電動(dòng)汽車智能充電—?jiǎng)?chuàng)新展望

　　政策摘要

　　電動(dòng)汽車（EVs）的出現(xiàn)有望改變世界向可持續(xù)能源特別是可再生能源發(fā)電的轉(zhuǎn)變。這有幾個(gè)原因。最值得注意的是，隨著交通運(yùn)輸業(yè)的轉(zhuǎn)型，電動(dòng)汽車為在整體發(fā)電結(jié)構(gòu)中引入更高比例的可再生能源提供了一個(gè)切實(shí)可行的機(jī)會(huì)。

　　電動(dòng)汽車充電會(huì)產(chǎn)生大量額外的電力需求。這可以通過(guò)可再生能源來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括太陽(yáng)能和風(fēng)能。這些發(fā)展提供了一個(gè)誘人的前景—尤其是對(duì)城市而言—在降低交通碳排放的同時(shí)，還能減少空氣和噪音污染，降低對(duì)燃料進(jìn)口的依賴，并采用新的城市交通方式。

　　可再生能源發(fā)電成本的穩(wěn)步下降，使電力成為一個(gè)有吸引力的低成本能源，為交通運(yùn)輸部門提供燃料。擴(kuò)大電動(dòng)汽車的部署也代表著電力系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)機(jī)會(huì)，有可能增加電力系統(tǒng)亟需的靈活性，并支持整合高比例的可再生能源。

　　從電力系統(tǒng)的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車之所以是一項(xiàng)獨(dú)特的創(chuàng)新，是因?yàn)樗鼈儾皇菫殡娏Σ块T開發(fā)的，也不是電網(wǎng)靈活性的主要解決方案。相反，它們的主要目的是滿足移動(dòng)需求。因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的最佳使用，需要仔細(xì)研究哪些用例最適合這兩個(gè)部門。最理想的情況是，可再生能源驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車可以為電網(wǎng)帶來(lái)廣泛的好處，而不會(huì)對(duì)運(yùn)輸功能產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　包括電動(dòng)汽車在內(nèi)的汽車通常95%的壽命周期是在停車場(chǎng)上的。這些空閑期，再加上電池的存儲(chǔ)容量，可以使電動(dòng)汽車成為電力系統(tǒng)一個(gè)有吸引力的靈活性解決方案。每輛電動(dòng)汽車都可以有效地成為一個(gè)微型并網(wǎng)存儲(chǔ)單元，有潛力為系統(tǒng)提供廣泛的服務(wù)。然而，與此同時(shí)，不受控制的充電可能會(huì)增加電網(wǎng)的峰值壓力，迫使配電網(wǎng)進(jìn)行升級(jí)。

　　電動(dòng)汽車智能充電的新興創(chuàng)新不僅跨越了技術(shù)領(lǐng)域，還跨越了商業(yè)模式和監(jiān)管框架（IRENA， 2019a）。這對(duì)于整合可再生能源，同時(shí)避免電網(wǎng)擁堵至關(guān)重要。此外，這一創(chuàng)新展望還討論了預(yù)期的移動(dòng)中斷可能帶來(lái)的影響，包括“移動(dòng)即服務(wù)”（mobile-as-a-service），以及未來(lái)二、三十年全自動(dòng)汽車的廣泛普及。

　　這一創(chuàng)新展望調(diào)查了間歇性可再生能源（VRE）——太陽(yáng)能光伏（PV）和風(fēng)能——與電動(dòng)汽車之間的互補(bǔ)潛力。它考慮了直到本世紀(jì)中葉，如何通過(guò)智能充電開發(fā)這種潛力。

　　利用電動(dòng)汽車與太陽(yáng)能和風(fēng)能之間的協(xié)同效應(yīng)

