电网重新构想：电动汽车如何改变游戏规则

重新构想电网：电动汽车如何改变游戏规则 当今的电力系统面临巨大挑战。为实现净零目标，传统的集中式发电、输电和配电模式正在向必须包含可再生能源以及更多分布式发电和需求的模式转变。 这种灵活性的最有希望的来源之一是电动汽车（EV）。所谓的车辆到一切（V2X）是一个新兴系统，其中插电式电动汽车在连接到V2X双向充电器时将EV电池储存和放电到电网中。这项技术可用于多种商业案例，包括计量电表后优化、通过日内电力价格套利产生额外收入以及支持电网的辅助服务。实际上，V2X将电动汽车变成了一个巨大、分布式、工业电池。 但是可再生能源的变量性质，加上有限的电力存储能力，是需要通过显著增加存储和需求灵活性来解决的棘手问题。到2030年，欧盟成员国对灵活性的需求预计将增加到288太瓦时相当于其总电力需求的24%。 V2X有潜力从根本上改变电力行业的价值链，为新的参与者— —如虚拟电厂（VPP）提供者和充电点运营商（CPO）——带来机遇，同时也为当今的现有电网运营商和能源零售商创造了竞争威胁。考虑到这一点，在行业转向以整合可再生能源的分布式模式时，所有当前和潜在参与者都必须评估现有行业问题、V2X机遇、实施挑战以及竞争影响（见图1）。 图1 明天的电力系统将看起来截然不同 当今电力系统 集中化，可预测，纵向整合，单向 明天的电力系统 分布式的，间歇的，横向联网的，双向的 电动出行 生成 间歇性生成 传输 自愈 网络 能量存储 分布式发电 需求侧 管理 功率，燃气， 热，水基础设施 家庭自动化 分布 连接设备 智能制冷和制热 通信 基础设施 高级计量 基础设施(AMI) 移动基础设施 生成 传输 分布 最终客户 来源：Kearney分析 网格新构想：电动汽车如何改变游戏规则1 80.4mn 12.9万 18.6万 电动汽车 4.7太瓦时 0.8太瓦时 1.1TWh EVcapacity 280GW 45GW 65GW V2X潜质 165% 135% 175% 总百分比存储 评估机遇 考虑到电动汽车的增长预测，全球V2X市场展现出巨大的机遇 。预计到2030年，全球售出的车辆中超过60%将是电动汽车，而在欧洲总比例将超过80%。这意味着欧洲道路上的电动汽车将超过8000万辆。创建约4.7太瓦时的储能能力相当于一百万户家庭的年电力需求（见图2）。除了增强电网的稳定性和可靠性外，V2X还将使电动汽车车主能够在车辆闲置时将其电池货币化。 图2 鉴于电动汽车的增长预测，全球V2X市场呈现出巨大的机遇 2030年每日预测的V2X机会 电动汽车包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和电动轻型商用车：(欧洲：541万、18.8万、7.4万)，(英国：90万、25万、14万)，(德国：130万、44万、12万)。容量按纯电动汽车和电动轻型商用车为70KWh，插电式混合动力汽车为20KWh计算。基于家用充电桩的预计使用率和可计量比例率（即任意时刻插电车辆的比例，以及由于技术（质保）和/或消费者（续航）要求而可用的容量）。包括电池、水电、压缩空气储能、天然气存储（欧洲：172吉瓦），（英国：33吉瓦 ），（德国：37吉瓦）。资料来源：Delta-EE、THEMA、IEA；Kearney分析 网格重塑：电动汽车如何改变游戏规则2 如果V2X的潜在存储容量只有一部分被利用，那么更不用说新基础设施就不需要建设了。事实上，这些全球的储蓄可能达到1千亿美元到2.8万亿美元到2040年，以及在某些国家，对额外基础设施的需求将减少50%与此同时，V2X发电的总 市值是预计到2030年将达到400亿至1500亿美元之间 取决于多个因素包括电动汽车普及、监管倡导和客户接受. 此外，V2X市场并非遥不可及。电网运营商、公用事业公司以及汽车原始设备制造商（OEM）目前正在全球范围内开展V2X项目试验和规模化（见图3）。