车网互动规模化应用与发展白皮书2023

车网互动规模化应用与发展 白皮书 目CATAL录OGUE 摘ABSTRA要CT Q1 车网互动是什么？ 车网互动是指电动汽车通过充电桩与电网进行能量和信息的互动。通常情况下，可按能量流向分为有序充电和双向充放电。车网互动的本质是用户使用电动汽车生产互动价值，避免了自己直接参与微观能源互动的生产，这个过程解放了用户。 03摘要 Q2 规模化车网互动指什么？ 规模化车网互动是指新能源汽车规模发展到一定程度后，以新型电力系统、电力市场、数字电网等外部环境为基础，由资源聚合商利用商业和技术手段组织电动汽车用户，充分挖掘电动汽车的电力负荷可调节潜力，形成电力电量商品，出售给灵活资源需求主体的商业行为。 其中： 资源聚合商包括充换电运营企业、整车企业、售电公司、专职从事资源聚合/虚拟电厂业务的企业等，现阶段国内探索车网互动最积极的资源聚合商是充换电运营企业。 灵活资源需求主体包括电力市场中的所有主体、运营楼宇或园区的物业单位等。 04 摘要 Q3 发展规模化车网互动的根本动力是什么？ 在新能源大发展背景下，源（新能源发电）、荷（新能源汽车）蓬勃发展，供需两端双重不确定性叠加，由此导致灵活调节资源匮乏。为确保电力实时平衡以及安全、经济、可靠供电，电网企业亟需以电动汽车为代表的灵活资源与电网进行互动，确保电网安全稳定可靠运行。 05摘要 Q4 规模化车网互动各参与主体之间是什么关系？ 规模化车网互动的主要参与主体包括：电网企业、资源聚合商、电动汽车用户。电网企业是车网互动服务的主要购买方，同时也是车网互动的主导参与者和价值引领者；资源聚合商是车网互动服务的提供者；电动汽车用户是车网互动的资源拥有者。各参与主体之间独立平等。推动规模化车网互动首先是要构建联系各个参与主体间的有效商业模式。 06 摘要 Q5 规模化车网互动的商业活动如何开展？ 当前，我国电力市场正蓬勃发展，多个省区正在建设中长期电能量市场、电力现货市场、调峰、调频、备用等电力辅助服务市场，开展了市场化需求响应,为规模化车网互动商业活动提供了商业环境、交易渠道和资金来源。 07摘要 Q6 规模化车网互动发展面临哪些阻碍？ 规模化车网互动主要面临用户行为强不确定性、市场交易机制不完善、信息安全开放程度不高及多主体间信息壁垒等方面的阻碍，具体表现为： 1、用户行为不确定性使得电动汽车可调节资源难以预测和组织，这是影响电动汽车参与电力市场的最大因素。 2、现有电力市场机制和交易品种尚不足以支撑面向电动汽车灵活资源的广泛、持续激励。 3、电网企业的信息安全开放程度不足以支撑规模化电动汽车灵活资源参与快速响应的辅助服务。 4、不同参与主体之间的信息壁垒也是影响宏观精准调控的重要因素。 08 摘要 Q7 规模化车网互动的发展瓶颈如何突破？ 规模化车网互动的发展,需要在良好政策的引导下，各参与主体积极协同。首先，政府部门和电力交易机构需要继续完善电力市场建设，向资源聚合 商开放更多交易品种，有针对性地开辟面向灵活资源的新型交易品种。 其次，电网企业应积极主动构建开放包容的跨行业信息互动生态，满足用户侧与调度部门之间高频率、高可靠、低时延的业务交互需求。 然后，由资源聚合商建立面向用户的“调研-采集-预测-引导”闭环组织体系，强化电动汽车资源聚合管理和精准调控的核心能力。 最后，政府部门可考虑构建“车-桩-电池-网”的跨行业、跨主体基础平台， 促成车网互动多主体信息交互，推进相关技术标准的制定、实施与监督。与此同时，还可加大对充电基础设施升级改造的扶持力度，助力车网互动行业的起步发展。 09摘要 规需模求化与车动网力互动的 习近平总书记从保障国家能源安全、着眼人类发展和世界前途的全局高度，先后提出“四个革命、一个合作”能源安全新战略和“碳达峰、碳中和”战略目标。