　　根據(jù)德國(guó)太陽(yáng)能和氫研究中心（ZSW）數(shù)據(jù)，到2019年初，全球道路上共有560萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。中國(guó)和美國(guó)是最大的市場(chǎng)，分別擁有260萬(wàn)輛和110萬(wàn)輛電動(dòng)汽車。如果2040年以后銷售的大部分乘用車是電動(dòng)的，那么到2050年將有超過(guò)10億輛電動(dòng)汽車上路（見(jiàn)圖S1）。國(guó)際可再生能源署分析表明，未來(lái)電動(dòng)汽車的電池容量可能會(huì)超過(guò)固定電池容量。到2050年，大約14TWh的電動(dòng)汽車電池將提供電網(wǎng)服務(wù)，較9TWh的固定電池而言（IRENA，2019b）。

　　電動(dòng)汽車可以創(chuàng)造巨大的電力存儲(chǔ)能力。然而，最優(yōu)的充電模式將取決于精確的能量組合。與風(fēng)力發(fā)電占主導(dǎo)地位的系統(tǒng)相比，太陽(yáng)能發(fā)電占很大比例的系統(tǒng)的電動(dòng)汽車集成有所不同。如果電動(dòng)汽車從現(xiàn)在開始投入使用，通過(guò)智能充電方式將電動(dòng)汽車作為一種靈活的資源，將減少對(duì)靈活但碳密集的化石燃料發(fā)電廠的投資，以平衡可再生能源的需求。

　　智能充電是指使電動(dòng)汽車的充電周期適應(yīng)電力系統(tǒng)的條件和車輛用戶的需求。這有助于在滿足移動(dòng)需求的同時(shí)集成電動(dòng)汽車。

　　智能充電允許對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行一定程度的控制。它包括不同的定價(jià)和技術(shù)收費(fèi)選項(xiàng)。最簡(jiǎn)單的激勵(lì)形式—使用時(shí)間定價(jià)—鼓勵(lì)消費(fèi)者將充電時(shí)間從高峰推遲到非高峰。更先進(jìn)的智能充電方式，如直接控制機(jī)制，將是必要的，是在更高滲透水平下的長(zhǎng)期解決方案，并提供接近實(shí)時(shí)的平衡和輔助服務(wù)。這種充電方式主要有V1G、V2G、V2H、V2B（見(jiàn)縮寫），如圖S2所示。

　　每種類型的方法都提供了不同的選項(xiàng)，以提高電力系統(tǒng)的靈活性，并支持VRE的集成，主要是風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏。圖S3總結(jié)了當(dāng)今智能充電方法與電力系統(tǒng)靈活性之間的關(guān)系。這表明，更先進(jìn)的智能充電方式可能會(huì)在系統(tǒng)中釋放出更大的靈活性。

圖S1：2010~2050年電動(dòng)汽車部署的增長(zhǎng)情況與巴黎協(xié)議一致 來(lái)源：IRENA，2019b.

圖S2：智能充電的高級(jí)形式

圖S3：智能充電使電動(dòng)汽車更具靈活性

　　電動(dòng)汽車智能充電提供的靈活性服務(wù)

　　智能充電可以在電網(wǎng)系統(tǒng)和本地層面提供靈活性服務(wù)（參見(jiàn)圖S4）。在系統(tǒng)層面，智能充電可以促進(jìn)整個(gè)電力市場(chǎng)的平衡。通過(guò)V1G，可以控制電動(dòng)汽車的充電模式，通過(guò)調(diào)整充電水平來(lái)削峰填谷，支持電網(wǎng)的實(shí)時(shí)平衡。使用V2G，通過(guò)向電網(wǎng)回注電力，電動(dòng)汽車還可以為輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商提供輔助服務(wù)。智能充電可以幫助配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商管理?yè)矶?，幫助客戶管理他們的能源消耗，提高他們的可再生能源消耗率?/p>

　　丹麥的Parker項(xiàng)目是V2G項(xiàng)目的一個(gè)例子，該項(xiàng)目使用智能充電技術(shù)，依靠汽車和電力行業(yè)之間的合作來(lái)展示電動(dòng)汽車支持和平衡基于可再生能源的電力系統(tǒng)的能力。Enel、Nuvve和Insero等電網(wǎng)集成專家，以及汽車制造商日產(chǎn)、三菱和PSA Groupe已經(jīng)證明，來(lái)自不同汽車品牌的使用先進(jìn)智能充電的車輛，通過(guò)V2G技術(shù)提供頻率和電壓控制等服務(wù)，有助于支持電網(wǎng)（Bach Andersen，2019）。

