为什么我看好电动汽车有序充电，不看好车电互联（V2G）

前言

这两年随着能源行业的不断发展，电动汽车技术的日趋成熟，能源转型+交通电气化早已经是目前全球许多国家的技术升级转型重点方向。在这样的大框架下，有很多人（主要是能源电力背景的）提出了车电互联（V2G，vehicle to grid）概念，即希望电动汽车作为可以灵活接入电网的储能装置，可以与电网进行能量的双向互动，用于为电网提供各种辅助服务并获得报酬，被很多人视为能源行业的发展一大重要趋势。在此对于车电互联刘博不打算过多的介绍其细节，有兴趣的朋友（尤其是汽车和电池背景的）可以搜索《电动汽车入网技术（V2G）是什么，目前有什么研究或者是应用？》这篇文章来进行更多的了解。

而在本文中，刘博提出一个观点：电动汽车当然可以与电网互联进行互动，但是其中单向能量传输——即有序充电（与电网的互动仅限于为电动汽车灵活有序的充电）是靠谱的，而与电网发生能量双向互动的车电互联（V2G）则不是条好赛道：对于汽车这一端是损失大于收益，无法形成有效的运行模式。

本文有技术分析和基于行业发展情况观察的推断，也有吐槽。总之，抛砖引玉，浅见供大家参考。当然估计可能很多电力行业的人会有不同观点，欢迎拍砖。

V2G原理示意图，摘自《V2G：欧美日发展经验启示》一文

为啥有序充电先天就很靠谱

对于动力电池的充电来说，电芯在多少荷电状态（SOC）能以多大电流/功率充电，都已经是经过了电芯厂和车厂一系列设计验证工作后得到的数值了，这也就代表了电动汽车充电的最大功率/能力。在实际使用中，受环境温度、充电桩本身功率、安全边界缓冲值等因素的影响，汽车充电能达到的功率一般不会达到电池/电芯允许的最大允许功率值，或者说是只能偶尔才能达到。

阶梯状的充电曲线就是经过电芯验证开发过程得到的优化的充电曲线，如果充电倍率低于该值更是没什么问题，摘自文献Optimum fast charging of lithium-ion pouch cells based on local volume expansion criteria

而实际上，充电功率只要低于电芯的允许功率本身就是没什么问题的：电芯慢充比起快充来说，反应动力学条件更为温和，发热等方面遇到的挑战都要小很多，本来就更容易。而有序充电本质上也就是充电电流受电网这边的控制，电网负担大了就给少充/停充，电网当时发电供过于求就多给汽车充一点。反正电网嘛，是即发即用要尽量随时保持供需平衡的，而车只要不急着用，充电断一会（先去保电网里的其它更要求稳定性的负荷）对电动汽车基本没什么损失，反而给了电芯更多的静置时间，对于反应动力学极大的有利，更利于温和的把电池充满。

在这方面，刘博在之前的一篇文章中就报道了宝马公司是怎样与美国加州的PG&E公司合作，推出与电网协作联动的智能充电服务的iChargeForward项目，详见《电动汽车～退役电池～电网协调运行的创新尝试：宝马联手PG&E让充电更聪明》一文。

为啥车电互联V2G不是个好赛道

那为啥刘博认为车电互联V2G不是条好赛道呢？

1. 辛苦开发电池花这么多功夫换来的电池寿命就用V2G给电网放回去了？ 你这是不是好钢用在刀把上的精神？

熟悉动力电池开发流程的人都知道，很多车型的电池包会有开发时的要求：即要满足充放电XX个循环/全生命周期能跑XX万公里/全生命周期能量吞吐可以满足多少度电的要求，这都是行业内最基本的。

单纯有序充电自然没有问题：因为电无论如何是一定要充的，有序充电只是让充电更为合理。但是如果你非要拿动力电池去和电网V2G，我得问一下：

· 电网能相应为你电池寿命的损耗付多少钱？实际上，目前电力市场能给种种辅助服务的补偿并不怎么可观，这也是制约储能行业发展的一个关键因素，具体可以见本章4节的讨论。

· 动力电池开发可不轻松，需要好几年的周期，反复的验证过程，越是目前的高能量体系，越是要把各方面的性能平衡好，非龙头不能胜任，技术门槛可是不低。所以：你非要把动力电池工程师千辛万苦调了N年配方工艺提高出来了的电池寿命/全生命周期能量吞吐量能力就跟电网这么弄几下子就消耗掉了，电网给你的补偿还不见得高，你说这是不是充分体现了王多鱼的把好钢用在刀把上的精神？

