车网互动先行地区面向电动汽车的需求侧响应机制研究

车网互动先行地区面向电动汽车的需求侧响应机制研究 电力圆桌项目课题组 2024年12月 电力圆桌项目 电力圆桌（全称电力可持续发展高级圆桌会议）项目于2015年9月启动，旨在紧扣应对气候变化、调整能源结构的国家战略，邀请业内专家和各利益方参与，共同探讨中国电力部门低碳转型的路径和策略。通过建立一个广泛听取各方意见的平台机制，电力圆桌将各方关心的、有争议的、目前决策困难的关键问题提交到平台讨论，选出核心问题委托智库开展高质量研究，并将研究成果和政策建议提交到平台征求意见，从而支持相关政策的制定和落地，推动中国电力行业的改革和可持续发展，提高电力行业节能减排、应对气候变化的能力。 项目课题组 清华四川能源互联网研究院（EIRI）是四川省校合作的第一个科研机构，于2016年3月正式落户四川天府新区，致力于打造能源互联网领域的人才汇聚平台、科技创新中心、产业发展高地。自成立以来，研究院立足成都、服务四川、连接海内外，面向清洁低碳能源、新型电力系统、能源交叉融合、能源碳中和等前沿技术与关键领域，大力推动学科交叉融合，积极开展产学研协同创新，已发展成为能源互联网领域具有引领作用的技术创新研发机构，为清华大学服务西南地区和天府新区对外开放做出了突出贡献。 感谢自然资源保护协会专家为本报告提供的宝贵建议。 Cover Image @Freepik所使用的方正字体由方正电子免费公益授权 车网互动先行地区面向电动汽车的需求侧响应机制研究 Demand Response Mechanisms for Electric Vehiclesin Pioneering Regions for Vehicle-Grid Integration 目 录 摘要.........................................................................................................1 1.1需求响应的定义与分类..........................................................................31.2新能源汽车规模化发展，充电负荷快速提升........................................41.3新型电力系统对灵活性资源的需求巨大.................................................51.4电动汽车作为移动储能的调节潜力........................................................71.5车网互动的灵活调节潜力备受关注.......................................................8 2.电动汽车参与需求响应的经验分析..................................................10 2.1支持车网互动的政策环境.....................................................................102.2支持车网互动的电价与市场机制..........................................................142.3车网互动的试点分析...........................................................................20 3.电动汽车参与需求响应的现状分析..................................................25 3.1支持车网互动的相关政策....................................................................253.2电价与市场机制..................................................................................283.3试点示范..............................................................................................323.4国内发展车网互动面临的问题总结及国际经验借鉴...........................34 参考文献...............................................................................................38 摘要 在全球能源转型与交通变革的大背景下，可再生能源的大规模接入电网以及新能源汽车保有量的快速增长，带来了能源供需双侧的新需求与新挑战。能源供应侧需应对可再生能源的间歇性和波动性，需求侧新能源汽车的充电负荷对电网稳定性造成影响，这些发展的制约因素共同促使车网互动成为实现能源高效利用和电力系统平衡的关键路径，亟需推动车网互动的规模化发展。 国外在车网互动需求侧管理领域起步较早，历经长期发展积累了众多成功实践案例。国际车网互动先行地区在明确发展目标、完善立法和监管体系、健全电价与市场机制以及强化试点示范保障等方面形成了较为成熟的经验，为解决我国车网互动发展中的问题提供了宝贵的参考范例。 我国近年来积极出台车网互动支持政策，加大力度支持车网互动产业发展。在政策支持背景下，全国各地已开展多个试点示范，验证了车网互动的可调节潜力。然而车网互动尚未实现规模化应用，在实际推广过程中仍面临诸多制约因素，如电网服务体系有待强化、电价和市场机制有待健全、试点示范保障力度不足等。