圖S4：電動(dòng)汽車靈活性服務(wù)的潛在范圍

　　電動(dòng)汽車充電對(duì)城市電力系統(tǒng)的影響

　　電動(dòng)汽車充電形成了整體的能源需求格局，影響著城市電網(wǎng)發(fā)展的最佳選擇。

　　能源消耗和高峰需求

　　幾項(xiàng)研究表明，電動(dòng)汽車充電失控只會(huì)導(dǎo)致電力生產(chǎn)和消費(fèi)的輕微增長(zhǎng)（Eurelectric， 2015; BoA/ML， 2018a; Schucht， 2017）。然而，對(duì)高峰需求的影響可能要大得多。假設(shè)英國(guó)到2035年將擁有1000萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，在充電不受控制的情況下，夜間高峰需求將增加3GW，但如果采取智能充電的話，則僅增加0.5 GW （AER，2018）。圖S3中還有其他類似的例子。

　　電力基礎(chǔ)設(shè)施

　　如果到2030年，超過(guò)1.6億輛電動(dòng)汽車進(jìn)入電力系統(tǒng)（IRENA， 2018），并且大量集中在某些地理區(qū)域，充電不受控制，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)將受到擁堵的影響。為了避免這種情況，需要加強(qiáng)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)。通過(guò)智能充電，這些投資基本上可以避免。在低壓配電網(wǎng)中，智能充電往往與慢速充電相結(jié)合。例如，德國(guó)漢堡當(dāng)?shù)氐呐潆娤到y(tǒng)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行了一項(xiàng)分析，得出的結(jié)論是，9%的電動(dòng)汽車份額將導(dǎo)致該市配電網(wǎng)15%的饋線出現(xiàn)瓶頸。為了避免這種情況，采用了智能充電解決方案，目前配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商正在安裝控制單元來(lái)監(jiān)控充電站負(fù)荷（Pfarrherr， 2018）。

　　智能充電降低了與加強(qiáng)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)相關(guān)的成本。與不受控制的充電不同，它減少了同時(shí)性，降低了需求高峰。

　　慢速充電器—通常高達(dá)22千瓦（kW）—主要用于家庭和辦公室充電。由于充電速度較慢，電動(dòng)汽車電池與電網(wǎng)連接的時(shí)間更長(zhǎng)，增加了為電力系統(tǒng)提供靈活服務(wù)的可能性。

　　快速充電器—通常為50千瓦及以上—很可能用于直流（DC）系統(tǒng)，通常在高速公路沿線使用，盡管一些城市也將其用于街道充電（如巴黎的Belib）。

　　超高速充電器—超過(guò)150千瓦—將很快問(wèn)世，幫助克服客戶對(duì)電動(dòng)汽車的焦慮，并作為家庭和辦公室慢充電的重要補(bǔ)充。

　　快速和超高速充電不會(huì)讓電池與系統(tǒng)連接足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)提供靈活性?？焖俪潆妼?duì)電網(wǎng)的影響需要通過(guò)在對(duì)當(dāng)?shù)馗叻逍枨蠛蛽矶掠绊戄^小的地區(qū)設(shè)置充電站來(lái)緩解。此外，將快速充電的基礎(chǔ)設(shè)施與本地安裝的可再生能源電站（VRE）和固定式儲(chǔ)能裝置相結(jié)合，可以通過(guò)緩沖提高充電站相對(duì)于電網(wǎng)的靈活性。至少在選定的應(yīng)用（如公交車）或世界某些地區(qū)（如中國(guó)），電池交換可能會(huì)變得更加重要。有效地“將電池與車輪脫鉤”可能為電網(wǎng)帶來(lái)更多的機(jī)遇。交通運(yùn)輸和可再生能源創(chuàng)新的結(jié)合也將降低用戶的用能成本。