党中央、国务院印发《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》、《关于完善能源绿色低碳转型机制和政策措施的意见》、《关于印发新能源汽车产业发展规划（2021-2035年的通知》等重要文件，推进经济社会发展全面绿色转型，加快构建清洁低碳安全高效能源体系，促进新能源产业健康有序发展。 在此背景下，风电、光伏等新能源迎来快速增长。由于风电、光伏具有强随机性和波动性，传统电力系统的“源随荷动”调节模式难以为继。另一方面，随着交通、工业的电气化和再电气化进程不断推进，负荷侧的用电总量不断攀升，且负荷呈现多样性、随机性的特征，电力系统供需平衡将面临巨大挑战。解决这一问题的根本途径在于加强发电侧灵活电源的建设和需求侧可调节资源的开发。本书将结合新能源发电与电力市场、新能源汽车与充电基础设施的发展趋势，阐述发展规模化车网互动的基本条件和重要意义。 11 1.1 新能源发电与电力市场发展趋势 近年来，新能源在发电结构中的比重大幅提升。根据国家能源局数据统计，2022年我国风电装机容量达3.65亿千瓦，同比增长11.2%；太阳能发电装机容量达3.93亿千瓦，同比增长28.1%，二者合计已占全部电力装机容量的29.6%，发电量占全口径发电量的13.8%。 12000 10000 8000 6000 40005.1% 11.7% 14.0% 12.0% 6.6% 7.8% 8.6% 9.5% 325910.0% 2000 0 1182 1775 2238 2611 8.0% 2410 662 3660 466565564.0% 6.0% 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 2.0% 0.0% 2016—2021年风力发电和太阳能发电发电量变化情况和增长率 风力发电量太阳能发电量发电量占比 4057 3057 发电量（单位：亿KW·H） 与此同时，我国电力市场建设也在不断推进。各省区均已成立电力交易中心，建成中长期电能量市场,部分已开始探索电力现货市场建设。除个别地区外，多数已建设了调峰、调频、备用等电力辅助服务市场，部分市场已允许符合资质的主体组织需求侧资源的备用容量或调频容量竞标参与辅助服务市场，同发电侧资源一起为电力系统提供辅助服务。 规需模求化与车动网力互动的 市场化电力交易 电力辅助服务市场 绿电 现货 中长 期 电能量市场 需求侧 响应 爬坡 备用 转动惯 量 调频 调峰 有功平衡 黑启 动 稳定切 负荷 事故应急及恢复 国内已开展的电力交易品种 稳定 切机 调相 运行 自动电 压控 制 无功平衡 市场化电力交易类型 12 规模化车需网求互与动力 1.2 新能源汽车与充电基础设施发展趋势 指标 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 2022年 全国汽车保有量（亿辆） 1.94 2.17 2.40 2.60 2.81 3.07 3.19 新能源汽车保有量（万辆） 91.3 153.4 260.8 380.9 492.0 784.0 1310.1 新能源汽车占全国汽车比重 0.47% 0.71% 1.09% 1.47% 1.75% 2.60% 4.11% 电动汽车保有量（万辆） 72.6 125.5 211.4 309.3 400.1 640.0 1045 电动汽车占新能源汽车比重 79.5% 81.8% 81.1% 81.2% 81.3% 81.6% 79.78% 2016年-2022年新能源汽车及电动汽车保有量情况 “十三五”以来，国内新能源汽车规模呈现持续高速增长趋势，年均增长超过100万辆。公安部数据显示，截至2022年底，我国新能源汽车保有量已达1310万辆，占全国汽车保有总量的4.11%。其中，电动汽车保有量1045万辆，占新能源汽车总量的79.78%。根据国家有关规划和预测，到 2025年全国新能源汽车保有量将超过2500万辆。 