近日，奧迪官方宣布正與德國海格電氣集團（Hager Group，德國家族企業，成立于1955年，全球排名前五的電氣及智能化解決方案供應商）合作開展一個“雙向充電”創新研究項目，也就是我們之前一直所說的V2G（Vehicle to Grid）技術，該研究項目主要目的是將電動汽車納入家庭電網，從而提高電網穩定性、降低電費并為氣候保護做出貢獻。
1、研發雙向充電V2G的戰略意義及目標
奧迪和海格電氣（Hager Group）的愿景就是增加電網穩定性、降低電力成本、為保護氣候做貢獻。將電動汽車并入家庭電網就是兩家公司雙向充電創新研究項目的核心，結合了光伏系統之后就會更具優勢，因為可以暫時存儲多余的PV（太陽能光伏）電力，在有需求的時候再輸出。
奧迪一直致力于實現《巴黎氣候協定》的目標，努力在2050年之前讓其車輛實現碳中和。為了實現這一目標，奧迪正在進行一場廣泛的電動攻勢，包括到2025年推出大約20款純電動車型。不僅如此，電動汽車還將成為其越來越廣泛的移動出行產品的一部分，并成為其向可持續能源轉型的一個組成部分。
2020年上半年，可再生能源在德國電力結構中的占比首次達到50%以上。不過，這一比例的增加也伴隨著風能和太陽能所具備的兩難困境：發電量不恒定，以及在陽光明媚以及有強風的時候，缺乏容量存儲電網無法使用的風能和太陽能。
隨著電動汽車注冊量的增加，移動儲能單元的數量也在增加。只要可以智能地使用此類儲能單元來存儲容量，就可以帶來巨大潛力。因此，據外媒報道，奧迪與海格電氣在合作開展研究，研發既能帶來經濟激勵又能更安全供電的解決方案——雙向充電，亦稱車到電網（V2G）技術。
電動汽車成為一個靈活的儲能單元
這個想法既簡單又富有創造力：電動汽車的高壓電池通過家中的壁掛式充電器進行充電，但也可以作為一個分散式儲能媒介，向家中供電。如果顧客有一個光伏系統，電動汽車就可以作為家中環保發電的臨時儲能媒介。當沒有太陽時，電動汽車就可以將存儲的電力供應給家庭。在家中實現雙向充電也被稱為汽車到家（V2H），可大大降低家庭用電成本，增加電網穩定性。為進一步擴展，結合家庭儲能單元，就可以讓家庭實現接近完全的能源獨立，在停電時增加供電安全。
理論上聽起來簡單的東西往往需要高水平的技術知識以及讓不同技術組件之間協調互動，包括基礎設施和采用的車輛。在該研究項目中，研究人員采用了配備近系列充電技術（near-series charging technology）的奧迪e-tron車型。在測試電網中，奧迪純電動車型采用直流壁掛式充電裝置（充電功率高達12 kW），以及容量高達9 kWh的可伸縮家用儲能單元。由于整個電網所具備的直流電壓水平，PV系統和車輛之間的連接不再需要逆變器，從而成為了一個特別有效的解決方案。
用PV系統充電可節省成本
雙向充電主要關注于此類用例，即業主采用自己的光伏系統，獲得成本得到優化、家庭所發的電進行充電。電動汽車存儲PV系統中的剩余電力，家庭電器并不采用PV系統的電力。如果電價是有變化的，那么業主就可以在電價高時，讓電動汽車為整個家庭供電。在晚上或者非用電高峰期，汽車就可以使用廉價的電力充電至滿意的充電狀態（SOC）。雙向充電除了帶來成本優化，還可以實現供電安全。在停電時，該系統還可以通過高性能的高壓電池為家庭供電，或者可以在沒有接入電網時，獨立運行整棟建筑。
研究人員關注的焦點是日常可用性
開發人員將日常可用性作為首要任務。研究人員表示：“保持機動性是我們關注的焦點，因此，客戶不需要限制自己，日常生活中都可以采用雙向充電。智能化充電管理可以讓電池得到最佳使用，從而最大限度地提高整個系統的成本效益。該系統對客戶而言非常簡單，只需要給汽車插上電源，其余事情都可自動完成。”
2、雙向充電V2G技術的經濟效益
在V2G雙向充電技術運用下，能將電動汽車的動力電池當作一個“巨型移動充電寶”。
從國家電網的角度，V2G可以起到調節電網的作用——在用電高峰期讓電動汽車向電網放電，在用電低谷時給車輛充電，減輕電網的負載壓力。