　　智能充電降低了與快速和超高速充電相關(guān)的成本，這是移動(dòng)領(lǐng)域的重點(diǎn)。然而，慢速充電最適合于“智能”方法，它可以提高系統(tǒng)的靈活性。但是，電池交換、帶緩沖儲(chǔ)能的充電站和電動(dòng)汽車夜間充電等解決方案可以幫助避免快速和超高速充電帶來(lái)的高峰需求壓力。加強(qiáng)地方電網(wǎng)。與不受控制的充電不同，它降低了同時(shí)性，并降低了需求峰值。

表S1：不同類型充電的影響

　　電動(dòng)汽車智能充電對(duì)VRE集成的影響

　　在這項(xiàng)分析中，我們進(jìn)行了一項(xiàng)建模工作，以研究智能充電對(duì)電力系統(tǒng)的友好性，無(wú)論是短期的系統(tǒng)運(yùn)作，還是長(zhǎng)期的系統(tǒng)擴(kuò)展。這項(xiàng)研究的結(jié)果旨在說(shuō)明智能充電在電力系統(tǒng)中的好處有多大，而準(zhǔn)確的數(shù)字不應(yīng)該被認(rèn)為是普遍有效的。智能充電的影響取決于各個(gè)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和智能充電的實(shí)施。

　　短期影響

　　短期運(yùn)行分析，評(píng)估了不同的車輛電網(wǎng)集成策略在高太陽(yáng)輻射的孤立系統(tǒng)中的影響，明確顯示了智能充電與非控制充電的優(yōu)勢(shì)。如圖S5所示，單向智能充電（V1G）和雙向智能充電（V2G）的實(shí)現(xiàn)將逐步減少到零。因此，系統(tǒng)中的二氧化碳（CO2）排放量有所減少，這是由于太陽(yáng)能發(fā)電所占比例的增加，以覆蓋負(fù)荷。由于在一天內(nèi)擴(kuò)展了充電，V1G和V2G的峰值負(fù)載都減少了。平均發(fā)電成本可能會(huì)下降。

圖S5：電動(dòng)汽車充電的短期影響

　　長(zhǎng)期影響

　　長(zhǎng)期分析認(rèn)為，根據(jù)批發(fā)電價(jià)，以最佳容量組合進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容，并投資新資產(chǎn)以滿足2030年的需求。研究了太陽(yáng)能和風(fēng)能兩種孤立系統(tǒng)。分析顯示，可再生能源投資增加，因此可再生能源產(chǎn)量增加，尤其是V2G太陽(yáng)能發(fā)電。

　　智能充電為太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)提供了比風(fēng)能更大的好處，因?yàn)樘?yáng)能發(fā)電的可預(yù)測(cè)性更強(qiáng)。風(fēng)能占比高的系統(tǒng)可能已經(jīng)顯示出電力生產(chǎn)和電動(dòng)汽車充電之間的相關(guān)性，即使充電是不受控制的。

　　除了辦公室充電和部分白天的公共充電外，太陽(yáng)能光伏發(fā)電功率曲線通常與不受控制的電動(dòng)汽車充電不匹配。因此，智能充電對(duì)可再生能源容量的影響可能會(huì)因太陽(yáng)能而帶來(lái)巨大的增量效益，主要是使用價(jià)格合理的電池，這些電池可以儲(chǔ)存白天沒(méi)有消耗的多余可再生能源，然后在晚些時(shí)候再分配這些電力。對(duì)于風(fēng)能，即使是不受控制的電動(dòng)汽車充電，風(fēng)力發(fā)電出力曲線和電動(dòng)汽車充電負(fù)荷曲線也可能已經(jīng)存在高度匹配，因?yàn)轱L(fēng)力發(fā)電可能發(fā)生在夜間，這是電動(dòng)汽車充電的常用時(shí)間。因此，年峰值負(fù)荷的減少與短期分析相似。在該系統(tǒng)中增加太陽(yáng)能或風(fēng)能可以大幅減少二氧化碳排放。圖S6說(shuō)明了分析的結(jié)果。

