概念播报

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现在的电网效率并非特别高。原因有二，其一成本较高，其二容易导致浪费。部分问题是由每天出现的负荷需求波动以及对电网进行电压和频率调节所引发的。当电网需求超出基本负荷发电厂的容量时，由于电网自身不具备足够的电能存储能力，调峰电厂就会开始运行，有时旋转备用也会参与进来。当电网需求处于较低水平时，用电量会比基本负荷发电厂的输出要少。这样一来，那些未被使用的能量就会被白白浪费掉。并且，对电网进行的电压和频率调节在很大程度上使得电网的运营成本有所增加。

可再生能源系统，像太阳能、风能等，正在被大量接入电力系统。可再生能源具有自然的不连续性，这会导致发电产生波动。所以迫切需要其他能源，比如电池能量存储系统来进行补偿。通过这种补偿，可以平滑可再生能源的自然可变性，保证电网频率的稳定，并且抑制由反向功率流引起的电压上升。

V2G 的概念是针对上述问题而提出的。其核心思想在于，借助大量电动汽车所具备的储能源，将其当作电网与可再生能源的缓冲。在电网负荷过高的时候，由电动汽车的储能源向电网进行馈电；而当电网负荷较低时，就可以用来存储电网过剩的发电量，以避免造成浪费。电动汽车用户能够通过这种方式，在电价处于低水平的时候，从电网购入电力；而在电网电价处于高水平的时候，向电网售出电力，借此获得一定的收益。

现在，插电式混合动力汽车（PHEV）正慢慢进入市场，纯电动汽车（EV）也正逐渐进入市场。这些汽车上都装有较大容量的电池，所以可以考虑让它们在停车时为电网提供能量缓冲。因为大多数汽车每天大约有 22 小时处于停止状态，在这期间它们是一种闲置资产。当这些汽车的数量达到足够大的程度时，它们电池的总容量是非常巨大的。所以能够把它们当作电网以及可再生能源系统的缓冲。

电动汽车不能随意且无管理地接入电网。因为电网处于峰值负荷需求时，大量汽车充电要求会对电网产生严重影响。对于汽车来说，除了给电网提供辅助服务，还得满足日常行驶需求。所以在向电网馈电时，必须兼顾汽车自身的能量存储状态，防止影响汽车正常使用。从上述两个方面来看，对电动汽车 V2G 进行研究是很有必要的。要协调汽车与电网之间的充电和放电，这样既不会对电网的运行造成影响，也不会限制汽车的正常使用。

研究播报

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所以研究仅处于初始阶段，也未提出可行的解决方案。

1995 年提出了 V2G 的概念，特拉华大学的教授对其进行了进一步发展。近年来，因为 PHEV 和 EV 的广泛使用以及电池技术的进步，V2G 越来越受到人们的关注。然而，电动汽车作为日常负载可能会给电网带来负担，并且需要增加基础设施投资。因此，针对这个问题，开始有大量文献对 V2G 的可行性进行评估 [2]。

2005 年，美国特拉华大学的研究人员对 V2G 的基础问题进行了研究，包括容量计算和净收益。研究表明，V2G 的工程原理以及其经济利益都非常引人注目。同年，该研究人员还对 V2G 的实现问题进行了研究，如稳定电网以及支持大规模可再生能源。

2009 年，Dirk Uwe 等德国人发表了一篇文章。这篇文章展示了德国电力工程协会的研究成果。文章重点对 V2G 在移动存储方面可能产生的影响进行了关注。结果显示，由电动汽车与控制系统相组合而形成的移动存储系统，能够对静止存储系统进行部分替代，其负荷周期可以在一秒到一天的范围内。

对于 V2G 的研究，除了进行理论分析之外，还出现了许多关于实际系统的设计与尝试。其中较为著名的是特拉华大学等联合机构开展的利用单台汽车进行 V2G 运行的试验。

从对 V2G 的评估中能够看出，将电动汽车电池当作电网储能源是可行的。在工程方面以及经济方面，V2G 所带来的效益都非常引人注目。从直接效益方面来看，通过 V2G 能够：其一，借助电动车电池当作电网的缓冲，给电网提供诸如调峰、无功补偿等这类辅助服务；其二，能够给车主给予额外的收入，把购买电动汽车的部分花费给抵消掉，这对清洁汽车的普及是有利的；其三，可以提升电网的稳定性与可靠性，降低电力系统的运营成本。此外，从长远角度而言，V2G 能够降低对新发电基础设施的投入；并且能够形成能量存储缓冲，以此来为可再生能源提供助力；因为电动汽车的广泛使用，所以可以减少温室气体的排放。

电动汽车与电网可以智能地结合起来，利用电动车的储能系统为电网服务，也就是 V2G，这是可行的。同时，必须对电动汽车的充放电过程进行合理且智能化的管理，这样才能让它更好地为电网服务。

实现方法播报

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通过评估得知，利用电动汽车的电池来实现 v2G 是可行的。那么，要实现 v2G 到底需要运用何种方法呢？

现在的电动汽车具有多样性，种类繁多且用途各异。电动车因采用的供电方式不同，所以 v2G 具有不同的实现方法。根据应用对象的不同，v2G 的实现方法可分成四类 [3]。

集中式的V2G实现方法

集中式的 V2G 指的是把某一区域内的电动汽车集中起来，依据电网的需求对该区域内电动汽车的能量进行统一调度，并且通过特定的管理策略来掌控每台汽车的充放电过程，像修建供 V2G 使用的停车场这类情况。从文献方面来看，以这种方式进行研究的比较多。

