V2X 对车队有什么承诺 ？

汽车与装配实践 V2X对车队有什么承诺？ 有了双向技术，电动汽车车队可以通过为电网、家庭和建筑供电来赚取收入。V2X的全部潜力是什么，什么将推动美国的广泛采用？ 作者：PeterFröde，JesseNoffsinger和ShivikaSahdev 2023年8月 在美国各地,麦肯锡估计，到2030年将有大约一千万辆电动汽车（EV），包括电池电动和插电式混合动力。1同时，公用事业公司正在管理与可再生能源的可变来源整合有关的多个问题，例如太阳能和风能。电动汽车车队的总能耗预计约为50太瓦时，占美国总能耗的1％ 。2正在生成 必要的电力将带来很少的挑战，如果有的话。另一方面 ，在所需的时间和速度下提供如此数量的电力将对电网施加压力，特别是对配电基础设施。 电动汽车车队中的电池为应对这些挑战提供了独特的潜力 。 电动汽车作为电力需求增长解决方案的一部分 电网-将电力从发电转移到消耗的输配电线和变电站网络-围绕现有的消耗曲线及其典型的需求峰值进行设计。电动汽车可能会加剧这些峰值并产生问题。例如，个人电动汽车采用率很高的附近的配电馈线可能会在工作日突然出现峰值负载 晚上，当电动汽车车主倾向于为他们的车辆充电时 。在这些时间里，那个高峰可能会使电路过载，并且需要对变电站或导体进行升级，其成本超过了电力销售增量的收入。这可能会提高每个人的费率。 公用事业公司每年在基础设施升级上花费数十亿美元，以帮助管理电力流，包括本地峰值增长。电动汽车中的电池有可能通过平衡负载曲线以减轻电网压力来帮助显着降低这些费用-使用车辆电池或车辆对一切(V2X)技术 (参见侧栏“定义V2X和其他车辆产生的能源术语”) 。 在V2X用例中，电动汽车中的电池可以通过多种方式为电网提供价值。每种方式在降低能源成本和增加收入方面都具有独特的优势。本文重点介绍了V2X设置中车队应用的潜力，如下所述。值得注意的是，汽车到家的住宅用例也非常有前途。 备份容量 备用容量计划使用EV电池作为能量存储，以在电力最昂贵的高价值时间进行低频电力放电。用于备用容量的电网程序可以是临时的，响应于需求而提供电力（需求响应程序 麦肯锡未来移动中心 这些见解由麦肯锡未来移动中心(MCFM)开发。自2011年以来，MCFM通过提供有关未来可能的移动场景的独立和综合证据，与整个移动生态系统的利益相关者合作。通过我们独特的自下而上的建模方法，我们的见解使我们能够在未来的移动性中实现端到端分析之旅-从消费者需求到城市/农村地区的模态混合，销售 ，价值池和生命周期可持续性。了解更多关于麦肯锡未来移动中心的信息。. ），也可以在关键的供需不匹配期间按合同支付容量而提供给电网（容量固定程序）。电动汽车车队还可以利用他们的电池在他们自己的设施中实现电力弹性，这被称为私人备份。 速率优化 费率优化程序使用存储在车辆中的能量来缓冲能源需求，并减少车辆所在建筑物的水电费 1麦肯锡未来流动分析中心。 2Ibid. 定义V2X和其他车辆发电术语 使用的缩写识别各种类型的车辆产生的电力包括： —V:vehicle —1或2：电流流动的方向，1为单向（仅进入电池），2为双向（进出电池） —X：从车辆电池发送的电力的目的地；能源的常见目的地包括电网 （V2G），家庭（V2H），建筑物（V2B）和负载（V2L）；V2X代表车辆对一切事物，涵盖车辆发电的所有目的地（展览） Exhibit 车辆到电网技术通过使电力从电动车辆电池流出来为电网提供服务创造了机会。 电网到车辆(V1G)车辆到电网(V2G) -能量从电网流入车辆电池 -所有电动汽车（EV）都可以做到这一点 -能量可以从电网流向电池，也可以从电池流向电网 -车主可以选择电池何时从电网充电以及从电网中提取电力的速度（基于充电器功率，以kW为单位 -要启用V2G，EV 软件 器都需要双向硬件和 和充电 ）-车主可以在需要或高需求时将电力卖回电网，提供 有保证的容量，减少建筑物和房屋的高峰需求，并提供服务以平衡电网 麦肯锡公司 已连接。