车网互动行业报告：驭车驰电，电动车时代下的车网互动新纪元

车网互动行业报告 驭车驰电，电动车时代下的车网互动新纪元 电动车时代，车网互动成为维护电网供需平衡的理想之选。汽车电动化势不可挡，电动车规模化无序充电会影响电网发用电计划曲线和区域电力平衡；导致区域峰值负荷持续增加，拉大电网负荷峰谷差；造成局部配网台区重过 作者 分析师何文雯 产业研究报告 2024年03月18日 载等问题，对配电网运营提出更高要求。车网互动主要包括有序充电、双向 执业证书编号：S1070523050001 邮箱：hewenwen@cgws.com 充放电（V2G）等形式。V2G即Vehicle-to-Grid（车辆到电网），是指将新能 源汽车作为可移动的储能装置，通过充放电桩和电网进行双向充放电交流，比起有序充电是更卓越的能源管理方案。V2G可充分发挥电动车集“源”“荷”一体的特性。为电网提供削峰填谷、频率调节、需求响应等服务，减轻电动车无序充电对电网的影响。电动车未来储能容量可与日消费总电量相当，调节能力可达千万千瓦级别，V2G对于新型电力系统建设的意义重大。 海外V2G项目现仍处于试点阶段，多种商业模式并存。美国1995年提出 V2G概念原型，截至2024年初，全球有131个V2G试点示范项目，主要集中在欧洲和北美。50%以上项目为试验证明性质，覆盖了几乎所有可能的应用场景，在调频服务试点上已经有了一定的成熟度，在车-桩-网高频次、高时间精度的通信协议也得到验证。海外V2G项目参与主体类型多元，通过试水多种商业模式，部分海外V2G项目的经济性已获验证，比如英国Sciurus项目每辆车调频响应服务年收益达513英镑，丹麦Paker项目每辆车年调频收益介于1759欧元-2486欧元之间。日系汽车品牌是海外V2G项目电动车的主要合作者。 国内V2G应用方兴未艾，重磅顶层政策加速产业发展。和海外的发起方不同， 我国是由国家电网、南方电网公司等电网企业主导。目前针对有序充电的研究较丰富，而关于V2G的研究和试点应用尚处于起步阶段，与国外差距仍较大。对比国际，我国V2G项目试点不仅需要解决同样的电池衰减影响、配网设备改造、V2G电动汽车缺乏这些问题，还需要面对国内特有的电力市场机制、充电标准兼容性等挑战。2024年1月，国家发改委等四部委联合发布车网互动顶层政策，明确的阶段性目标加速V2G应用走向成熟。 车网互动市场广阔，看好和电网深度合作的负荷聚合商。2025/2030/2050 年我国新能源车保有量预计达4000/10000/35000万辆，车载储能容量预计达26/65/228亿度；2025/2030/2050年车网互动充电桩新增量预计分别为1140/8000/25000万台。随着车网互动的推进，充电桩、电动汽车都面临着升级换代，生产新产品或是按需改造原有产品，都将催生出新的需求。充电运营商和第三方服务平台更能满足未来的V2G示范项目负荷聚合需求。和电网深度绑定，能获得购电优惠的负荷聚合商有望凭借价格优势快速抢占市场。 风险提示：风政策落地不及预期、电力市场机制不完善、电动车销量不及预 期、车载电池技术升级缓慢、用户配合度低、车网互动充电桩生产不及预期 相关研究 1、《钙钛矿电池产业化发展研究报告—电力设备及新能源》2024-03-12 2、《能源基础设施REITs市场回顾与展望》2024-03-08 3、《2023年“长时储能”产业发展及投融资概况》 2024-03-08 内容目录 一、电动车时代，车网互动成为维护电网供需平衡的必然之选4 1.1、车网互动的定义4 1.2、车网互动是新能源车规模化接入电网的必然要求4 1.2.1新能源车规模化无序充电将给电网带来巨大压力5 1.2.2车网互动应是新型电力系统建设的重要组成部分6 1.3V2G模式是更卓越的能源管理方案8 2、海外V2G项目现仍处于试点阶段，多种商业模式并存9 2.1海外从1995年至今有过百案例，集中于欧美9 2.250%以上项目为试验证明性质，集中探索削峰填谷等三大服务方向10 