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电动汽车用户通过V2G赚钱还远吗?

  • 时间:2020年06月17日
  • 资料来源:程力专用汽车股份有限公司
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V2G技术的发展会进一步加快新能源产业的发展,因为其不仅能够为电力系统提供海量且低成本的灵活性资源,有效解决弃风弃光问题。

【编者按】中国车企、充电运营商、电力公司已然开启在领域的探索,它已经不是停留在纸面上的设想,随后,市场、技术和政策也会逐渐完善。

本文转载自观察家,原作者王凌方;由亿欧汽车整理转载,供行业内人士参考。


对于电动汽车用户和运营商来说,能从电网赚钱,是不是很香?

前提是车桩都具备V2G的功能。

V2G是描述电动汽车与电网双向互动的关系:除了进行正常的充电交易,需要付钱外;电动汽车还可以参与辅助服务市场,进行有偿调频调峰,以及参与容量交易,给电网馈电,进行赚钱。

2020年6月3日,自然资源保护协会与中国电动汽车百人会举办车网互动创新商业模式线上研讨会暨报告发布会,通过对上海市需求响应试点案例分析,对V2G发展的潜力和存在的问题进行探讨。

星城彩票投注 会上发布的《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》(以下简称“报告”)是2019年6月-12月,上海电动汽车参与电力有偿调峰调频的试点活动情况进行了分析。

基本观点是,V2G从中长期看具备较大发展潜力,但是短期要协调解决的问题仍然很多,例如商业模式不完善,各方长期参与的积极性得不到保障;具备V2G功能的车桩数量较小;政策、标准仍不完善等。

V2G技术的普及,要解决的问题还有很多。

充电桩增长,对电网带来压力

一般来讲,电网的负荷并不是平衡的,负荷组成、季节变化和节假日等都会影响电力系统负荷峰谷差数值,随着充电桩数量的拓展,这一数值差越来越大。

充电桩对电网的压力主要体现在4个方面:一是,电动汽车充电导致负荷增长,特别是大量电动汽车集中在负荷高峰期充电,将加剧电网负荷峰谷差,加重电力系统运行负担;二是由于电动汽车用户用车行为和充电时空分布的不确定性,电动汽车充电负荷具有较大的随机性,这将加大电网优化控制的难度;三是,电动汽车充电负荷属于非线性负荷,充电设备中的电力电子装置将产生谐波,可能引起电能质量问题;四是,大量电动汽车充电将改变电网,尤其是配电网负荷结构和特性,传统的电网规划方法可能无法适用于电动汽车大规模接入的情况。

星城彩票投注 中国电动汽车充电基础设施促进联盟秘书长许艳华表示,目前充电电量对电网的影响是基本可以忽略,因为去年中国充电电量占全国整个电力消费的差不多是在千分之一的水平;但到新能源汽车保有量差不多达到8000万至1亿辆的时候,也就是汽车用电的电量达到电量总消费5%的时候,车与能源网络的深度融合就十分必要。

V2G平衡电力负荷、缓解电网运行调节压力

如何深度融合?

这里指的就是电动汽车对电网的双向调节功能,也就是将电动汽车由增加电网负荷的负担,转变帮助电网平衡负荷的助力。

简单来说,电动汽车作用体现在两个层面,一是辅助服务市场,有序充电、削峰填谷,缓解电网调节压力;二是进行容量交易,向电网卖电获取收益。

上海的试点主要是电力辅助服务市场场景下,利用电动汽车的双向调节功能和响应速度快的优点,提供调频和旋转备用服务。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

目前中国上海、江苏、河南、山东、天津等地已启动了需求响应市场,公共充电站、小区直供充电桩已有参与实例。

报告主要分析上海了私人充电桩、专用充电站和换电站的响应情况。

上海这次试点,覆盖了蔚来汽车充电平台在上海市约3000个私人充电桩,其中共有288个充电桩桩主报名参与2019年6 月7日需求响应,响应日当日实际参与响应的充电桩数量为159 个,实际响应充电桩占全部平台充电桩数量的比例为 5.3%。

相比平日充电负荷(蓝色),参与响应的159个私人充电桩在6月7日响应日的充电负荷明显提升。尤其在填谷响应时段(2:00–5:00)平均充电负荷达到 1,068 千瓦,是平日(6月1日)该时段充电负荷的 7.8 倍。此外,响应日159个响应充电桩平均充电量为 64.5 千瓦时,远高于平日(6月1日)日均充电量 9.35 千瓦时。报告认为,有相当一部分电动汽车车主将连续几日充电电量集中在 6月7日响应时段。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

