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V2G

Vehicle-to-Grid

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本文目录构想从哪里来为什么先找调频市场从研究走向有偿服务今天为什么更受关注一套 V2G 系统怎样运转现在发展到哪一步规模化应用需要怎样的市场
V2G 是 Vehicle-to-Grid 的缩写,指电动车通过双向充放电向电网回送电能、参与电力系统调节。[1]
V2G:电动车通过双向充电设备与电网交换电能。 An electric vehicle exchanges electricity with the grid through bidirectional charging equipment.

构想从哪里来

V2G 的早期研究出现在电驱动车逐渐受到汽车产业与政策关注的20世纪90年代。1997年,Willett Kempton 与 Steven E. Letendre 在《Transportation Research Part D》发表论文《Electric vehicles as a new power source for electric utilities》,系统讨论了一个机会:让停车期间的车辆,通过受控的双向连接向电力系统提供功率。[2]

这个构想来自交通与电力两套系统的互补。汽车为了行驶配置了动力系统,停放时其中的能力暂时闲置;电网则需要随用电变化调整供给。对电池车辆而言,可以在停车接入时利用已储存的电量;早期研究还考虑了混合动力与燃料电池车辆的发电能力。[2][4] 它要增加的是车辆在行驶之外的用途,让同一套车载能源设备也能服务电网。

构想与名称需要分开看。研究团队的论文索引注明,1997年的文章写于他们使用“V2G”这个名称之前;至少到2001年,为加州空气资源委员会与洛杉矶水电局编写的研究报告,已经在标题与正文中明确使用 Vehicle-to-Grid 和 V2G。[3][4] 因此,可以把1997年视为这套核心构想的重要研究起点,名称的使用则在后续报告中得到明确记录。

为什么先找调频市场

把停车车辆接到电网之后,还要找到值得提供的服务。电池里能存多少电,决定了它能够持续输出多久;电网愿意为什么付费,则决定了这次输出有没有经济价值。早期研究因此把不同电力用途分别计算,判断车辆在哪些服务中值得参与。[4][5]

2005年,Kempton 与 Jasna Tomić 的研究将近期机会放在快速响应、价值较高的电力服务上。按当时的设备与市场条件,车辆长时间提供基础电力的成本缺乏优势,快速应对负荷变化或设备故障所需的调节与备用,更符合车辆的特点。[5] 这是当时的技术经济分析,具体回报仍随市场规则、设备成本和使用方式变化。

调频就是其中一类服务:电力供需不断变化,系统需要调整功率,使频率接近目标值。接入的车辆可以根据指令改变充电或放电功率,为这种平衡提供响应。[1][5] 这让 V2G 的早期发展有了明确方向:先寻找电网需要的响应,再组织车辆在可用时段交付。

从研究走向有偿服务

实车验证把论文中的安排接到了调度系统。2007年10月,特拉华大学及合作团队使用一辆 AC Propulsion eBox,直接接收 PJM 控制中心的信号并提供调频响应;项目原始报告于2008年出版。[6] 需要验证的已经包括电能回送、通信和按指令动作之间的配合。

2013年2月27日,特拉华大学与 NRG 的 eV2g 项目正式成为美国 PJM 调频市场的参与者,并开始由电动车队提供有偿服务。同年4月发布的官方公告还说明,项目当时仍使用受限制的测试车队。[7] 这一步把车辆响应接进了实际市场:多辆车被汇集成一个资源,由电网调用并支付服务费用。

2016年,丹麦 Frederiksberg 的10辆电动车与10台双向充电设备开始提供商业 V2G 服务。特拉华大学的同期记录显示,项目团队此前与丹麦技术大学及电网运营者进行了四年准备,涉及当地设备、技术要求与准入规则的适配。[8] 运营车队由此成为一个具体落点:车辆承担日常交通任务,停车接入后再由平台组织电网服务。