集中式的 V2G 可以把智能充电器建在地面上，这样能节约电动汽车的成本。并且，这种方式因采用统一调度和集中管理，能实现整体最优，比如借助先进算法可计算每台汽车的最优充电策略，以确保成本最低且电力得到最优利用。

自治式的V2G实现方法

自治式 V2G 的电动车时常散落在各个地方，难以进行集中化的管理。所以通常会采用车载式的智能充电器。这些充电器能够依据电网所发布的有功、无功需求以及价格信息，也能够依据电网输出接口的电气特征（例如电压波动等情况），并且结合汽车自身的状态（像电池 SOC 等），自动地达成 V2G 运行。日本东京大学的 Ota 等人采用了这种方法。他们提出了一种自主分布的 V2G 方法。通过这种方法实现了能量的智能存储。

自治式 V2G 通常会采用车载的智能充电器，这种充电器充电较为方便，也易于使用，并且不受地点和空间的限制，能够自动地实现 V2G。然而，每一台电动车都如同一个独立的结点一样分散在各个地方。因为不受统一的管理，所以每台电动车的充放电行为具有很大的随机性，至于是否能够保证在整体上达到最优，还需要进一步进行研究。另外，车载充电器会增加电动汽车的成本。

基于微网的V2G实现方法

美国电气可靠性技术解决方案联合会定义，微网是由负荷与微型电源共同组成的系统，能同时提供电能和热量；微网内部电源主要靠电力电子器件来进行能量转换，并提供必要控制；微网相对于外部大电网呈现为单一的受控单元，还可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。

基于微网的 V2G 实现方法，是把电动汽车的储能设备整合到微网里。它和前边两种实现方法的差异在于，这种 V2G 方法所作用的直接对象并非是……

微网直接为其服务，为微网内的分布电源提供支持，同时为相关负载供电，而非大电网。

新西兰奥克兰大学的 K. 等人把电动汽车整合到家庭住宅的供电网络里，这个网络涵盖了风能、太阳能等分布式发电，并且与外部的大电网相连接。它可以借助电动汽车来对可再生能源进行支持，同时向家庭以及商业用户供电。

基于更换电池组的V2G实现方法

此外，有一种 V2G 实现方法是基于更换电池组的。这种方法源于更换电池组的电动汽车供电模式。它需要构建专门的电池更换站，在更换站里存有众多的储能电池。所以也能够考虑把这些电池连接到电网上，通过电池组来实现 V2G。这种方法的原理与集中式 V2G 相似，不过管理策略存在差异。因为电池最终要用于更换，所以必须保证一定比例的电池电量是满的。它既具备常规充电的优点，又有快速充电的优势，在一定程度上极大地弥补了续驶里程不足的缺陷。然而，它迫切需要统一电池及充电接口等部件的标准。

智能调度播报

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研究表明，使用 V2G 的供电策略，能够让电网的发电量需求增加的量达到最少，同时也能让基础设施的投资量达到最少。那么，从电网的角度来看，究竟该怎样对电动汽车的储能源进行规划以及调度呢？这是一个需要解决的问题。

这个问题的实质在于怎样对各个 V2G 单元以及电网中的其他发电单元进行调度。电网的各个发电单元有着不同的作用：容量较大的发电单元，其价格较为便宜，然而响应速度却较慢，适合用来提供基本负荷；而容量较小的单元，价格相对昂贵，但响应速度较快，通常用于峰值负荷。规划的作用在于利用 V2G 来降低电网对昂贵发电单元的依赖，同时减少无功补偿装置的使用。这要求电网依据自身的负荷状况、可再生能源的发电状况以及 V2G 单元的可用容量等信息，提前计算出对各 V2G 单元的有功需求和无功需求，并制定出合理的电价。

对此问题的处理有两种方式。其一，电网直接对接入的每台电动车以及其他发电单元进行统一调度，通过智能算法来控制每台汽车的 V2G 运行。像美国密苏里理工大学的相关人员就是采用这种方式。然而，这种方式会让问题变得极为复杂。另外，这种方式是从电网的角度来考量的，并未从用户的角度进行分析。

双向充电器播报

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要让电动汽车实现 V2G，就需要在电网和汽车之间配备双向的智能充电器。这种双向充电器一方面要具备为电动汽车电池充电的功能，另一方面要能产生最小的电流谐波，并且还应具备根据调节向电网回馈能量的能力 [4]。

一般来讲，双向充电器包含滤波器、双向 DC-DC 变换器以及双向 AC-DC 变换器。充电器工作在电池充电模式时，交流电会先经过滤波器，把不期望的频率分量滤除。接着，交流电会通过双向 AC-DC 变换器，将交流整流为直流。双向 AC-DC 变换器的输出电压有可能与直流储能单元的电压不相符。所以，还得有一个双向 DC-DC 变换器，以确保能有合适的充电电压。当变换器处于电池放电模式时，这个过程是与之相反的。

影响播报

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V2G运行对电池的影响

电动汽车的拥有者能够通过 V2G 向电网回馈能量，进而获得一定收益。然而，实际上这些收益的部分是由 V2G 设备的损耗造成的，尤其是车载电池的损耗。因为现有电池的寿命是固定的，持续对电池进行充电和放电必然会导致其可用次数减少以及容量降低。所以需要对 V2G 运行对电池寿命的影响进行研究 [5]。