2.3海外V2G项目参与主体多，试水多种商业模式11 2.4海外V2G项目试点中常见问题13 3、国内V2G应用方兴未艾，重磅顶层政策加速产业发展14 3.1国内车网互动项目由电网企业主导，V2G项目尚在起步期14 3.2对比国际，我国V2G行业发展阻碍的异同15 3.3多种电力市场试点开放参与，为规模化V2G运营增加盈利来源17 3.4顶层设计出台，明确的阶段性目标加速V2G应用走向成熟17 4、车网互动市场广阔，看好和电网深度合作的负荷聚合商19 5、风险提示21 图表目录 图表1：车网互动的几种形式4 图表2：V2G技术示意图4 图表3：2018-2023新能源车保有量4 图表4：不同风电渗透率下电动汽车减排效果（京津唐）5 图表5：风电与电动汽车负荷时间匹配测试5 图表6：住宅、办公和商业场景下电动汽车充电对配变的影响（单位：kW）6 图表7：车网互动为电网提供的不同类型支持服务6 图表8：国产主流电动车电池容量（kWh）7 图表9：住宅小区优化后负荷：V2G削峰填谷效果（电动化比例100%，单位：kw）8 图表10：海外V2G发展历程9 图表11：全球V2G试点项目分布数量（截止2024.2）9 图表12：全球V2G试点项目性质统计（截止2024.2）10 图表13：全球V2G项目试点内容分类及前五国家（截止2024.2）10 图表14：海外V2G项目应用场景梳理11 图表15：英国车网互动市场运营模式11 图表16：海外部分V2G项目发起方梳理12 图表17：不同海外V2G项目的商业模式及经济效益12 图表18：海外V2G项目试点中遇到的常见问题13 图表19：国内典型V2G项目梳理15 图表20：中国与海外在V2G项目试点制度与技术进展上的差异对比15 图表21：国内VS美国辅助服务与需求响应市场（对电储能的）准入门槛16 图表22：四部委联合发布《意见》具体指引18 图表23：V2G相关国家政策汇总18 图表24：V2G相关省级政策汇总18 图表25：2020-2050新能源车保有量、全年总充电量（左轴）车载储能容量（右轴）19 图表26：电动车可调节资源路径19 图表27：不同类型充电站调控特性20 一、电动车时代，车网互动成为维护电网供需平衡的必然之选 1.1、车网互动的定义 车网互动是将新能源汽车通过充换电设施与供电网络相连，构建新能源汽车与供电网络的信息流、能量流双向互动体系，主要包括智能有序充电、双向充放电（V2G）等形式。 车网互动可减轻新能源汽车无序充电对电网的影响，实现调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源等作用。而V2G的应用还可以为电力系统调控提供新的调度资源，避免电网和电源资源的过度投资，同时让新能源汽车用户获得一定的电网能源互动收益，提升新能源汽车整体竞争力。 图表1：车网互动的几种形式图表2：V2G技术示意图 资料来源：电动汽车观察家、长城证券产业金融研究院资料来源：充电桩管家、长城证券产业金融研究院 1.2、车网互动是新能源车规模化接入电网的必然要求 汽车电动化势不可挡。“十三五”以来，国内新能源汽车规模呈现持续高速增长趋势。 2023年新能源汽车产销分别完成958.7万辆和949.5万辆，同比分别增长35.8%和 37.9%，市场占有率达到31.6%，提前完成“2025年新能源汽车新车销售占比20%左右”的目标。 截至2023年底，我国新能源汽车保有量达2041万辆，同比增加56%；其中纯电动汽 车保有量1552万辆，同比增加32%。根据国家电网预测，新能源车保有量2030年将 突破1亿辆，根据中国科学院院士欧阳明高预测，2050年新能源车保有量将达到3.5亿 辆。而2023年全国汽车保有量也就是3.36亿辆，在这个规模下，新能源车将成为我国汽车的消费主体。 