在电动汽车充电基础设施建设方面，根据中国电动汽车充电基础设施促进联盟发布数据，2022年，我国充电基础设施新增259.3万台，其中公共充电桩增量同比上涨91.6%，随车配建私人充电桩增量持续上升，同比上升225.5%；全国充电基础设施规模累计达521万台，同比增加99.1%。相较新能源汽车规模增长速度，充电基础设施建设仍有待提速，在国家发展改革委等部门印发的《关于进一步提升电动汽车充电基础设施服务保障能力的实施意见》（发改能源规〔2022〕53号）中提出，到“十四五”末，确保充电基础设施满足超过2000万辆电动汽车充电需求。 13 规需模求化与车动网力互动的 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 3.30 2.79 1310 2.64 2.54 2.38 492400.1 168 784 640 2.44 380.9 1045 25.0211 262 91.372.622 153.4 125.545 260.8211.480 309.3122 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 2016年2017年2018年2019年2020年2021年2022年 新能源汽车保有量（万辆）电动汽车保有量（万辆） 充电桩保有量（万台）车桩比 2016年-2022年新能源汽车及充电桩保有量情况 14 规模化车需网求互与动力 15 1.3 发展规模化车网互动的重要意义 车网互动是指电动汽车与电网进行能量和信息的互动。从能量流向来看，可分为单向互动（充电功率受控的有序充电）和双向互动（既可充电也可放电的双向充放电）。电动汽车具有优质的调节能力和巨大的调节潜力，如能根据电力系统运行需要，适时、适度开展车网互动，灵活调整电动汽车充放电功率、时段，将能发挥削峰填谷、阻塞缓解等作用，有助于系统电力实时平衡和电网安全、经济、可靠供电。 规模化车网互动，是在新型电力系统、电力市场、数字电网等外部环境基础上，由资源聚合商利用商业和技术手段组织电动汽车用户，充分挖掘电动汽车的电力负荷可调节潜力，形成电力电量商品，出售给灵活资源需求主体的商业行为。 在“双碳”目标驱动新一轮能源革命的背景下，实现车网互动规模化，可以显著提升电网公司管控新型电力系统不确定性风险的能力，是促进新能源发电和新能源汽车产业发展的必然结果，并将带动相关产业新一轮升级，为践行能源安全新战略、实现“双碳”战略目标提供有力支撑。 规需模求化与车动网力互动的 规模化车需网求互与动力16 1.4 车网互动现状与进展 1.4近.1年国来外，全球主要经济体在车网互动领域开展了大量的示范性工程， 其车网互动主要的方式大多为：与其他的配网侧灵活性资源，如分布式光伏、用户侧储能等，通过聚合商/虚拟电厂参与电力市场或电网调度获得相当的盈利。以美国得州电力运营商ERCOT为例，其通过较高的价格鼓励电动汽车提供电网紧急电能管理服务。在澳洲，多家电力运营商（如ENERGYNETWORKAUSTRALIA，AEMO，AEMC）也鼓励电动汽车通过 虚拟电厂形式参与电力市场。 也有部分示范工程尝试构建二级区域性交易市场，鼓励电动汽车通过P2P的交易形式获得对应的利润，并以更经济的方式维持区域性的电力电量平衡，如英国电力运营商UKPOWERNETWORKS。 围绕车网互动的经济模式，也催生了大量技术驱动型公司，拓展了未来双向充放电的应用范畴。如日本中部电力公司开发了双向充放电控制系统，验证了电动汽车在负荷峰谷调节、配网阻塞环节中的作用。 17规需模求化与车动网力互动的 1.42.201国9年内以来，国内多个省市开展了电动汽车参与电网辅助服务和需 求响应的试点验证。通过市场引导电动汽车改变用电功率和时间，参与电网调峰、调频等辅助服务和需求响应，本书文末的附表中列出了一些案例。其中，公共充电桩通过聚合商平台，已实现参与分钟级调峰的功能验证；具备联网功能的私人充电桩在华北、上海等地已完成参与电网填谷的可行性验证；部分换电站通过聚合参与