圖S6：電動(dòng)汽車充電的長(zhǎng)期影響

　　智能充電削減了峰值負(fù)荷，減少了限電，并允許更高比例的低成本光伏電力。這有助于取代更昂貴的發(fā)電和降低電價(jià)。

　　在太陽(yáng)能和風(fēng)能智能充電案例中，可再生能源在系統(tǒng)中所占份額的不斷增長(zhǎng)，推動(dòng)了二氧化碳排放量的下降。短期邊際成本的下降在很大程度上也與可再生能源所占份額的上升有關(guān)。當(dāng)對(duì)V1G或V2G進(jìn)行建模時(shí)，可以觀察到限電的高度變化。

　　IRENA的創(chuàng)新展望與類似研究的結(jié)果一致，這些研究著眼于VRE集成對(duì)智能充電的影響。其他研究已經(jīng)確定智能充電對(duì)系統(tǒng)峰值負(fù)荷降低和相關(guān)二氧化碳排放的有益影響（Chen and Wu， 2018; RMI， 2016; Taljegard， 2017）和可再生能源限電緩解（McKenzieet al.， 2016）。這些在圖S7中進(jìn)行了總結(jié)。

圖S7：電動(dòng)汽車智能充電對(duì)電網(wǎng)的影響

　　移動(dòng)即服務(wù)與基于電動(dòng)汽車的靈活性不太兼容

　　汽車共享和拼車已經(jīng)改變了消費(fèi)者的習(xí)慣。隨著數(shù)字化的發(fā)展，人們將逐步從擁有汽車轉(zhuǎn)向共享移動(dòng)和移動(dòng)即服務(wù)（MaaS）。預(yù)計(jì)到2040年左右，全自動(dòng)汽車將在城市環(huán)境中大規(guī)模投放，這將進(jìn)一步推動(dòng)這一趨勢(shì)。這些汽車大部分將是電動(dòng)的。

　　這種變化在城市中最為顯著，預(yù)計(jì)到2030年，城市人口將占世界人口的60%，到2050年將占世界人口的70~80%。這種影響的程度將取決于經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口密度。最終，MaaS的普及和自動(dòng)駕駛可能會(huì)減緩人口密集城市電動(dòng)汽車輕型汽車的銷售（兩輪車的銷售可能受影響較?。?。與此同時(shí)，電動(dòng)汽車的行駛里程將會(huì)增加，夜間的非高峰運(yùn)輸將會(huì)繼續(xù)發(fā)生。

　　因此，系統(tǒng)的凈可用靈活性可能會(huì)降低，特別是在白天，以平衡太陽(yáng)能。每輛車每天行駛的距離增加意味著停車時(shí)間減少，也就是說(shuō)，電網(wǎng)服務(wù)的電池容量減少。對(duì)于電動(dòng)汽車靈活性的可用性的影響—與基于個(gè)人電動(dòng)汽車所有權(quán)的運(yùn)輸系統(tǒng)相比，未來(lái)基于共享自動(dòng)駕駛汽車的系統(tǒng)可能會(huì)降低這種靈活性—需要進(jìn)行詳細(xì)研究。然而，與此同時(shí)，基于電動(dòng)汽車的智能充電可能是擴(kuò)大可變可再生能源規(guī)模的一個(gè)關(guān)鍵因素。

　　MaaS可能不利于VRE的集成，因?yàn)檫B接到電網(wǎng)的電動(dòng)汽車電池更少。隨著主要的移動(dòng)部門中斷，電動(dòng)汽車可能無(wú)法提供足夠的電網(wǎng)靈活性。