仅在欧洲就有130多个项目正在推进中。 图3 全球有大量的V2X项目正在展开 欧洲正在进行的V2X项目 2 2 3 2517 210 2 4 英国（日产，恩埃勒，奥沃能源） —日产和日立启动主要车网互动(V2G)试验，欧洲首次执行——安装并连接100V2G单元在尼桑车主商定的地点—世界上最大的V2G试验之一：OVO能源正在为日产电动车驾驶员提供V2G硬件以将电力反输回电网 ——客户需付费需求侧响应和套利 德国（宝马，Tennet，巴伐利亚水电） —宝马部署了leetof50EVs，并使用电池提供网格平衡服务 —展示了电动汽车的应用柔性存储单元以及双向充电的可行性 瑞士（本田，蒂科） —V2X瑞士将试验使用40双向电动汽车，配备50台本田电动汽车充电器 —探索V2G技术如何稳定电网和双向充电的业务潜力 法国（雷诺） —荷兰政府补贴计划，500万欧元支持 >100正在进行的项目 安装>450个智能充电器跨越21座城市——专注于开发V2G技术到鼓励电动汽车采用 来源：V2GHub；Kearney分析 重新构想电网：电动汽车如何改变游戏规则第3期 从V2X中释放价值 鉴于V2X发展仍处于早期阶段，尚无单一、成功、规模化的解决方案。目前仍不清楚哪种商业模式将脱颖而出，以及价值链上的哪些参与者将受益最大。目前，几种商业模式似乎都有可能。其中一些模式与当今在哪些公司控制价值链的哪些部分看起来并不太相似。但其他模式——其中数字参与者主导价值链的广阔领域——将代表更彻底的颠覆（见图4）。 考虑到V2X到2030年在欧洲电力系统中可能发挥重要作用的可能性，参与者仔细考虑如何定位自己以参与其中至关重要。为V2X创建未来愿景，定义成功，探索新的商业模式，建立正确的合作伙伴关系，以及培养快速扩展和快速失败的能力对于确保成功至关重要。 图4 可能会出现一些商业模式来主导V2X市场 V2X端到端交易路径示例 谁能参与以及端到端V2X价值链最终可以采取哪些形式，包括此处提供的一些示例。 汽车Chargepoint 连接确认 关于能量低 (由车领导) 确认 onenergylow 确认 ontrade 贸易计费和 制造调和 示例利益相关方参与 在多个组织中共享机遇，能力可以在多个利益相关者中发挥作用。然而，价值链中的参与者更少将确保为单个组织带来更大的收入机会。 1 车辆所有者/操作者或汽车OEM聚合器 2车辆 网格所有者/经营者 网格 聚合器 车辆 所有者/经营者orautoOEM 车辆 所有者/经营者orautoOEM 3车辆 所有者/经营者orautoOEM 4车辆 所有者/经营者orautoOEM 基础设施所有者/运营商 CPO 所有者/经营者 VPP 聚合器 聚合器 所有者/经营者 CPO 来源：V2XHub；Kearney分析 网格重塑：电动汽车如何改变游戏第四版 能源巨头和发电企业也需要利用V2X来优化能源和数据机遇，以便将其韧性融入其服务产品中。鉴于这一需求，我们已经为当前和潜在V2X参与者定义了一些最突出的挑战、机遇和威胁。 不幸的是，关于并网接入、对电动汽车所有者/运营者的补偿以及责任的规定可能成为重大障碍，更不用说升级基础设施的成本了。虽然V2X计划的长远盈利能力和投资回报存在不确定性，但回避V2X切换是一种危险的赌博。最终可能导致收入损失，因为V2X促进的高效能源管理将减少电力消耗。 车主和运营商仍然必须行驶充电基础设施不足的道路，并在高峰时段充电时应对高昂的电费。但通过V2X，他们实际上可以通过将电动汽车的能量卖回电网来创收，最大限度地提高电池价值，并通过仅在非高峰时段获取能量来降低自身的充电成本。 汽车OEM我们正面临着电动汽车采用率放缓的问题——部分原因是电池生产带来的负面环境影响——以及其内燃机（ICE）业务中闲置的资本。此外，电动汽车的维修和服务收入低于内燃机汽车。对于这些公司而言，V2X是一种促进额外基础设施投资、支持其自身电池生产以及增强客户参与度、忠诚度和洞察力的方式。 