东风汽车：基于车网融合的零碳超级场站的研究及实践[3118字]601

2023年6月12日-13日，在2023中国汽车低碳与可持续发展论坛上，东风汽车集团有限公司技术中心新能源及动力中心PTO史来锋表示，在双碳目标下要以能源互联网为基础平台，全面实施“两个替代”，构建安全高效的现代能源体系。能源转型是必然之路，清洁能源的利用将成为关键点。

史来锋 | 东风汽车集团有限公司技术中心新能源及动力中心PTO

以下为演讲内容整理：

新能源汽车相对传统汽车而言，与电网的结合非常紧密。传统汽车与加油站处于解耦状态，但新能源汽车与电网是互动状态。

低碳发展的行业背景

“双碳”目标之下，我国要发展能源互联网和新型电力系统，国家电网提出“两个替代”，分别指“清洁替代”和“电能替代”。“电能替代”是指尽可能的把电作为能源使用；“清洁替代”指清洁能源，以可再生能源为主，可再生能源本身的波动性、鲁棒性较差，需要进行储能调节和能源平衡。

新能源汽车携带电池，本身就具有储能属性，特别是在大量的新能源汽车上市后，海量的新能源汽车资源与电池资源，对电网能量具有大量的调节能力。但电动汽车充电与电网间还存在矛盾点，尤其是加剧了电网的峰谷差及电网稳定性等问题，怎样平衡可再生能源的消纳与新能源汽车的发展，是汽车产业以及社会网需要共同考虑的问题。

V2G是围绕负载侧能源消费形态变化，构建的包括数据服务平台、电动车、储能、分布式车网融合 (V2G)电源等综合智慧能源体系，能够把电动车储能分布式的能源进行综合利用。无论是太阳能、风能，还是传统的石化能源通过该能源平台，都能从电网侧与家庭使用电动车进行互联。

如果2030年电动车保有量为8000万辆，总储能将有60亿度电，相当于中国每天消耗1/3的电量。如果10%的车辆以平均50kW进行充电，其充电功率将达到4亿kW，占到电网总装机量的1/4。所以电动车与电网的互动意义重大。

总的来讲，支持性国家政策与新能源汽车的增长是关键因素驱动，充电桩技术的不断创新也为车网融合带来机遇。

车网融合的技术路线

当前，车企、充电桩企业、电网企业都在大量探索车网融合技术，车网融合对电网企业而言更为急迫，因为新型电力系统需要车网融合的路径进行助推。

从技术层面来讲，车网融合大致分为四类：自治式V2G；集中式V2G；基于微网的V2G；基于更换电池组的V2G。

每种方案不同，自治式V2G早年在日本东京大学开始研究，主要面向家庭应急使用。目前，我们的国家电网主推直流的V2G，自治式V2G不符合中国的V2G发展趋势；集中式V2G相当于把电动车聚集在一个区域，进行类似社区或场站的集中式的调度，在能源管控上比较容易。基于微网的V2G可以不用依赖大电网，适用范围更广，并且容易推广，基于27930基础修改通信协议可以实现车与微网的互动。基于更换电池组的V2G需依托换电站，将换电站内大量电池直接与电网连接。

作为车企。我们主要关注三方面：一放电后对电池寿命有没有影响，很多用户关注车辆的电池续航能力，但现在让我把多余的电量放一部分出来，虽然会赚些收益，但能不能平衡掉电池寿命的损失。

二关于能量的双向互动，电动汽车与外部的能量信息双向互动需要技术融合及验证。

三关于综合能源管理系统，目前，综合能源的大数据平台还没完全应用到V2G相关的场景，除了电池与桩外，再上一级基于微网的光伏储能，充电放电与其关联后，总体的能源管理怎么做？

从电池寿命来看，我们需要对电池寿命进行控制与预测。对放电提出要求和边界，怎样放电，对电池寿命损失最小，同时用户还能得到收益。一般而言，动力电池的循环寿命必须在1000次以上。当动力电池衰减到80%以下，及电池损耗20%以上时，不适合在新能源汽车上使用，强制进入梯次利用环节。V2G工况对电池寿命的影响尚未明确。联合电网大数据分析，可以定义V2G不同工况场景，再基于不同V2G工况，掌握电池寿命预测技术，研究最优放电MAP，制定最优充放电控制策略。比如车辆满电是六七十度，平均城市通勤的50公里内的耗电量是非常小的，我们可以留下20度电通勤，剩下的可以响应电网的需求，电网根据需求进行价格梯度调整。

关于能量互动，实现电动汽车与电网的双向能量信息互动，需要相关行业的技术融合、标准统一科学的集成方案及充分的测试验证。上述提到，在微网状态下，我们主要通过电池直流放电。目前，车上的BMS通讯协议与快充桩的通讯协议是基于国标27930标准进行针对性的开发，中汽研和中电联在也在牵头推进正式标准的发布。

关于综合能源管理系统，我们还是希望能把它做到微网中，单独一根桩进行充放电的价值并不大，我们希望能与光伏储能等技术融合起来，而且微网可以与住宅区、办公区等上一级电网进行互动，从而反向去做虚拟电厂概念。另外对车企而言，大量数据的获得对我们后续优化放电策略以及能源管理策略大有裨益。

基于车网融合，东风的实践

在东风技术中心园区，我们做了基于微网的V2G零碳超级场站，该场站占地806平方米，28个车位，118千瓦的太阳能板，匹配215KWh储能系统。19台交流桩、2台超级快充终端、5个V2G终端，1个无线充电终端，基本上绿电每年发电14.5万度，减碳110吨。我们最主要的是储能，包括上游的办公楼，微网接在我们办公楼的变压器下端，与办公楼的用电负荷和供电进行互动，功能非常丰富的，包括多模式多场景充电。

在系统架构上，我们对能源、负载、储能、物联网(源网荷储)进行智能管控，在不额外增加大电网压力的情况下，实现能量尽可能自治，达到近零碳排放。

另外，我们也自主搭建了能源平台管理，打通充电桩、光伏、储能、车辆、监控、地锁等相关数据，汇聚到能源交互管理平台。实现了对各类的设备的可控管理，承载了能源管控算法的运行；实现了试验车、私家车的充电APP，保障场站的示范运行，通过设置梯度电价、品牌系数引导客户合埋充电。

目前东风乘用车部分E70车型，今年年底和明年投产的风神品牌部分新能源车型都将支持V2G功能

场站还有赖于后续运行，运行时间越长，数据积累越多，我们的策略可以迭代将越来越好，从而反哺我们的综合能源管理。

车网融合涉及的面非常广，一家车企不可能独立完成，需要电网以及产业链上下游共同努力，打造这样一个生态性技术。

（以上内容来自东风汽车集团有限公司技术中心新能源及动力中心PTO史来锋于2023年6月12日-13日在 2023中国汽车低碳与可持续发展论坛发表的《基于车网融合的零碳超级场站的研究及实践》主题演讲。）

2023-06-14

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