　　電動(dòng)汽車智能充電展望2050

　　圖S8總結(jié)了電動(dòng)汽車通過(guò)智能充電為電網(wǎng)提供靈活性的演變過(guò)程。到2030年，如果雄心勃勃的政治目標(biāo)和智能充電能力的可用性能夠促進(jìn)電動(dòng)汽車的市場(chǎng)接納，電動(dòng)汽車的靈活性可能會(huì)顯著提高。2030年至2050年間，將有200千瓦時(shí)（kWh）電池、行駛里程可達(dá)1000公里的汽車上路。然而，它們的部署規(guī)模將取決于這些電池的重量和成本，因?yàn)閷?duì)這些范圍的需求仍然有限。

　　600千瓦的超高速充電可能最終會(huì)實(shí)現(xiàn)，但仍將在有限的范圍內(nèi)使用。到2050年，“移動(dòng)即服務(wù)”（mobility-as -a-service）和自動(dòng)駕駛汽車將擾亂移動(dòng)能力，并極有可能使系統(tǒng)可用靈活性的增長(zhǎng)趨于平緩。共享車輛的停車時(shí)間可能會(huì)減少，主要集中在城市郊區(qū)的中心地帶，從而降低了平衡太陽(yáng)能的靈活性。

圖8：2030年和2050年電動(dòng)汽車靈活性和可再生能源整合的演變

　　政策重點(diǎn)

　　除了部署更多的可再生能源，各國(guó)還需要制定雄心勃勃的交通目標(biāo)。除了一些國(guó)家已經(jīng)制定的動(dòng)性目標(biāo)和二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)外，還可以考慮制定交通運(yùn)輸方面的二氧化碳減排目標(biāo)。

　　為電動(dòng)汽車引入（尚未到位的）臨時(shí)激勵(lì)措施，有助于啟動(dòng)電動(dòng)汽車市場(chǎng)。隨著直接的貨幣激勵(lì)隨著當(dāng)?shù)丨h(huán)境和需求的變化而逐步取消，非貨幣激勵(lì)最終應(yīng)該會(huì)變得更加普遍。

　　新興電動(dòng)汽車市場(chǎng)的政府和地方當(dāng)局也應(yīng)為智能充電基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)激勵(lì)措施。例如，在英國(guó)，從2019年7月起，只有使用“智能”技術(shù)的家庭充電點(diǎn)才有資格獲得電動(dòng)汽車家庭充電計(jì)劃下的政府資助。（RECC，2019）。所有政府都應(yīng)該處理復(fù)雜的市場(chǎng)細(xì)分，比如超高速充電和多單元住宅。

　　監(jiān)管重點(diǎn)

　　需要解決的關(guān)鍵監(jiān)管問(wèn)題包括：首先實(shí)施使用時(shí)間電價(jià)，然后最終實(shí)施電動(dòng)汽車充電的動(dòng)態(tài)價(jià)格，允許電動(dòng)汽車參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)價(jià)值疊加，避免雙重收費(fèi)。

　　首先，適當(dāng)?shù)膬r(jià)格信號(hào)是實(shí)現(xiàn)智能充電的關(guān)鍵因素。向電動(dòng)汽車用戶發(fā)出價(jià)格信號(hào)，將使電動(dòng)汽車充電需求轉(zhuǎn)向非高峰時(shí)段，并與可再生能源的可用性相匹配。如果沒(méi)有收到相應(yīng)的價(jià)格信號(hào)，客戶將無(wú)法匹配他們的電動(dòng)汽車充電與VRE發(fā)電相匹配。提高自動(dòng)化將使驅(qū)動(dòng)程序和服務(wù)提供者都能夠管理這個(gè)系統(tǒng)。一些零售商，主要在美國(guó)，已經(jīng)采用電動(dòng)汽車家庭充電收費(fèi)，與白天相比，在夜間提供高達(dá)95%的充電率（BNEF， 2017e）。

