试点启动，车网互动蓄势

2024年9月10日，国家发展改革委、国家能源局、工业和信息化部、市场监管总局共同发布《关于推动车网互动规模化应用试点工作的通知》，提出“全面推广新能源汽车有序充电，扩大双向充放电（V2G）项目规模，丰富车网互动应用场景，以城市为主体完善规模化、可持续的车网互动政策机制，以V2G项目为主体探索技术先进、模式清晰、可复制推广的商业模式，力争以市场化机制引导车网互动规模化发展”。

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信息流、能量流双向互动的体系，主要形式包括智能有序充电、双向充放电（V2G）、车网一体等。

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。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。随着电动车的普及和政策的相继出台，车网互动逐渐成为行业关注的焦点和前景看好的重点领域。

资料来源：电动汽车观察家、长城证券产业金融研究院

图1：车网互动的几种形式

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

资料来源：充电桩管家、长城证券产业金融研究院

图2：V2G示意

1. 车网互动是新能源车规模化接入电网的必然要求

汽车的电动化势不可挡，并将逐步成为重要的电力消费主体。 “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%。预计新能源车保有量2030年将突破1亿辆，2050年将达到3.5亿辆。而2023年全国汽车保有量为3.36亿辆，在这个规模下，新能源车将逐步成为重要的电力消费主体，然而，新能源车规模化无序充电将给电网带来巨大压力。我们从三个方面来理解这种压力：

资料来源：ifind、中汽协、长城证券产业金融研究院

图3：2018-2023年新能源车保有量

① 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%。自2018年以来，充电量复合增速为171.81%。

按照2030年1亿辆电动汽车，每辆车21万公里这个边界条件来计算，全年总充电量在2000亿度，相当于2021年三峡电站年发电量的2倍。按电动汽车功率60千瓦，充电同时率10%预测，2030年需要6亿千瓦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分别为12%、17%、20%，少于传统燃油车的19%、25%、29%。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4：不同风电渗透率下电动汽车减排效果

（京津唐）

图5：风电与电动汽车负荷时间匹配测试

② 负荷侧

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%增长至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。从下图可以看出，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，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桩，将给小区配电系统带来严重安全隐患。

资料来源：《中国新能源汽车规模化推广对电网的影响分析》、长城证券产业金融研究院

图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）

在极端情况下，电动汽车的无序充电也会影响输电网（即主干网），可能造成输电阻塞与区域电力送电能力不足，增加重载输电线路的输送功率。

2. 车网互动应是新型电力系统建设的重要组成部分

新能源车集 “源”“荷”一体， V2G 具有平衡电力系统供需的极大潜力。 在能源转型和“双碳”目标的大背景下，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。随着交通、工业的电气化进程不断推进，负荷侧的用电量也在不断攀升，且负荷呈现出多样性、随机性的特征，电力系统供需平衡将面临巨大挑战。新能源车既可作为灵活电源，也可作为可调节负荷，进行V2G互动之后，不仅能降低无序充电给电网带来的负面影响，还能平滑可再生能源带来的电力曲线波动。一方面，新能源车的充电负荷具有时间和空间上的灵活性，可以和供热电锅炉、建筑空调一样参与电力需求响应，扩大可调节负荷整体规模，增加负荷侧的灵活性。另一方面，新能源车还可以借助向电网反向放电功能，作为储能设施或虚拟电厂，提供频率调节辅助服务，缓解风电、光伏发电的波动性。因此，车网互动，特别是V2G对于新型电力系统建设的意义重大。

资料来源：《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

图7：车网互动为电网提供的不同类型支持服务

电动车的电池动力系统本质上就是一套储能系统，当电动车处于停放状态，其电池将成为待开发的配电网“充电宝”，把海量的“充电宝”通过物联网技术连接到智能聚合平台，形成一个虚拟大负荷。这个虚拟大负荷又可以通过能源互联网以及人工智能技术进行优化调控，在用电低谷时给电动车充电，在用电高峰时电动车给电网放电，并且进一步与未来新能源发电特性匹配，减小电网增容压力。