充电专用站需求响应参与度明显高于私人充电桩。某内部充电桩群共计安装 110个专用充电桩,其参与削峰响应的效果对比如图 6所示。红色曲线为该充电桩群响应日(8月9日)的充电负荷,两条虚线为平日(8月1/2日)充电负荷。其中,响应时段(12:00-14:00)平均充电功率为 43 千瓦,相比平日该时段平均充电功率 167 千瓦降幅达到 75%。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

换电站的响应度是三者中最高的。图7中红色曲线为换电平台响应日(12月5日)充电负荷,各条虚线为 11 月25 日至 29 日连续五个工作日充电负荷,点划线代表平日(25 日 -29 日)平均充电负荷。响应日响应时段(10:00-11:00)合计充电功率为 140 千瓦,相比平日平均充电功率 745 千瓦降幅达到 81.2%。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

从上述数据可以看出,价格激励确实对电动车主产生较强引导效果。虽然私人充电桩数量规模较大,但实际响应率十分有限。企业内部充电桩一方面拥有与私人充电桩相似的车辆接入时间长的优势,一方面相比私人充电桩更便于开展集中充电行为管控,其参与需求响应的可靠性也相对更高。换电站充电时间管控能力最高,但由于数量较少,且一定程度受换电服务强度的影响,其总体响应规模相对有限。

收益如何?

既然是有偿的辅助服务,各方的收益如何?

目前上海市响应量的计量模型是以电力用户的关口计量为准,测算负荷基线与当天响应时段负荷的差值最后乘以补偿系数。分成削峰和填谷两个类型,补偿价格上限(基准值)削峰响应为 30元/千瓦,填谷响应为 12元/千瓦。获取补偿基准值的前提是,单个用户响应的次数不超过 10次/年,响应时长不超过 10小时/年。

在此基础上,根据单次响应量、通知时间提前量、单次响应时长、年度响应参与度进一步计算补偿系数。补偿资金取自历年夏季季节性电价差值,以电费退补方式进行补偿,补偿对象为参与响应的终端电力用户。

按照目前上海需求侧响应年度交易单边竞价规则,2019 年度填谷需求响应竞价交易报价上限为 1。2 元/千瓦时,对私人充电桩提前24小时通知,则补偿系数为 0。8,若按竞价交易报价上限计算,则单位填谷补偿价格为 0。96元/千瓦时。在需求响应聚合商固定投资成本(500 元/桩)和响应补偿单价确定的情况下,参与需求响应的频次决定了综合经济性水平。当响应频次较低,如3次/年的情况下,则单桩年均收益仅为42元(收益分成后,下同),而当响应频次达到 10次/年,则单桩年均收益率超过140元,参与需求响应的内部收益率达到 27%。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

专用充电桩群参与需求响应的成本与私人充电桩类似,主要包括聚合商固定投资及运维成本,因此存在一定聚合商收益分成。目前上海市削峰需求响应补偿单价较高,单位千瓦补偿 30元,折算每千瓦时电量为3元。若同样以提前24小时方式通知参与响应,则单位千瓦时响应电量实际补偿为2.4元。由于具备较高的响应率及电价补偿,专用充电桩群参与需求响应的经济性相对较高。

表5为专用充电桩削峰需求响应经济性分析。当年响应频次为3次时,年补偿收益为 70 元,若响应频次提升至10次/年,则桩均年收益达到235元,内部收益率接近50%。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

鉴于换电站具有较强的充电时间管控能力,12月5日响应日当日提前通知量仅为30分钟,则单位千瓦时削峰响应的补偿单价可达6元,远高于私人充电桩和专用充电桩价格补偿水平。

表6为换电站参与削峰需求响应的经济性测算结果,当年均响应次数为 3次时,单站年均收益率就达到 1500元以上;若响应次数达到 10 次,单站年均收益率超过 5000 元。

资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

换电站参与需求响应的必要前提是拥有一定换电裕度,换电服务强度的下降或增加换电站备用电池都可实现类似效果。

虽然通过增加备用电池数量可以相应提升充电灵活度,但单纯为参与需求响应增加备用电池近似于储能电站的运营模式,在目前的响应频次及响应补偿水平下,该模式的经济性显然不足。

星城彩票投注 电动汽车接入私人桩的时段往往在傍晚至凌晨,更加适合参与负荷填谷,而专用桩和换电站的调节灵活度较高。专用桩和换电站可实现相对集中管理,对调度指令的响应率也较高。需求响应资源量方面,私人桩和专用桩的规模潜力较大。虽然目前换电站具有一定调节潜力,但随着换电需求日益提升,其日间参与需求响应的能力取决于换电站的综合管控能力。