　　電動(dòng)汽車用戶的零售電價(jià)必須反映實(shí)際的電力結(jié)構(gòu)——也就是說(shuō)，當(dāng)以接近零的邊際成本獲得充足的VRE時(shí)，批發(fā)電價(jià)較低，以便電動(dòng)汽車在這些時(shí)刻盡可能多地充電。動(dòng)態(tài)定價(jià)和配電網(wǎng)電價(jià)的更新將是必要的，以向車輛發(fā)出充放電的最佳時(shí)刻信號(hào)（在V2G的情況下）。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須在全球范圍內(nèi)建立起正常運(yùn)轉(zhuǎn)的批發(fā)和零售市場(chǎng)，即使在排名前十的電子移動(dòng)市場(chǎng)，如今也不是這樣。零售價(jià)格監(jiān)管往往是一個(gè)高度政治敏感的問(wèn)題。

　　其次，只有一個(gè)單一的收入流可能不足以特別為V2G提出商業(yè)理由。換句話說(shuō)，電池將不得不通過(guò)服務(wù)于多個(gè)應(yīng)用程序來(lái)“堆積”收益，為系統(tǒng)級(jí)和本地提供服務(wù)，如圖S4所示。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，除了動(dòng)態(tài)定價(jià)之外，還有許多先決條件。在許多地方，缺乏競(jìng)爭(zhēng)性的平衡/輔助服務(wù)市場(chǎng)，地方電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商不被允許通過(guò)加強(qiáng)電網(wǎng)以外的方式來(lái)管理電網(wǎng)的擁堵。合并后的電動(dòng)汽車將需要進(jìn)入這些市場(chǎng)，并同時(shí)進(jìn)入幾個(gè)市場(chǎng)。

　　對(duì)電動(dòng)汽車智能充電收取過(guò)高的費(fèi)用，可能會(huì)阻礙提供全系統(tǒng)利益的使用。這可以通過(guò)雙重征稅來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如收取車輛充電和向電網(wǎng)供電的費(fèi)用，以及在使用V2G技術(shù)向電網(wǎng)供電時(shí)向電網(wǎng)收費(fèi)。

　　法規(guī)應(yīng)允許電動(dòng)汽車電池為電力系統(tǒng)提供不同的服務(wù)，鼓勵(lì)服務(wù)和收入的疊加。但V2G的雙重收費(fèi)需要避免。稅收和電網(wǎng)收費(fèi)只適用于為駕駛目的而轉(zhuǎn)移的凈能源。

　　商業(yè)模式

　　商業(yè)模式需要考慮電力系統(tǒng)的需求（向電力系統(tǒng)提供服務(wù)的報(bào)酬）以及車主的需求（機(jī)動(dòng)性和保持車輛和電池的狀況）。因此，必須監(jiān)測(cè)諸如充電速度、電動(dòng)汽車電池的健康狀況、潛在的電池壽命縮短等參數(shù)。在確定智能充電業(yè)務(wù)模型時(shí)，應(yīng)該考慮這些因素。例如，提供運(yùn)營(yíng)服務(wù)將要求電池“隨叫隨到”，同時(shí)僅憑可用性就能獲得穩(wěn)定的收入。另一方面，電價(jià)套利需要重復(fù)充放電，這大大降低了電池壽命。

　　電動(dòng)汽車電池可以提供一些輔助服務(wù)所需的快速響應(yīng)，但其功率容量有限;因此，一輛電動(dòng)汽車無(wú)法在電力系統(tǒng)所需的時(shí)間內(nèi)提供這些服務(wù)。然而，當(dāng)電動(dòng)汽車被聚合在一起時(shí)，它們可以互相補(bǔ)充，從而形成一個(gè)虛擬的發(fā)電廠，具有快速響應(yīng)和為所需時(shí)間提供服務(wù)的能力。

　　聚合器業(yè)務(wù)模型促進(jìn)了EVs作為靈活性來(lái)源的使用。至少1~2兆瓦的容量可進(jìn)行交易，以使電動(dòng)汽車電力供應(yīng)在批發(fā)水平上可行。這需要聚集大約500輛汽車和它們的充電站。