一种类型的费率优化程序是能源套利，其中从电网购买的能源以使电力成本与使用时间保持一致的价格卖回电网，在更高需求的时候使用电力的价格更高。该费率表被称为使用时间能源定价。或者，电动汽车车队可以在较高的使用时间定价期间向其建筑物发送能量，而不是将能量卖回电网，并实现整个设施的节能。在向建筑物输送能量时，电动汽车车队可以减少能源需求和相关费用。这种称为调峰的方法在负载高峰期间将车队的能量排放发送到建筑物，可能会降低站点的每月峰值电力需求和相关成本。 辅助服务 双向辅助服务有助于维持电网能源生产和消费之间的平衡。频率调节服务计划为EV所有者提供了获得临时付款的机会，以换取向其EV电池推送或从其电池中抽出的短时间电力，该电力用于平衡电网的供需。虽然类似于频率调节程序,但是储备容量程序可以涉及电网在较长时间范围内对EV能量的使用,以在未预期的高能量需求或低能量生产期间提供平衡。这是帮助解决电网运营商面临的小时内能源预测挑战的一种方法。 车队的V2X收入潜力 为了估计V2X的收入潜力，麦肯锡考虑了三个主要变量： 位置，用例和车队原型。车队的位置决定了哪个公用事业和独立服务运营商(ISO)为车队客户服务，因此决定了车队可以使用哪些类型的V2X应用程序以及补偿率。考虑的V2X用例包括备份容量、速率优化和辅助服务。每个用例所需的时间和容量差异很大。舰队原型被用来模拟不同舰队的行为，以探索不同舰队的收入潜力范围。原型车队行为在何时以及如何最有效地进行V2X充电中起作用。 在这项分析中，南加州爱迪生地区的重型卡车（HDT） ，中型卡车（MDT）和校车显示出每辆车每年可赚取7,000至12,000美元的潜力 跨V2X用例(图表1)。HDT、MDT和校车车队可以利用大型车辆电池容量和直流(DC)快速充电基础设施，最大限度地提高V2X带来的收入和节约。在探索V2X实施方面，校车车队领先于商用车车队；加利福尼亚州，马萨诸塞州和其他地方的各种飞行员取得了积极成果。 分析中的四个关键见解 我们的分析和建模得出了关于V2X潜在价值以及影响车队 用例的一系列考虑因素和情况的四个值得注意的见解。 1.在公用事业和ISO地区，每辆电动汽车的价值可能相差十倍之多 V2X计划的可用性，计划结构和市场价格在实用程序和ISO之间差异很大 附件1 加州的电动汽车车队可以在一系列车辆到一切的用例中产生可观的年收入。 车辆对一切的潜力，每辆电动汽车的净收入，每年1000美元1 能源套利2 需求响应 容量固定3 频率调节 ~1–2 ~3–4 ~6–9 ~10-13 ~9–12 Total4 5–6 4–5 4–5 4–5 2–3 1–21–2 0–10–1 0–1 0–10–1 <1<1<1<1<1 <1 0–1 6–7 School总线轻型商用重型卡车中型卡车车辆客车 充电器容量20-50kW100-150+kW50-150+kW20-50kW10-20kW 注意：以每辆车为基础显示的机会；车队运营商对车辆的吸引力（V2X）也取决于车队的规模。 1净收入=[V2X收入或节省]-[$/kWh能源成本]-[电池退化成本]。 2包括车辆到电网、建筑和家庭应用。 3南加州爱迪生：每月10美元/千瓦，按峰值时间按比例分配。 4按需求响应+容量固定+能源套利+频率调节计算的最大潜在收益。 麦肯锡公司 地区。收入潜力的差异取决于为该地区服务的公用事业公司和该公用事业公司运营的ISO。麦肯锡估计，例如，在佐治亚州，一辆EV校车的V2X价值池每年可能在每辆EV1,000美元到2,000美元之间，在弗吉尼亚州则在15, 000美元到16,000美元之间。 如图表2所示，V2X电位不能作为所有电动汽车的统一值 。根据他们的位置，一些车队可能会从V2X中获得显著的总体拥有成本，并围绕其构建电动汽车基础设施。对于其他车队，V2X的好处可能有限。值基于V2X早期阶段的现有速率，如果更大规模地实施V2X，则可能会发生变化。 