以下图八款国产主流高续航电动汽车为例，我们可以看到这些电动汽车的电池容量在50kWh-80kWh之间，以现有水平计算，20辆电动车储能潜力已经和一个中等规模的用户侧储能电站相当。到2050年，我国新能源车保有量达3.5亿辆，假设每辆车平均电池容量大于65kWh，则车载储能容量超过227亿kWh，与2021年我国每天消费总电量基本相当。2030年，预计全国新能源车保有量为1亿辆,如果 40%的新能源汽车参与有序充电，最大可提供5600万千瓦的调节能力；如果10%的新能源汽车参与V2G，最大可提供8600万千瓦的调节能力。根据中电联统计，2022年全国日最大错避峰负荷超过5000万千瓦，因此车网互动，特别是V2G能调控出来的量对于电力系统是很有意义的。

资料来源：《电网与电动汽车互动（V2G）技术汇报》、长城证券产业金融研究院

图8：国产主流电动车电池容量（kWh）

3. V2G 模式是更卓越的能源管理方案

车网互动 各种应用形式 中，从经济性、安全性、运营效率三方面来看， V2G 是更能满足电网供需平衡的能源管理方案。 有序充电（V1G）仅能调节电动汽车的充电时间和充电功率，并不承担向电网放电的功能，调控手段相对单一，比起V2G来说经济效益不明显。

帝国理工大学在英国电力环境下，用100万辆电动车做了三种不同充电方案年度增量成本的测算，得出以下结果。

① 无序充电：每年+598万英镑增量成本，来自发电侧的新建资本支出增加、配电侧的加固资本支出增加和发电效率较低导致运营支出增加。

② 有序充电（V1G）：每年+102万英镑增量成本，来自发电侧的新建资本支出小幅增加、运营支出小幅增加、配电侧无加固资本支持。

③ 双向充放电（V2G）：每年-883万英镑成本，来自发电侧和配电侧支出同时减少，V2G进行频率响应，降低运营支出。

从运营效果上也可以看出，有序充电虽然能减少系统过载的风险，但相比V2G，负荷曲线仍然不够平滑，且峰值靠近过载线。在安全性、经济性方面，V2G都更胜一筹。

在住宅小区中，电动车比例100%时，即使只有10%的电动车参与V2G，峰值负荷也低于配变限值。如果达到20%的参与率，峰值负荷几乎是无序充电的一半，显著地减少了电网压力。所以采用V2G的车网互动方式，具有更强的调节能力，更大的调节潜力，随着电动车规模的逐年扩大，不需要很高的参与比例即可发挥电网调节作用。

而从车主的角度看，以一辆70度电的纯电车为例，其续航约为600公里，每天常规通勤距离为30-60公里，仅消耗5-10度电，如果利用V2G技术售出50度电，按峰时1元/kWh、谷时0.3元/kWh电价计算，车主每次可获利35元。达到1000次换电，即可获利3.5万元，2000次可获利7万元。

二、 国内 V2G 应用方兴未艾，顶层政策加速产业发展

2018年以来，国内多个省市开展了电动车参与电网辅助服务和需求响应的试点验证。 与 海外 项目 的发起方不同，我国 项目主要 由国家电网、南方电网公司 主导 ，组织车企、桩企、充电运营商联合开展有序充电、电动汽车参与需求响应、源网荷储协同互动、虚拟电厂等示范项目。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能性验证；部分换电站通过聚合参与了电网调峰，其中部分还接入电网参与了调频。

从这些试点项目的情况来看， 国内目前针对 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。

2. 对比国际，我国 V2G 行业发展阻碍的异同

我国的V2G起步晚于欧美国家，虽然可以借鉴欧美经验，以负荷集成商为合作对象，避免在项目试点中进行过度投资，但对比国外，我国V2G项目试点不仅同样需要解决电池衰减影响、配网设备改造、V2G电动汽车缺乏等问题，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。

具体来说，存在以下五方面的障碍：

（1）电力市场机制不完善，准入门槛高，辅助服务市场主体以发电设施为主，用户侧资源不在其中。现货市场仍在建立初期，区域市场改革方向差别较大。

（2）终端用户峰谷电价机制不完善，部分地区没有居民、工商业的峰谷电价，且受充电服务费、转供电加价影响，峰谷电价传导不畅。

（3）车-桩-网的交互控制技术不明确，标准体系没有贯通。

（4）互动能力有待提升，海量分布式车网互动资源聚合调控技术有待突破。

（5）电网企业的信息安全要求高，目前的开放程度不足以支撑规模化电动车灵活资源参与快速响应的辅助服务。