着低碳交通等概念的兴起，车辆租赁、车辆共享等新生商业模式不断涌现，电动汽车集成运营商可成为售电市场中的竞争实体。

第五， 电动汽车集成运营商的引入，将整合终端用户、电力零售商、配电网等不同市场参与者的角色，规避了各利益相关方之间复杂的利益分配机制设计问题。

最后，电动汽车运行成本远低于燃油成本，电动汽车充放电服务价格仍有较大上升区间（直至燃油价格），为需求侧市场提供了广阔的竞价空间。

而在车辆方面，技术的不断进步也为车-网之间互联互动提供了保障。例如比亚迪等电动汽车制造商已经推出了具备放电功能的电动车型，凭借新型功率控制单元（PCU）及电机控制器集成化技术，车辆动力电池具备了交流电输出的能力，大幅提升了电动汽车进行需求响应的应用潜力。

除需求响应服务外，集成运营商还能够更有效地回收退役的电动汽车动力电池和用户侧储能电池，以实现电池的梯次利用和电池原材料资源的再生循环。例如德国宝马公司就与博世集团合作，将从Mini-E电动汽车退役的电池拆解重组后服务于Vattenfall电网储能；戴姆勒公司也专门成立电池生产企业ACCUMOTIVE，并与储能运营商、资源再生企业合作形成完整的动力电池生产-使用-储能-回收-生产闭合产业链，其规划的13兆瓦时退役电池储能电站也是目前全球最大的退役电池储能项目。

政策建议

按照现行我国电力市场机制，分散的电动汽车无法直接参与电力现货市场交易，而现有的用户侧分时电价管理和容量电费管理等应用无法充分反映电动汽车及储能的灵活性价值。因此，建议在推进电力体制改革的过程中，充分考虑负荷侧电动汽车的充放电调节潜力，适当降低分散的灵活性调节资源参与电量及辅助服务现货市场的准入标准（如最小装机规模）。在电力辅助服务方面，建议进一步细化辅助服务市场设计，其定价机制应充分反映灵活性资源的服务质量及调节效果（如响应速度、调节精度等），从而建立公平竞争的市场交易规则，提升电动汽车的市场竞争力，引导售电商和需求响应提供商采纳新技术，建立电动汽车融入能源互联网的市场机制。

由于我国正处在电力市场化过渡阶段，建议可先将电动汽车充电服务商购电价格纳入分时电价管理，并把诸如充电时间管理、充电导航、充电状态查询及充电预约等服务纳入充电服务费定价机制，从而鼓励电动汽车充电服务商加强充电信息数据整合及充电负荷管控的能力。电动汽车退役的动力电池在未来能源互联网及储能中将起到日益重要的作用。若实现退役电池在电力系统储能领域的梯次利用，则其未来储能容量将高于届时在运电动汽车自身的充放电调节能力。因此，建议在动力电池梯次利用领域尽早布局，尽快建立动力电池回收、拆解、重组等相关标准体系，并在动力电池回收及梯次利用技术研发及企业运营方面给予政策扶持。（中国电力企业管理，原标题为：电动汽车与能源互联网的融合发展）

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