因此，深入研究国外车网互动成功经验，有助于我国加速推动车网互动的发展进程，支撑新型能源体系和新型电力系统构建。 电动汽车参与需求响应的意义 1.1需求响应的定义与分类 本项目采用国际能源署（International Energy Agency, IEA）给出的广义需求响应概念——通过激励客户在电力供应充足或需求较低的时段调整其用电行为，以平衡电网负荷。从电网角度来看，用户谷充峰放行为可有效缓解电网保供压力和促进低谷用电。因此，本质上电动汽车是通过车网互动（Vehicle Grid Integration, VGI）参与需求响应。 车网互动目前尚无统一的概念，国际上主流的分类方式是根据能量互动流向、控制引导方式的不同对车网互动模式进行划分。根据能量流向的不同，将单向能量互动模式定义为V1G，将双向能量互动模式定义为车到一切（Vehicle to everything, V2X），包括车辆到电网（Vehicle to grid, V2G）；根据引导控制方式的不同，车网互动可以分为“间接型”和“直控型”两种。具体分类方式如图1-1所示。 1.2新能源汽车规模化发展，充电负荷快速提升 我国新能源汽车保有量持续走高，其中纯电动汽车已成为主流模式，并处于国际领先地位。根据国际能源署数据，中国新能源汽车的保有量已位居全球首位，占比50%以上。根据公安部统计数据，截至2023年底，全国新能源汽车保有量已达2041万辆，占汽车总量的6.07%，其中纯电动汽车的保有量达到1552万辆，占新能源汽车的76.04%，在我国新能源汽车市场中占据了主导地位。 随着电动汽车保有量的提升，充电电量需求也随之增长。据国际能源署测算，随着中国电动汽车渗透率的不断提升，预计到2030年，中国充电需求预计达到312.6TWh，而《 中 国 电 力 行 业 年 度 发 展 报 告2024》 显 示，2030年 中 国 全 社 会 用 电 需 求 将 达 到13000TWh，充电量需求约占中国全社会用电需求的2.4%。 1.3新型电力系统对灵活性资源的需求巨大 1.3.1国际需求侧资源发展预测 2023年加州政府发布的SB 846法案明确到2030年以前，负荷转移量由2020年的3100-3600MW提 升 到7000MW， 其 中， 经 加 州 能 源 委 员 会（California EnergyCouncil, CEC）测算，车网互动资源可提供约1000MW的灵活性调节潜力，占总灵活性资源5100MW的19%，占最大负荷比重约2%。图1-3 英国国家电网电力系统运营商（Electricity System Operator, ESO）对英国未来能源场景进行了仿真[1]，概述了从现在到2050年的能源路径设计了四个情景，分别为消 费 转 型（Consumer Transformation, CT）， 系 统 转 型（System Transformation,ST），引领潮流（Leading the Way, LW)，稳步推进（Steady Progression, SP）。在四种场景中，引领潮流场景假设政府和企业采取强有力的政策措施，技术进步迅速，社会各界对环境问题高度关注。在此情景下，V2G被视为未来灵活性资源的重要组成部分，预计到2050年V2G技术的装机容量将达到39.1GW，占英国总灵活性资源的17%。 1.3.2我国需求侧资源发展预测 国内学者对未来我国灵活性资源的需求等开展了优化分析[2]，如图1-6所示。测算结果显示，到2030年，需求侧资源的可利用规模预计将达到电力系统最大负荷的6%以上，相当于大约90-100 GW的灵活性资源规模，约等于数座大型燃煤电厂的总装机容量；到2060年，需求侧资源的可利用规模将进一步扩大，其可利用规模将超过最大负荷的15%，相当于250-300 GW的灵活性资源，表明了需求侧资源的巨大潜力。因此，电力系统将依赖于这些需求侧资源，来应对大规模可再生能源接入所带来的挑战。图14 1.4电动汽车作为移动储能的调节潜力 研究[3]表明，到2050年，全球车载电池技术的总电池容量将达到32至62TWh。只需12%至43%的电动汽车参与车网互动，即可满足电网调节需求。即电动汽车的储能能力能够在不影响其驾驶需求的情况下，为电网提供灵活的调节资源。 1.5车网互动的灵活调节潜力备受关注 1.5.1国际先行地区车网互动政策目标逐步明晰，相关准备工作取得重要进展 一些国家和地区将车网互动作为交通零碳转型的重要组成，初步明确了车网互动目标与路径，以2025年作为商业化导入的关键节点。 美国加州提出2035年实现所有新销售乘用车和货车全面“零碳化”，2045年存量中重型商用车实现全面零碳化。为支撑此目标，加州通过立法明确在2030年前实现规模化车网互动全面应用。加州各个监管机构围绕车网互动关键环节形成多方协同推动体系，2020年6月完成多部门联合研究并提出推进政策路径建议，计划在2025年前基本完成车网互动商业化导入试点和准备工作。 英国明确2030年禁售传统轻型燃油车，2035年禁止销售插电混动轻型汽车，2040年实现所有新销售中重型商用车全面零碳化[4]。为支撑交通零碳化目标，英国以车网互动体系建设为抓手，提出“两阶段”推进策略：第一阶段制定智能充电桩强制性法规并于2022年6月实施；第二阶段在2025年前实现车网互动系统解决方案落地实施。 德国2023年发布《德国充电基础设施总体规划II》[5]，将车网互动纳入规划范畴并提出促进双向充放电落地。德国国家充电基础设施中心制定了双向充放电分阶段实施路线图，提出到2030年前实现全场景商业化落地。 澳大利亚国家电网为加速脱碳步伐，着力促进包含车网互动资源在内的分布式能源集成到电网，将车网互动列入近期四大重点目标之一。同时，联合能源市场监管机构、电动汽车委员会、可再生能源署等8家单位成立车网互动工作组。 1.5.2我国车网互动获得政策支持鼓励，但仍需