这些验证与运营步骤说明了 V2G 的推进方式。实车能够送电之后,还要完成车辆汇集、指令执行、资格验证和结算;换一个电网市场,这些工作又需要与当地条件衔接。后来的推广沿着这条路径,把研究系统逐步变成可重复交付的设备与服务。

四个节点沿箭头依次排列,编号1至4对应1997、2001、2013和2016年的文献与项目节点。每个节点配有简化的论文、名称文档、电网响应与多车运营图形。
图 1|本篇选取的四个发展节点。

1 · 1997:系统论述核心构想
把停车车辆与电力系统的供需联系起来。[2]

2 · 2001:研究报告明确使用 V2G 名称
比较车辆参与不同电力用途的技术经济条件。[4]

3 · 2013:测试车队进入有偿调频市场
特拉华大学与 NRG 项目参与 PJM 市场。[7]

4 · 2016:丹麦车队商业服务启动
10辆车与10台双向充电设备投入服务。[8]

作者依据所列原始文献与同期记录自绘。节点按先后等距排列,不表示时间跨度比例;车辆图标示意单车或车队,不代表实际数量。图中选取本篇讨论的里程碑,未穷尽全部研究与示范项目。

今天为什么更受关注

如今,电动车的增长与风电、光伏的接入,让这套构想面对更广的需求。一方面,车辆集中充电会增加配电网在某些时段的压力;另一方面,随天气变化的发电需要更多能够调整时点和功率的资源。IEA 在2026年的专题中,把这两种变化一起列为讨论 V2G 的现实背景。[1]

其中一部分需求可以通过单向智能充电(V1G)解决:高峰时少充一点,供电充裕时再补足。V2G 进一步允许车辆在有电量余地时向电网输出,为需要反向功率的任务增加一种选择。[1] 因而,电动车数量增加既带来充电需求,也扩大了潜在的调节资源;实际可用多少,仍取决于车辆何时接入和下一次出行。

一套 V2G 系统怎样运转

要用上这些调节资源,首先需要建立可逆的电能通路。车辆接入兼容的双向充电设备后,既可以从电网充电,也可以把电池中的电能送回电网。车辆与充电系统共同承担电能转换、连接与保护,使充放电在允许的功率和安全条件内进行。[1][17]

能源管理系统或充电管理平台负责把出行与电网需求放进同一个安排。它接收车辆当前电量、离场时间和需要保留的电量,同时考虑接入点限制、电价或电网服务请求,再决定何时充电、何时回送、使用多大功率。运行中,车辆和充电设备反馈实际状态,供系统继续调整。[1][18]

一个说明性的安排是:车辆傍晚接入,车主设定次日出发的时间与所需电量。系统先判断剩余接入时间内能够补多少电,再确定可用于当晚电网服务的余量;需要响应时,在这个范围内安排回送,并为之后补足出行电量留出时间。车主的出行要求因此成为调度的边界,车辆也能在停留期间自动参与服务。这是运行过程的概括,具体时序随车辆、电网需求和服务约定变化。[1][18]

下方1车辆、2双向充电设备、4电网之间以蓝色双向实线相连。上方3管理系统接收车辆侧和电网服务侧的绿色虚线信息,并与双向充电设备双向交换指令和反馈。
图 2|V2G 中的电能通路与管理关系。蓝色实线表示电能可以流动的方向,绿色虚线表示状态、需求、指令或反馈。

1 · 车辆
提供电池储能,并带有电量、充放电能力与出行要求。

2 · 双向充电设备
与车辆共同建立充放电通路,执行允许范围内的功率安排。

3 · 管理系统
结合两侧信息协调运行;可以由家庭、场站或服务商侧的系统承担。

4 · 电网与电力服务侧
电网提供电气接入条件,相关运营者或服务商提供约束、调节需求及服务信号。

作者依据[1][17][18]自绘的功能关系示意。双向箭头表示可用方向,非同时充放电;信息路径概括逻辑关系,实际通信可以经充电设备或平台转发。图中管理系统的具体部署与功能分工随项目而异。