这不会是一个轻松的过渡。交易和电网服务能力不足，消费者必须得到教育，并解决他们的担忧（例如，频繁的充放电循环会缩短电池的寿命），汽车制造商必须将其V2X功能纳入其车辆设计中，这可能会增加成本和复杂性。此外，政府将如何监管V2X仍不清楚。 能源零售商或者聚合商面临着一系列挑战。他们的客户越来越多地寻找更好的价格和服务，这压缩了利润空间。地缘政治边界限制了他们的增长潜力，他们的传统基础设施和复杂的运营模式也同样如此。V2X将为他们提供机会，让他们能够利用与新价值池相匹配的现有竞争力。能源零售商也可能有机会与客户建立更具互动性和互惠互利的关系。 但挑战并非微不足道。OEM需要新技能，例如管理电池健康和优化车辆充放电。他们需要提高交易和电网服务能力，以参与能源市场和提供电网服务。而且虽然他们可以影响充电站的建设，但他们与更广泛的电网基础设施和价值链的协同效应有限。 随之而来的挑战也伴随着一些严重的竞争威胁。来自提供综合V2X解决方案的技术公司和能源零售商的竞争加剧可能会侵蚀OEM的市场份额。为了适应V2X功能而调整电池设计和制造工艺可能会轻易增加复杂性和生产成本。OEM也可能发现自己高度依赖于与V2X基础设施和能源管理系统之间的互操作性标准。 网格重塑：电动汽车如何改变游戏第五场 资产所有者与ESG合规相关的面装压，以及客户对投资碳中和技术和基础设施（如电动汽车充电设施）的需求。对于这些公司而言，V2X可以帮助它们降低电费并支持ESG目标。 此外，电网运营商还需要鼓励电动车车主参与，并解决关于电网互动、充电可用性和计费透明度的问题。由于他们在管理客户关系方面经验不足，这将是一个挑战。此外，这些客户互动将产生比以往更多的数据，这将带来数据存储、分析和隐私问题。 要把握这些机遇，他们需要通过合作获取电动汽车基础设施的专业知识，找到为V2X功能的电动汽车提供资金并将其集成到现有的建筑能源管理系统中的方法，并建立他们的交易和电网服务能力，以参与能源市场并提供电池维护知识。他们还需要避免陷入非核心业务线，并努力使商业模式和投资策略与不断变化的市场动态和监管框架保持一致。 数字解决方案提供商（例如，CPO、VPP） 它们高度依赖于基础设施所有者和现有的技术，这限制了它们今天的价值主张。V2X将彻底改变这一点。提供商向资产所有者提供低复杂度的能源管理服务，从而创造出一个非常强大的价值主张。然而，与其他V2X市场的参与者一样，他们需要建立交易和电网服务能力，以参与能源市场并提供电池维护知识 。为了取得重大进展，他们还需要与硬件提供商建立合作伙伴关系，以进入能源市场，并有效地扩展服务，分摊软件成本并使业务可行。 电网运营商运营商将需要大量投资物理和数字基础设施以促进碳中和目标。此外，随着更多间歇性、特定位置发电——例如来自太阳能电池板和风力涡轮机——被加入混合能源中，电网不稳定状况预计会恶化。未来，V2X可以帮助缓解这种不稳定，同时为网络升级提供降本机会。 对于电网运营商而言，挑战将遍及各个方面。他们需要调整负荷预测模型，以根据电动汽车充电模式预测V2X的供需波动。并且随着更多电动汽车在高峰时段向电网反送电，他们还需要避免配电变压器和变电站过载。 尽管数字解决方案提供商可能是当今能源价值链最具颠覆性的力量，但他们也面临着一些严重的竞争威胁。现有数字解决方案提供商在提供类似V2X管理平台方面的竞争可能会使市场变得拥挤，从而有可能将V2X服务商品化。将V2X功能集成到现有的数字平台将需要大量投资用于开发和定制。此外，这些提供商自身也面临创新的初创企业进入市场并推出先进的V2X解决方案带来的风险。 网格重塑：电动汽车如何改变游戏规则第六期 所以接下来呢？ V2X是发电领域的一项激动人心的发展。事实上，随着能源行业为实现净零目标而努力，V2X有可能彻底改变电力既如何获取又如何分配的方式。但与任何对既成秩序的重大颠覆一样，V2X也给能源市场中的传统参与者带来了实施挑战和竞争威胁。 至关重要的是，玩家需要从灵