图表3：2018-2023新能源车保有量 2500 2000 1500 新能源车保有量(万辆)电动汽车保有量(万辆) 13110176 2041 1552 1000 500 0 261211 381310 492400 784640 201820192020202120222023 资料来源：ifind、公安部、长城证券产业金融研究院 1.2.1新能源车规模化无序充电将给电网带来巨大压力我们从电网的三个方面来理解这种压力： �发电侧 影响电网发用电计划曲线和区域电力平衡。2023年公共充电桩全年充电量为359.7亿度，同比增长68.69%，占全社会用电量比例为0.4%。2018-2023年充电量复合增速为171.81%。 按照2030年1亿辆电动汽车，每辆车2万公里这个边界条件来计算，全年总充电量在 4000亿度，相当于2021年三峡电站年发电量的4倍。按电动汽车功率60千瓦，充电同时率10%预测，2030年需要600GW电力装机容量去适应电动汽车充电需要。凭空多出如此庞大的电量对电网冲击巨大，对于调度控制也非常困难，且需要巨额新增建设投资。 新能源车的无序充电或将破坏其“清洁”能源理念，影响集中式可再生能源的并网与消纳。新能源车是否“清洁”，还应该取决于其充电时的电力来源。如果新能源车的充电需求与新能源发电不匹配，将提高电网峰谷差，造成比燃油车更高的碳排放。从下图可 以看出，当风电渗透率为20%/30%/40%时，电动汽车无序充电带来的二氧化碳减少率为12%/17%/20%，比传统燃油车的19%/25%/29%还少。无序充电状态下，电动汽车的负荷时间也与风电不匹配，可能导致更多的弃风。 图表4：不同风电渗透率下电动汽车减排效果（京津唐）图表5：风电与电动汽车负荷时间匹配测试 资料来源：《impactsoffleettypesandchargingmodesforelectricvehiclesonemissionsunderdifferentpenetrationsofwindpower》、《利用“车网互动”推动实现电力与交通系统“碳中和”》、长城证券产业金融研究院 资料来源：《impactsoffleettypesandchargingmodesforelectricvehiclesonemissionsunderdifferentpenetrationsofwindpower》、《利用“车网互动”推动实现电力与交通系统“碳中和”》、长城证券产业金融研究院 ②用电负荷 区域峰值负荷持续增加，拉大电网负荷峰谷差，加大电网平衡调节难度。电动汽车的同时充电特性与居民用电规律高度一致，会使区域电网峰谷差由最大负荷的35%加剧至55%，发用电计划容易发生偏差，电网调节难度加大。如果单纯通过增容升级线路，会 使全社会电力投资翻倍，进而增加终端用户的用电成本。根据国网测算，电动汽车无序充电将导致2030年国网经营区域峰值负荷增加1.53亿千瓦，相当于区域峰值负荷的13.1%，负荷峰谷差加剧。 国外的情况也相差无几，根据麦肯锡（2018）定量分析，在德国电动汽车渗透率超过25% 时，本地高峰负荷将增加30%；在印度，根据布鲁金斯学会预测，2030年电动汽车充 电负荷可能将占全网高峰负荷的28%-50%。 ③输配电侧 造成局部配网台区重过载等问题，对配电网运营提出更高要求。随着电动汽车快速发展，其保有量不断增大，规模化充电将使电网总负荷“峰上加峰”，负荷波动，谐波、电压损失和三相不平衡等情况加剧。而电动车主充电行为的不确定性，则会加重配电网调度和 管理难度，现有配电网络资源紧张，增容困难且费效比不高，电动车规模化充电需求使该情况更加严峻。从图6可以看出，当私家车电动化比例超过50%时，住宅小区、办公场所的配电变压器将面临超载风险。实际上当电动汽车户渗透率在25%左右且夜间充电同时率高于20%时，该小区夜间最大用电负荷就已经会接近变压器80%负载率限值了。而现有的很多老旧居民小区，在设计初期并没有考虑私家电动车的用电负荷，配电设施无法满足电动私家车日益增长的用电需要，如果继续无序安装私人充电