2.电池容量和充电器功率对于V2G收入潜力至关重要从车辆到电网（V2G）的收益在很大程度上取决于从EV向电网发送能量的数量（电池大小）和速度（充电器功率）。 对V2X因素的敏感性分析包括电池容量，充电和放电速度 ，充电器与车辆的比率以及电网峰值期间的停留时间，表明电池容量和充电和放电速度是最重要的因素：容量或速度增加10％，收入增加约10％。 虽然容量和充电器功率是关键的宏观因素，但它们的相对重要性因V2X用例而异。在频率调节中,能量在短间隔内被快速地推至电池和从电池中拉出。因此,充电器功率是频率调节的最关键因素。另一方面，电池容量是能源套利的核心，在能源套利中，供应的能量是收入的驱动因素。总的来说,充电功率和电池容量两者可以在不同情况下充当约束约束。例如，一个。 一天结束时电池电量低的电动汽车可能会限制电池容量，而电动汽车 附件2 从车辆到一切技术的潜在价值在不同地区可能会有十倍的差异。 各州校车车辆对一切的潜力，每辆电动汽车的年净收入， $千1 - 中大陆 纽约 ISO2(NYISO) 4–17ISO2新英格兰(ISO-NE) 加州 ISO2(CAISO) 西部电力协调委员会 （WECC） 0–2 10–11 -ISO2(MISO) 0–7 西南电力池 (SPP) 0–1 +10× 16–17 11–12 G PJM互连(PJM) 德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT) 5–6 0–4 东南电力市场 <1>20 无实用程序或ISO2数据 1在50千瓦的充电器上显示校车的所有机会。 2独立的系统操作员。 麦肯锡公司 更大的备用容量可能会受到放电速度的限制。 3.获取V2X收入潜力可通过优化充电基础设施进行权衡 Today,thecostoftransitioningtoanelectricfleetisconsiderable.Fleetsaredesigningtheircharginginfrastructureandchargingprofiletominimizecapitalexpendituresandoptimization 运营费用。这种方法表明，车队应最大限度地提高充电器与车辆的比率，并尽可能降低充电器的速度。这些决策可能对需求费用和其他运营费用以及前期资本费用产生有意义的影响。车队 运营商必须评估他们可以从V2X获得多少收入，并决定双向或更快的直流充电器的价格溢价是否值得潜在的收入。 图表3说明了投资更多充电器和投资更快的充电器之间的权衡 获取V2X收入。例如，在一种情况下，加利福尼亚校车车队将无法产生足够的V2X收入来证明更多19kW充电器的合理性。相反，从19kW充电器升级到50kW充电器的额外V2X收入完全抵消了升级成本。计算 根据舰队的组成、行为和位置，决策差异很大。 4.频率调节可以产生可观的收入，但问题仍然存在对于快速充电车队，频率调节 提出了一个特别引人注目的商业案例。 在加利福尼亚州，仅通过频率调节，电动公交车上的50 kW充电器每年每辆车的收入就可以超过5,000美元。潜在的 在PJM地区甚至更大，3市场价格表明，通过参与频率监管，相同的电动巴士和充电器组合每年可赚取高达17,000美元的每辆车。 频率调节有助于通过响应快速信号来实时管理电网-将能量发送回电网或吸收能量-并通过竞争性市场拍卖根据功率输出（而不是能量）支付。虽然频率调节具有相当大的潜力，但它周围存在许多不确定性。首先，频率监管市场丰富但肤浅。在任何给定时间，整个美国只需要几千兆瓦（不到10千兆瓦）的频率调节能力。4andmanystationarystorarystorageprojectsarealreadyinconstructionsorareoperatingtoaccessthatmarket.Second,manyconcernsrel