從車主及消費者的角度，在用電低谷時用較低的電價給汽車充電并儲存電量，而在用電高峰期用較高的電價向電網輸送電力，相當于“賣電”給電網，低谷和高峰期的電價差可以為給車主帶來一定的經濟收益，從而進一步降低電動車車主的用車成本。我們可以簡單算一筆賬，按照目前大部分城市高峰期價格為0.6元/度，低谷為0.3元/度，那么差價在0.3元/度電，按照目前市面上的純電動汽車電池電量在60度電左右，假設一輛車一天完成一次充電和放電的過程，那么一天賺取的差價為60*0.3=18元/天，那么一年就是6570元，這么看看也是一個不小的數目。
而如果某些車主家中裝有太陽能電力系統（在歐美國家較多）的話，那么該筆經濟效益將會更大。在陽光充足的時候，可以將多余的太陽能電力存儲在電動汽車電池中，待沒有太陽光的時候，此時電動汽車可以將存儲的電量重新提供給家里電器使用，此外在電網停電或者沒有電網的環境下，電動汽車也可以作為一個獨立的電力能源給房屋及電器供電。
3、雙向充電V2G技術難點
車網協同控制及管理：眾所周知，社會用電量非常明顯的呈現波峰波谷狀態，目前主要是夏季冬季的用電高峰，但伴隨著電動汽車的不斷增多，而且電動汽車的充電及放電時間是高度隨機性的，如果不能進行統一協調控制及管理的話，將會對電網網損及電能穩定性產生巨大的影響，而且在調控層面電網是非常脆弱的，電網中的發電和供電就像一臺天平，必須盡量接近平衡狀態。大規模電量供求變化會對電網本身產生一定的沖擊，嚴重時甚至會產生電網失步震蕩。當這種失步震蕩強烈到一定程度，可能引起電廠跳閘，而跳閘又導致供電缺口增大。
對于電池衰減的影響：在V2G的技術下不可避免的會增加汽車電池的充放電次數，而眾所周知決定電池使用壽命的是它的充電循環次數。所謂的充電循環次數，是指電池從滿電狀態把電池電量放到0，又充滿的過程。對于電池循環使用次數國家強制要求必須要在1000次以上，磷酸鐵鋰一般可以做到2000次，而三元鋰電池一般也能1000次以上。此外國家規定，當新能源汽車動力電池衰減到80%以下，即電池損耗20%以上時，已不適合繼續在新能源汽車上使用，應視作動力電池使用壽命的終結，強制進入梯次利用環節。這也是特斯拉早期不愿意部署雙向充電技術的主要原因，當時特斯拉首席執行官埃隆馬斯克對特斯拉汽車實現雙向充電功能表示擔憂，因為雙向充電方式會加速電池退化，對于規模相對較小的新能源品牌而言，價值不大。
V2G技術原理
4、國內V2G雙向充電現狀
從國內相關報道倆看，目前國內V2G發展，主要分為幾個階段，2020年之前：開展小批量多批次的V2G試驗驗證，參與互動的電動汽車數量可控制在10~300輛，該階段主要任務是驗證多臺電動汽車與電網互動技術，實現多輛電動汽車的有序充放電。2020年~2025年：主要開展規模化電動汽車（數量一般不少于500輛）與電網互動的示范運行。2026年之后：逐步商業化推廣。
同時國內各大汽車企業也陸續研發V2G雙向充電技術，其中近日新能源汽車威馬宣布與國家電網強強聯合，成為首家落地應用V2G技術的造車新勢力，且順利通過全項V2G技術的車、樁實測及道路測試。本田在研發無線雙向充電技術，包括早期不看雙向充電的特斯拉近期表示會在Model 3和Model Y中增加雙向充電功能。
結語
在我國推動V2G技術發展的意義重大，首先我國是全球最大的電動汽車市場，這么巨大的電動車保有量，同時意味著電動汽車的巨大充電需求將有可能給電力系統造成較大的負擔，而V2G技術的推廣將有效的幫助電網公司減少相應的電力負擔，同時也可將電動汽車作為儲能裝置，用于調控電力負荷，提高電網運行效率和可靠性；而對于電動汽車車主及企業來說，基于V2G技術可以實現通過波峰波谷的電力差價獲得一部分收益，降低電動汽車的使用成本，同時也有助于推動電動汽車的進一步普及。
可以說是個“三贏的局面“，相信V2G技術將會成為我國能源轉型的一個重要支點，同時V2G技術的發展也將成為一個新的業務領域，促生新的商機及機會！
參考資料來源及致謝：充電樁視界、蓋世汽車；網易新聞；妞爸侃車
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