2. 电池只要完成了完整的充放，就有寿命/老化损失

来，大家跟我把这个标题先默读三遍：“电池只要完成了完整的充放，就有寿命/老化损失”。

对：只要有完整的充放，就有老化，只是可能有的电池快点，有的电池慢点，这是自然规律。

有序充电是只管充，放还是在汽车运行的时候正常使用掉的，这个完全不影响电动汽车的运行/使用模式。

但是如果你开始双向互动V2G了，那好，有一部分全生命周期的能量吞吐&伴随的电芯老化就送给电网了。此时我就想问鼓吹V2G的人了：

你会告诉消费者他的电池进行V2G会加速老化了吗？里程焦虑目前仍然是大家关心的一个痛点，而随着使用年限里程会缩水，这更是让大家对电动汽车的现状不够满意&还有更高的期待和要求。在这时你居然要让我把我宝贵的充放电能力送给电网？还嫌我的电池衰减的不够快？所以这里仍然呼应了刚才第一节里讲的：这不是把好钢花在刀把上是啥？

此外，有人会说：“现在动力电池寿命是1K次……所以400公里续航里程乘以一千次就可以得到40万公里，明显够用，富余的就V2G吧。”

猛一看这个逻辑似乎没问题，但是刘博要在这告诉大家和提几个问题：电池材料的1千次寿命/单体电芯的1千次寿命/电池包的1千次寿命，与电池包在实际使用中的1千次寿命，是不是一样的？从电池材料的1千次寿命到最后的电池包实用中的1千次，要花多少努力你们有概念么？

所以理论值是很好啊，但是现在市面上实际上不换电池能跑到40万公里续航的车有多少？我觉得提倡V2G的人，应该把这方面的数据拿出来，详细论证，才能更好的支持这块的继续发展。

以及在此刘博还要进一步强调一个事：其实我也不是说V2G这事一定就不行，既然对我车利益有损失的话，你给我的补偿到位了不就行了？伟人马克斯还说过：“如果有百分之二十的利润，资本就会蠢蠢欲动；如果有百分之五十的利润，资本就会冒险；如果有百分之一百的利润，资本就敢于冒绞首的危险”

——那电网愿意为V2G付多少钱呢？带着这个问题咱先看第3节：法务与责任。然后在最后的第4节中刘博再回答这个问题。

3. 汽车用户、汽车公司与电网公司：法务与责任的限定。

在BMW的有序充电项目中，能量互动情景尚且更简单，都需要BMW、PG&E认真的起草了合同，其中对于参加需求响应的权利、义务做了明确的规定，让参与者有一本明账可算，活动开展得自然会更顺利。

项目中对于法务/合同方面的一些简单介绍信息

而如果要能量双向供应，带来的问题恐怕只会成倍的增长，比如：

这么给电网馈电提供服务，汽车的电池寿命/能量吞吐量会有损失——万一因此满足不了全生命周期的能量服务/里程要求了，这电池老化的责任谁背？光冲这一点，大多数汽车企业是不想折腾V2G的（起码是不想很快很积极的折腾）：现在开发动力电池还一堆事和挑战呢，搞V2G？对我有什么好处吗？你知道高比能电池有多难搞吗？你知道高比能和高功率兼顾有多辛苦吗？你倒是给我一个参与的理由来说服我参加啊……

以及说到说服，大家别忘了，说服一个人最好的方法是诉诸利益，而不是理性/感情/情怀）。如果没有利益，那经济学上的理性人的选择一定是多一事不如少一事，毕竟电动化是汽车领域的公认发展方向了（大家都愉快的入坑了），但是V2G还不是。既然不是公认的发展方向，你得用更为充分的理由来劝汽车企业愉快的入坑。

这种双向复杂的互动，商业模式的确定，各方法律上应该承担的责任义务肯定设计起来就会比有序充电更麻烦。

当然了，相比于其它几个挑战，这几条麻烦反倒是相对容易克服的，刘博在这里也只是想提出这个问题，供大家思考。

所以说来说去，其实大家已经看得挺清楚了：你要是给够好处（车端&用户端），V2G也不见得不能发展啊，那咱们下一部分就看看，实际上电网有可能为V2G付多少钱。

4. 要是V2G真行的话，电网给予的报酬肯定要够高，那此时没有理由固定式储能不能首先大规模暴发。

如果以上这些条件都成熟了，电网也愿意付出很多的报酬来促进V2G的发展。考虑到动力电池应该肯定是比固定储能更贵的，那没有任何一个理由此时成本更低、寿命应该更长的固定式储能不能先抢占这块市场，满足与电网双向能量交换、提供服务的需求。

近来的储能招标结果，大家都能看的出来要比动力电池更便宜

有人说电车灵活啊，即插即用啊，可以来回调配啊——乖乖，要先会走，然后才能跑。固定式储能和电网的互动总比车模式要更清晰，适应度更高吧——人家就是为了电网开发的，那现在固定式储能在电网的应用怎么样了呢？

说实话，电力市场、电改和辅助服务的情况更新刘博也试图去跟了跟，为了方便外行大概理解现状，刘博斗胆总结一下中国固定式储能——电网互动行业这块的发展现状，供大家理解（欢迎拍板砖），总体来说就是：

