不同于傳統(tǒng)燃油內燃機汽車，電動汽車可通過車載電腦控制電壓，直接微調每個車輪角度及轉速，此時決定車輛操控性能的不再是傳動系統(tǒng)、變速器和差速器，而是處理器速度和內存容量。電子設備比單純機械設備有更快速的反應和更佳的穩(wěn)定性，電動汽車對電子設備也更具親和力。雖然近年來諸如電子控制單元(ECU)、電子循跡穩(wěn)定(ESP)等技術正在成為傳統(tǒng)燃油汽車的標配技術，但基于燃油發(fā)動機的動力及驅動系統(tǒng)終究是汽車進一步智能化的根本制約。在車輛與電網銜接方面，智能充電設施的普及將幫助實現(xiàn)交通用能信息的數(shù)字化和充電負荷的可觀可控。目前基于CAN(控制器局域網絡)總線的電動汽車充電接口通信協(xié)議已開放電池充放電相關的信息，充電服務商、售電企業(yè)和集成服務商等運營主體可作為大電網與個體車輛之間的媒介，輕松實現(xiàn)電網與車輛充/放電信息互聯(lián)，并衍生出電池監(jiān)測、有序充電、需求響應和雙向互動等附加服務，從而真正釋放電動汽車在能源互聯(lián)網中的應用潛力，而該潛力又取決于電動汽車規(guī)模、應用價值及商業(yè)模式等因素。
我國電動汽車規(guī)模
受激勵政策驅動，近年來我國電動汽車增速迅猛，電動汽車數(shù)量的快速提升奠定了其在能源物聯(lián)網的體量規(guī)模。2014年我國新能源汽車產銷量分別為7.85萬輛和7.48萬輛，是僅次于美國的全球第二大新能源汽車消費市場。2015年新能源汽車產銷量保持快速增長趨勢，1~11月新能源汽車產量達到27.9萬輛，遠遠超過美國增速，成為全球最大新能源汽車市場。
大規(guī)模電動汽車將成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)重要的需求響應及分布式儲能資源。電動汽車與燃油汽車類似，平均每輛車每天運行時間2～4小時，其余20～22小時可接入電網進行充放電。按全國人口13.5億為計，假設千人汽車保有量為30%，按電動汽車滲透率75%計算，全國電動汽車數(shù)量規(guī)?？蛇_到3億輛，若單車平均充放電功率為7千瓦，動力電池容量為84千瓦時，則車網互動(V2G)所能提供的理論充放電調節(jié)容量為21億千瓦和252億千瓦時，分別為目前全國發(fā)電裝機容量的1.5倍和抽水蓄能儲能容量的96倍。特別是在集成運營模式下，運營商可充分優(yōu)化車輛的接入電網和充放電時序，最大限度發(fā)揮電動汽車儲能潛力。相比傳統(tǒng)靈活發(fā)電技術(如單循環(huán)燃氣輪機發(fā)電啟動到滿負荷需10分鐘以上)，動力電池調節(jié)速度快，響應時間毫秒級，遠高于其他靈活電源。同時，動力電池調節(jié)精度高，充放電幾乎完全貼合調度指令，可高質量地完成電網調度指令。
電動汽車與可再生能源
憑借能源互聯(lián)網，電動汽車與可再生能源電力一起構建清潔高效的電力系統(tǒng)。當前全球能源體系正經歷著清潔低碳化變革。到2014年底，全球風電、光伏發(fā)電裝機已經分別達到3.7億千瓦和1.77億千瓦。一些國家已有超過20%的電力需求來自風能和太陽能，局部地區(qū)部分時段風電和太陽能發(fā)電出力甚至超過電力系統(tǒng)負荷的50%5。到2015年底，我國風電、光伏發(fā)電裝機容量已位居全球第一，成為全球可再生能源發(fā)電規(guī)模最大的國家。隨著電力系統(tǒng)中可再生能源發(fā)電比重不斷增加，電力系統(tǒng)靈活性資源的應用價值快速提升，大規(guī)模可再生能源發(fā)電與不確定的用電負荷一起，為電力系統(tǒng)靈活性資源的發(fā)展提供了巨大空間。