星城彩票投注 资料来源:《电动汽车与电网互动的商业前景—上海市需求响应试点案例》

成本较高、商业模式不清晰

星城彩票投注 报告对此次响应存在的一些问题进行了总结。

一是自动化需求响应的实施需要先进的智能化终端、通信技术等支撑,前期投入高充电运营商需承担计量设备、在线监测系统、通信网络的成本,而且未来需求响应实施将提出更加灵活、快速的要求,充电运营商还需进一步承担设施的改造、平台的升级成本。目前激励主要面向参与需求响应的用户,而面向运营商软硬件设施的补贴待健全。

一般电力需求响应的成本包含初始技术投资、响应者机会成本、组织者实施成本。其中初始技术投资包括测量和通信系统更新升级成本、电力设备及软件成本、账务系统升级成本等。响应者机会成本包括因参与需求响应产生的不便或舒适性下降、作息日程变动带来的成本、自备电源的燃料和维护费用等。

组织者实施成本包括项目管理和经营成本、市场营销成本、项目评估成本、用户培训成本等。对于电动汽车而言,充电桩都已具备基本测量和通信功能,且私家充电桩停车时间较长,用户参与需求响应的机会成本也较低。

星城彩票投注 第三方聚合商在私家电动汽车参与需求响应过程中扮演重要角色,其成本也相对较高。结合上海试点经验看,第三方聚合商的需求响应活动的组织成本主要包括补偿资金垫付和人工成本两方面。

星城彩票投注 由于目前上海市电力公司对参与需求响应用户的资金补偿按年核算,实际支付补偿的时间明显滞后, 第三方聚合商往往需要向用户提前垫付补偿资金。

星城彩票投注 报告认为,目前充换电设施与电力需求响应平台还未实现自动化对接,电动汽车参与需求响应的事前事后数据由人工分析和决策,导致组织成本偏高。

不过,需求响应与充放电系统实现平台化对接,需求响应相关信息发布和用户响应决策可通过自动化流程实现,相关成本也将随之大幅降低。

二是响应量预测技术和动态调度能力待提升。目前电动汽车参与电力需求响应业务发展刚起步,试点项目开展数量有限,因此并没有太多的实测数据用于负荷响应特性研究,难以准确地刻画电动汽车响应行为,而运营商也尚未建立实时有效的动态调节能力。同时,许多充电设施未报装,响应负荷核定存在难度。

三是采集数据存在难度,目前充电桩都采用表后计量,具有独立关口表的充电桩数量较少,而且电力公司也没有关口,导致数据认定和审核较为困难,计量的准确度难以保证。

四是目前电动汽车参与需求响应的试点大多依赖于半行政化的手段才能够顺利开展,尚未建立起市场化的商业模式。补偿标准的高低,会影响参与的积极性及质量,而电动汽车车主、充电运营商、电力公司之间收益分享机制尚不明确。

发展建议

对于如何进一步推动V2G的发展,与会各方主要给出了三个方面建议,一是提升用户的参与度;二是希望电力市场进一步开放;三是标准、政策需要进一步完善。

合理的收益率方面,万帮新能源投资集团有限公司副总裁郑隽一建议,将峰谷电价的差别进一步拉大,将峰时电价进一步拉升,峰谷电价差达到1元以上时,车主参与积极性就会明显提升。“晚上低价充电,白天高价卖掉,每天可以赚取30元,1年可以赚1万块,5-10年可以回收一半车价,对用户还是很有吸引力的。”

星城彩票投注 市场方面,郑隽一希望电力市场更加开放。例如分布式的聚合能源,也能够充分的去参与电力市场的交易。

标准方面,郑隽一认为,充电标准已经比较齐全,放电的标准从电池到车端再到并网,就是整个反过来的这套标准体系也需要完善。

上海市电力需求响应中心主任郑庆荣则提得更细,他认为,需要有公信力的机构出台对非关口表的这些数据进行检定和校验。目前充电桩企业自己采集数据,公信力不够。

郑庆荣还认为,政策层面也需要完善,例如辅助市场发展机制还不完善,没有一个明确的政策的保障,例如加入和结算都需要相关政策保障。

蔚来汽车高级经理刘隽则希望能够采用更灵活的计量和结算方式,让更多没有私桩的用户能够参与进来。

中国车企、充电运营商、电力公司已然开启在V2G领域的探索,它已经不是停留在纸面上的设想,随后,市场、技术和政策也会逐渐完善。

V2G技术的发展会进一步加快新能源产业的发展,因为其不仅能够为电力系统提供海量且低成本的灵活性资源,有效解决弃风弃光问题;而且还能够显著降低电动汽车的全周期成本,使电动汽车可以通过电力市场交易获得额外辅助服务或峰谷差价的收益,从而在经济性上达到甚至超过燃油车。


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