多辆车参与时,聚合平台可以把各车不同的可用时段与功率组织成对外服务,再把请求分配给当时适合响应的车辆。[8][18]

这类协同已经有明确的通信标准支撑。ISO 15118-20 定义车与充电设备之间的双向电能传输通信;2025年发布的 OCPP 2.1 则在充电设备与管理后台之间,明确加入双向充电和分布式能源控制功能,并支持 ISO 15118-20。[9][10] 从车辆到充电设备,再到后台调度,关键通信环节已经有共同规则可循。

现在发展到哪一步

截至2026年10月,公开资料已经能看到面向私人车主的商业套餐、车队设施投运和扩大应用试点等不同进展。总体覆盖仍有限:IEA 在2026年5月的盘点中,按厂家声明及商业使用等资料识别出22款具备 V2G 能力的车型,占电动车车型总数不足1.5%。这是车型数量口径,不是道路上参与 V2G 的车辆占比,也不是10月的实时统计。[1]

在法国,2026年10月可查的 Renault power V2G 已提供私人车主签约入口,把兼容车辆、双向 powerbox、供电合同与家庭接入条件组合成服务,收益按约定抵扣电费账单。[11]

在美国加州,PG&E 于2025年8月宣布 Fremont 学区的6台双向直流充电设备投运,并按当地规则接网,允许校车车队向电网送电。[12]

在中国,四部门于2025年公布首批车网互动规模化应用试点,纳入9个城市及30个项目,覆盖居民社区、充换电站等多类场景,推进规模化应用探索。[13]

法国的例子说明,部分私人车主已经可以买到成套服务。它的范围由合同界定:需使用指定兼容车型与双向桩,满足电表、联网和接网许可等条件,再由服务方组织充放电。[11] 美国的例子证明了具体车队设施的投运;中国的名单则记录了试点布局,不能用名单数量替代已建成、已结算的规模。

中国的“车网互动”还包括有序充电等方式,30个项目不能全部计作向电网回送电能的 V2G。2026年3月,江苏能源监管办在无锡车网互动验证基地实地调研建设与运行,了解双向充放电设施使用,并提出探索辅助服务、需求响应与用户反向送电激励机制。[13][14] 设备运行与市场机制正在具体场景中衔接。

这些标准与已运行的服务共同表明,V2G 已经有了可用的技术路径。扩大应用时,车型覆盖和设备互通仍需继续推进;对已经具备条件的车辆与场站,接网、市场准入和回报安排则直接影响能否持续参与。[1][10][11][15]

规模化应用需要怎样的市场

要扩大参与,电网侧的调节价值需要通过电价、服务报酬或合同回报传递给车主和运营者。参与者需要明确:谁可以提供服务,响应怎样计量,按什么规则结算,收益又如何分配。加州能源委员会2026年的路线文件把接网复杂性和向电网送电的报酬机制不足列为障碍,也同时保留了设备互通与前期投入方面的问题。[1][15]

经济性也需要随使用方式重新核算。双向设备、安装与运营会增加支出,充放电存在损耗,还要结合实际运行方式评估电池寿命与使用成本。[16] 一套方案能否持续,取决于相对原有充电安排增加了多少回报,以及这份回报能否覆盖新增成本。

成本与回报还需要在参与者之间衔接。价格和合同应说明谁承担设备与运营投入、车主保留哪些用车安排,以及调节收入如何分配。如果投入主要由车主承担,而获得的补偿很少,即使系统能够运行,参与意愿也会有限。能够让获益方支付相应成本、让提供调节的一方获得合理回报,才有条件持续扩大参与。

回看这段发展,V2G 从利用停车车辆的构想,走到了有偿电网服务、商业车队和私人套餐。双向设备、管理平台与关键通信标准,已经为应用提供了技术基础。接下来的规模化,需要接网、交易、计量和补偿机制跟上;让可用的调节能力形成持续回报,是已有技术走向日常服务的关键。

参考资料