雖然化石能源發(fā)電具備一定的調節(jié)能力，但快速、頻繁地調整化石能源發(fā)電出力將顯著增加其運行能耗及成本。為滿足常規(guī)發(fā)電機組運行工況的需要，電網往往通過事先制定固定發(fā)用電計劃對調度運行和用電負荷進行管理。在發(fā)電側，隨著風電、光伏等波動性可再生能源發(fā)電規(guī)模不斷提高，調度機構越來越難以通過制定固定的發(fā)電計劃和調度指令對發(fā)電側進行管控。在需求側，固定的用電計劃也限制了各類需求響應資源參與電力系統(tǒng)靈活性調節(jié)的空間。特別是隨著分布式電源、微電網、電動汽車等新型用電技術和用電模式的引入，需求側用電負荷的不確定性也在逐漸上升。正是電力系統(tǒng)發(fā)電側和需求側越來越多的波動性和不確定性因素，為電動汽車融入能源互聯(lián)網提供了前所未有的機遇。從電力系統(tǒng)靈活性的角度來看，一方面，電動汽車會作為電力系統(tǒng)的一種新型負荷品種，其充電行為在隨機性和間歇性中又帶有一定的規(guī)律性，特別是當大量電動汽車有序充電時，將改善電網負荷特性;另一方面，電動汽車被視為分布式儲能設施，可與分布式能源、可再生能源等結合形成微網系統(tǒng)，也可應用于需求響應，根據系統(tǒng)靈活性調節(jié)需求進行實時充放電變化。電動汽車普及后的調控規(guī)模非?？捎^，結合先進電力電子通信控制技術、合理的充放電設施布局及引導性的電價政策，電動汽車在提高電力系統(tǒng)運行的可靠性和靈活性方面具有巨大應用潛力。
雖然風電、光伏等可再生能源發(fā)電出力隨著四季變化呈現(xiàn)規(guī)律性波動，但系統(tǒng)調峰的需求基本處在電動汽車早高峰出行之前和晚高峰出行之后，即電動汽車并網與電力系統(tǒng)調峰在時間分布上存在天然互補性。電動汽車與可再生能源協(xié)同發(fā)展不僅可以幫助電動汽車實現(xiàn)全生命周期零排放，還可提升可再生能源并網規(guī)模，從而形成兩者的良性互動。
然而，由于電動汽車具有資源分散和不規(guī)則的特點，且其不規(guī)則體現(xiàn)在電量和容量兩個維度，因而電動汽車分散無序地接入電網難以形成有效的靈活調節(jié)效果。對大量分散的需求側資源的整合將大幅提升其可預測性和可控性，從而提升需求側調節(jié)資源在電力系統(tǒng)中的整體應用價值。因此，通過能源互聯(lián)網平臺對分散的電動汽車和儲能設施進行系統(tǒng)化集成勢在必行。能源互聯(lián)網切入點
隨著我國電力現(xiàn)貨市場的建立和售電市場的形成，分散電動汽車的充電服務日益呈現(xiàn)互聯(lián)網業(yè)態(tài)。作為分散的C端用戶，電動汽車可幫助車輛用戶實現(xiàn)用戶分時電價管理、容量電費管理、提升供電可靠性和供電質量等電力終端服務價值;而憑借車聯(lián)網等移動互聯(lián)技術，系統(tǒng)集成的電動汽車電力需求響應又參與上游現(xiàn)貨市場交易和調頻、備用等輔助服務現(xiàn)貨市場交易，并孕育新的能源互聯(lián)網商業(yè)模式。在電力系統(tǒng)發(fā)輸配用各環(huán)節(jié)中，在用電側互聯(lián)網技術滲透最為徹底，電動汽車負荷集成商可通過充電信息大數(shù)據整合和電力需求響應機制，充分利用電動汽車的充放電資源，并根據其靈活調節(jié)資源特點和市場價格變化，在上下游市場間進行自由選擇和切換，以實現(xiàn)用戶側靈活調節(jié)資源應用價值的最大化。
美國落基山研究所(RMI)就對儲能技術在系統(tǒng)側、配電側和用戶側并網的價值進行過對比。研究發(fā)現(xiàn)，儲能在用戶側并網除了能夠幫助用戶實現(xiàn)分時電價管理、降低容量電費、提高供電可靠性和供電質量外，還保留了其通過電力需求響應，參與上游批發(fā)電力市場交易(現(xiàn)貨市場電價套利、系統(tǒng)調頻、系統(tǒng)備用等)的可能性。反之，雖然在輸配電線路暢通的情況下，系統(tǒng)側和配電側儲能理論上對電力系統(tǒng)也可起到相似作用，但其產生的成本和收益卻難以在價值提供者和受益者之間進行合理分配，因此也難以形成清晰的商業(yè)模式。