　　虛擬發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)商N(yùn)ext Kraftwerke和電動(dòng)汽車（EV）聚合器及智能充電平臺(tái)提供商Jedlix啟動(dòng)了一個(gè)國(guó)際試點(diǎn)項(xiàng)目，利用電動(dòng)汽車電池向荷蘭輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商TenneT交付二級(jí)控制儲(chǔ)備。Jedlix將能夠結(jié)合用戶偏好、汽車數(shù)據(jù)和充電站信息，提供對(duì)可用容量的連續(xù)預(yù)測(cè)。然后，NextKraftwerke在TenneT采購(gòu)電網(wǎng)服務(wù)的投標(biāo)過(guò)程中使用該方法（NextKraftwerke， 2018）。

　　技術(shù)重點(diǎn)

　　在開發(fā)智能充電的同時(shí)，應(yīng)考慮到每個(gè)電力系統(tǒng)的特殊性。智能充電策略可能會(huì)有所不同，這取決于主導(dǎo)電力系統(tǒng)的VRE電源及其發(fā)電概況。

　　智能充電的增量效益在太陽(yáng)能系統(tǒng)中尤其顯著。通過(guò)改變充電方式，使其更好地與太陽(yáng)能光伏發(fā)電相一致，并通過(guò)實(shí)施V2G，可以在系統(tǒng)級(jí)和地方電網(wǎng)級(jí)集成更多的太陽(yáng)能，從而減少對(duì)配電網(wǎng)的投資需求。為了補(bǔ)充太陽(yáng)能，電動(dòng)汽車充電必須在中午進(jìn)行，這也意味著充電站必須設(shè)在電動(dòng)汽車車主白天停車的工作場(chǎng)所和其他商業(yè)場(chǎng)所。員工可以在辦公室使用免費(fèi)的可再生能源充電（然后在家使用可再生能源充電V2H）。為此，應(yīng)該在商業(yè)建筑中推廣預(yù)布線和智能充電器。

　　風(fēng)力發(fā)電更具有地區(qū)特異性。在一些地區(qū)，即使電動(dòng)汽車以不受控制的方式充電，這些風(fēng)電出力曲線也可能與電動(dòng)汽車充電負(fù)荷曲線匹配得很好，因?yàn)轱L(fēng)可能在晚上吹得更多，而在晚上電動(dòng)汽車往往在充電。在這樣的系統(tǒng)中，重點(diǎn)應(yīng)該主要放在夜間的家庭充電和動(dòng)態(tài)調(diào)整以適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電的變化。

　　隨著移動(dòng)即服務(wù)的增加以及最終轉(zhuǎn)向全自動(dòng)汽車（主要在城市地區(qū)），這些戰(zhàn)略將需要進(jìn)一步調(diào)整。電動(dòng)汽車仍將主要是一種運(yùn)輸工具，只會(huì)作為“系統(tǒng)的電池”發(fā)揮次要作用。這不僅將推動(dòng)無(wú)線充電等新技術(shù)的發(fā)展，還將把充電從家庭/辦公室轉(zhuǎn)移到集線器。必須仔細(xì)研究電動(dòng)汽車靈活性的可用性的影響——與基于個(gè)人電動(dòng)汽車所有權(quán)的運(yùn)輸系統(tǒng)相比，未來(lái)基于共享自動(dòng)駕駛汽車的系統(tǒng)可能會(huì)降低這種靈活性。

　　此外，目前只有很少的充電站（家庭和公共）支持智能電網(wǎng)（Deloitte， 2017），很少有汽車支持V2G。不斷增長(zhǎng)的電動(dòng)汽車普及率將進(jìn)一步增加對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施共同標(biāo)準(zhǔn)的需求，以及充電站、配電網(wǎng)和電動(dòng)汽車本身之間互操作解決方案的需求。互操作性不僅是避免充電基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)商鎖定的關(guān)鍵，而且還可以使電動(dòng)汽車與不同的充電基礎(chǔ)設(shè)施和計(jì)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的連接。

　　通信協(xié)議必須標(biāo)準(zhǔn)化，而V2G充電站和控制系統(tǒng)必須是可互操作的。

表S2：按城市類型收費(fèi)需求