电力领域的改革不容易，既有体系很庞大，运行惯性很大有一套既有的逻辑。电改属于各种能源群里一提就吵个不停，经常达不成结论和一致意见的那种话题，以及执行起来也是真不容易（九号文出来有几年了吧）。

具体可以推荐一篇文章《为什么电改比消灭肺炎更难？》，由张树伟发表于《能源杂志》，对电改有兴趣的朋友可以去看看大概是一个什么情况。

储能100人报道的蒙西辅助服务补偿恐腰斩的新闻

然后咱们再看储能目前的发展情况。中国国内储能参与电网辅助服务的各省规定也不一样，补偿机制经常有调整，这其实就关系到了储能往电网里用能不能赚钱这么一个简单却又最核心的问题。在这里刘博也不打算给大家列一堆调频、寿命计算、补偿多少钱的公式一通计算把大家算晕，只想换一个思路来思考这个问题：即从行业实际的发展情况和发出的声音来推断目前行业遇到的困难和挑战：

· 这两年的储能装机量受政策的影响不小；

· 电网好像对使用储能不情愿多花钱，不想铺太多（叫停事件）也不太像是真的热衷；

· 从大家都在使劲找商业模式这一点来看，储能项目的经济性估计仍然还是有挑战，而这一点恐怕还是要靠技术进步才能得到根本解决。

GGII总结的2019中国储能行业发展情况

摘自《中国储能产业商业化发展道曲且长》，发表于中关村储能产业技术联盟

所以不难看出，目前的储能技术水平+电网体系的运行规则+电力市场的运行模式并不太容易让当下技术水平的储能在中国的电力市场取得足够好的经济性，所以中国的储能行业一直就发展得不温不火。

说实话，储能行业非常重要，可以推动多种技术的发展，对于能源转型的意义也很大。但是在这里不是讨论情怀的地方：种种迹象表明储能往电网中使用尚且有不少困难，需要克服种种挑战，如果天生设计用来与电网互动的固定储能都不能很好的满足电网的要求，发展都有些挑战，你却硬要把互动起来更为麻烦、成本更高、产权责任归属更复杂的电动汽车使劲往电网里凑，发展车电互联V2G，是不是就属于没学会走（储能-电网互动）就想跑呢（V2G）?是不是硬要去干一件基于目前技术水平明显高成本低收益的事呢？

所以刘博也就不奇怪为啥人家宝马的那个项目的第一期里，汽车与电网的互动就只是有序充电，没有V2G。

PS：说到收益，刘博到是觉得拿着电动汽车去开滴滴明显比V2G靠谱得多——耗电百公里成本明显比烧油更划算，而且还能认识人，论收益可是妥妥的比V2G要大多了，各位老铁们不妨考虑一下。

后记&乱弹

几年前刘博看见了宝马的这个项目，觉得很有意思眼前一亮，就写下了这篇稿子。这几天再回到 bmwchargeforward.com上看看是否有更新，可惜的是网站上说这个项目从2018年就开始了第二期，但是网站上却找不到什么靠谱的资料来介绍项目目前的最新进展，所以大家要是谁有知道这个项目后续情况的，欢迎告知和分享资料，让刘博再学习一个……

至于V2G，刘博并不是认为它一无是处，而是其相对来说投入产出比不太好，目前阶段还不如好好搞储能，搞点示范项目也许还凑合，但是你要非要给它画一个未来发展的大饼就多少有点概念大于实质的意思。现在能源互联网的商业模式创新的讨论其实有很多，那对于V2G其实我觉得可以把问题进一步简化成：到底什么样的用户会愿意为电动汽车提供的V2G服务付出很高的边际成本呢？你别跟我谈情怀谈理想谈潮流，刘博自己作为电池工程师就在做未来发展的方向，刘博也知道啥是情怀，所以在这咱就谈谈这笔账能不能算明白就行。

另外一个：目前有很多平台/商业模式，里面提倡的互动都很复杂，看起来云山雾罩，但是刘博觉得有一个很大的问题：很多厉害的东西应该都是可以用很精炼的语言和逻辑来快速说明白的，不应把这内核就搞得很复杂。在这些复杂的互动平台/商业模式背后，刘博反而看到的是每一个技术本身的不成熟/不够经济才是最大的瓶颈：要是技术厉害了可以获得良好经济效益谁还会费那劲搞那些复杂的商业模式？直接一把梭暴力满仓干好不好？

最后：所以相比之下，为了中国制造业的真正崛起，多在每一个细分领域里去造一到几个C公司才是正道，其它事情的优先级真的可以往后面排排。

声明：本文为作者在业余时间所作，不代表任何组织、机构的观点。

致谢：

感谢五道口xEV吹水群各位的建议，跨学科交流行业发展当如是~

感谢行业老司机琦哥和电池专家徐大哥在讨论方面给予的支持。

图｜网络及相关截图

作者简介：刘冠伟，博士毕业于清华大学材料系，从事动力电池研究开发工作多年，目前就职于某外资车企电芯开发部门。