國外已在電動汽車需求響應方面做出嘗試。例如，美國加州圣地亞哥煤氣和電力公司(SDG&E)。根據日前各時段的負荷預測，提前一天為各個時間段設定電力可變費率，參與計劃的電動汽車駕駛者可以通過手機應用程序獲知第二天電費情況，并允許SDG&E通過軟件遠程調整電動汽車充電負荷與時間，從而實現(xiàn)需求響應下的錯峰充電。而PJM電網更是通過降低調頻、旋轉備用、日前備用等輔助服務品種的最小容量準入門檻，將電動汽車充電負荷納入居民需求響應資源，進而幫助電動汽車用戶通過聚合集成參與現(xiàn)貨電力市場交易。通過示范運營PJM發(fā)現(xiàn)，分散的電動汽車可以提供與大型電站相同甚至質量更高的電力系統(tǒng)調節(jié)服務。隨著電動汽車市場的快速普及，電動汽車將成為電力系統(tǒng)最重要的負荷側調節(jié)資源。
作為分散的負荷側儲能設施，電動汽車完全可作為實現(xiàn)能源互聯(lián)網的切入點。
第一， 電動汽車是電力市場的新生消費，電動汽車的大規(guī)模接入為電網企業(yè)帶來了大量新增電力需求，提升了電網對需求響應的接受度。
第二， 除了電量消費外，電動汽車充放電過程包括了快速充電、電池更換、基礎設施建設及維護等額外價值，充放電服務因此有望成為引入售電側價格競爭的契機。
第三， 充電數(shù)據監(jiān)控及計量裝置已整合在電動汽車車體內部，用戶可通過車載電腦安排充放電計劃，車載通信系統(tǒng)也完全滿足充放電信息的監(jiān)控、計量和交易，降低了需求響應通信、計量等基礎設施投入成本。
第四， 隨著低碳交通等概念的興起，車輛租賃、車輛共享等新生商業(yè)模式不斷涌現(xiàn)，電動汽車集成運營商可成為售電市場中的競爭實體。
第五， 電動汽車集成運營商的引入，將整合終端用戶、電力零售商、配電網等不同市場參與者的角色，規(guī)避了各利益相關方之間復雜的利益分配機制設計問題。
最后，電動汽車運行成本遠低于燃油成本，電動汽車充放電服務價格仍有較大上升區(qū)間(直至燃油價格)，為需求側市場提供了廣闊的競價空間。
而在車輛方面，技術的不斷進步也為車-網之間互聯(lián)互動提供了保障。例如比亞迪等電動汽車制造商已經推出了具備放電功能的電動車型，憑借新型功率控制單元(PCU)及電機控制器集成化技術，車輛動力電池具備了交流電輸出的能力，大幅提升了電動汽車進行需求響應的應用潛力。
除需求響應服務外，集成運營商還能夠更有效地回收退役的電動汽車動力電池和用戶側儲能電池，以實現(xiàn)電池的梯次利用和電池原材料資源的再生循環(huán)。例如德國寶馬公司就與博世集團合作，將從Mini-E電動汽車退役的電池拆解重組后服務于Vattenfall電網儲能;戴姆勒公司也專門成立電池生產企業(yè)ACCUMOTIVE，并與儲能運營商、資源再生企業(yè)合作形成完整的動力電池生產-使用-儲能-回收-生產閉合產業(yè)鏈，其規(guī)劃的13兆瓦時退役電池儲能電站也是目前全球最大的退役電池儲能項目。政策建議
按照現(xiàn)行我國電力市場機制，分散的電動汽車無法直接參與電力現(xiàn)貨市場交易，而現(xiàn)有的用戶側分時電價管理和容量電費管理等應用無法充分反映電動汽車及儲能的靈活性價值。因此，建議在推進電力體制改革的過程中，充分考慮負荷側電動汽車的充放電調節(jié)潛力，適當降低分散的靈活性調節(jié)資源參與電量及輔助服務現(xiàn)貨市場的準入標準(如最小裝機規(guī)模)。在電力輔助服務方面，建議進一步細化輔助服務市場設計，其定價機制應充分反映靈活性資源的服務質量及調節(jié)效果(如響應速度、調節(jié)精度等)，從而建立公平競爭的市場交易規(guī)則，提升電動汽車的市場競爭力，引導售電商和需求響應提供商采納新技術，建立電動汽車融入能源互聯(lián)網的市場機制。
由于我國正處在電力市場化過渡階段，建議可先將電動汽車充電服務商購電價格納入分時電價管理，并把諸如充電時間管理、充電導航、充電狀態(tài)查詢及充電預約等服務納入充電服務費定價機制，從而鼓勵電動汽車充電服務商加強充電信息數(shù)據整合及充電負荷管控的能力。電動汽車退役的動力電池在未來能源互聯(lián)網及儲能中將起到日益重要的作用。若實現(xiàn)退役電池在電力系統(tǒng)儲能領域的梯次利用，則其未來儲能容量將高于屆時在運電動汽車自身的充放電調節(jié)能力。因此，建議在動力電池梯次利用領域盡早布局，盡快建立動力電池回收、拆解、重組等相關標準體系，并在動力電池回收及梯次利用技術研發(fā)及企業(yè)運營方面給予政策扶持。
