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隨著石油資源的枯竭以及可再生能源技術(shù)的迅猛發(fā)展，發(fā)展新能源汽車，尤其是純電動汽車已經(jīng)是大勢所趨。作為未來電網(wǎng)中比重龐大的負荷，同時又兼具大規(guī)模能量存儲能力的電動汽車動力電池，在實現(xiàn)智能電網(wǎng)的過程中，勢必要扮演一個舉足輕重的角色。
電動汽車及其動力電池對于智能電網(wǎng)扮演著2種不同的角色，電動汽車的動力服務(wù)作為一項龐大的負荷，將可能占據(jù)整個電網(wǎng)負荷的極大比重，其運行對于電網(wǎng)安全會產(chǎn)生重大影響;而另一方面，電動汽車的動力電池作為一種儲能裝置，其能量存儲的總量對于電網(wǎng)來說又是一種保障和優(yōu)化電網(wǎng)運行的積極資源。因此，如何讓電動汽車及其動力電池在這2種角色之間平穩(wěn)自由的轉(zhuǎn)換，成為智能電網(wǎng)與電動汽車相結(jié)合的關(guān)鍵問題之一。具體體現(xiàn)為怎樣合理安排電動汽車這種負荷以及怎樣優(yōu)化動力電池這種儲能裝置的運行。當(dāng)電動汽車作為負荷時，可以通過技術(shù)手段和經(jīng)濟手段合理安排充電時間，實現(xiàn)有序充電管理，達到移峰填谷的效果，提高系統(tǒng)運行效率，減少對電網(wǎng)安全的影響;當(dāng)動力電池作為儲能裝置時，可以將其作為系統(tǒng)的備用容量，或者峰荷時向電網(wǎng)提供電量，優(yōu)化電網(wǎng)運行，提高系統(tǒng)的安全可靠性。在這種背景下，V2G(vehicletogrid)的概念應(yīng)運而生。顧名思義，V2G是指與電網(wǎng)相連接的電動汽車(Vehicle)作為一種分布式負荷和電源，可以向電網(wǎng)(Grid)釋放存儲在其動力電池內(nèi)的電能，從而為優(yōu)化電網(wǎng)運行和安全提供積極支持[7]。在這一概念的驅(qū)動下，學(xué)術(shù)界進行了大量以V2G為基礎(chǔ)，對運行模式、充放電技術(shù)以及與可再生能源發(fā)電相結(jié)合實現(xiàn)有序充電管理等問題進行了深入的研究。
然而，從V2G命名本身強調(diào)車輛(Vehicle)來看，就可以發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)思維中，一直將車輛與電池作為一個整體來看待，將充放電的主體始終默認(rèn)為車輛。在這種思維方式下，人們將一些電動汽車本身的屬性也默認(rèn)成了動力電池的屬性。電動汽車分屬于千百萬不同的用戶，其具有明顯的移動、分散以及相應(yīng)的與電網(wǎng)連接的時間和地點的不確定性。由于電動汽車的產(chǎn)權(quán)分屬于不同用戶，電動汽車接入電網(wǎng)及其充放電的操作權(quán)限也相應(yīng)的歸屬于不同用戶，造成了分布式?jīng)Q策的局面。同時，車輛作為人們?nèi)粘Ｉ畹墓ぞ撸溥B接入電網(wǎng)的位置勢必廣泛分布于配電網(wǎng)，而其作為分布式電源向電網(wǎng)輸送電能必然造成配電網(wǎng)潮流的復(fù)雜變化，為配電網(wǎng)的運行帶來諸多不確定的沖擊和影響。將這些車輛的屬性等同看成電池的屬性，造成了V2G實施中面臨的一系列困難和障礙，很多研究一直延續(xù)這種思維方式，試圖從這些束縛中尋找突破。
實際上，如果大膽的突破原有的思維模式，在電動汽車與動力電池之間進行解耦，就會發(fā)現(xiàn)那些對于電動汽車的諸多束縛對于動力電池其實并不存在。在擺脫這些束縛之后，通過建立大型集中儲能充電站，可以實現(xiàn)動力電池直接向電網(wǎng)輸送電能。因此，在V2G的基礎(chǔ)上，可以擴展出一種新的概念，將其命名為B2G(BatterytoGrid)。B2G揭示了電動汽車動力電池與電網(wǎng)交互的本質(zhì)，而去除了車輛屬性的束縛，擺脫V2G概念的局限性。實際上，V2G是B2G的一種特例或者存在形式，V2G的本質(zhì)依然是電池與電網(wǎng)的能量交互，只是由于V2G特殊的存在形式造成了諸多的束縛和問題。作為對V2G的擴展和升級，除了V2G之外，B2G也可以包括集中充電的動力電池與電網(wǎng)的能量交互。
本文將集中充電的動力電池與電網(wǎng)的能量交互作為B2G的重點進行論述，無特殊說明時，文中所述B2G均指這種運行方式。本文以V2G為基礎(chǔ)闡述其產(chǎn)生和特點，論述實現(xiàn)該B2G在商業(yè)模式上、運行管理上、技術(shù)條件上面臨的挑戰(zhàn)和可能的解決途徑。并以B2G為基礎(chǔ)，展望在此基礎(chǔ)上智能電網(wǎng)未來可能的發(fā)展愿景。
1、電動汽車與動力電池的解耦
電動汽車與動力電池的解耦主要體現(xiàn)在3個方面：資產(chǎn)關(guān)系解耦、時間解耦和地點解耦。通過資產(chǎn)關(guān)系解耦，首先解決對于動力電池充放電的決策權(quán)問題，而通過電動汽車的動力服務(wù)與電池充放電在時間和地點上的解耦，解決電動汽車本身移動、分散的特點與電池充放電過程精確計劃與控制之間的矛盾。
1)資產(chǎn)關(guān)系解耦。與燃油汽車相似，用戶在購買汽車時，并不愿意為了確保能夠獲得固定數(shù)量的燃油供應(yīng)而額外支付一筆保證費用，因此對于電動汽車來說，讓用戶為確保獲得電能供應(yīng)而單獨為電池付費并不完全合理。此外，電池的所有權(quán)也直接決定了對于電池的充放電操作的決策權(quán)，資產(chǎn)關(guān)系的解耦是其他解耦和技術(shù)路線的前提，只有專業(yè)的充換電運營公司掌握了電池的所有權(quán)，才能更好地避免汽車用戶的意愿對電池利用的限制和約束，同時大大降低決策的復(fù)雜程度和主體數(shù)量。
2)電動汽車動力服務(wù)與電池充放電操作的地點解耦。由于動力電池的充電時間過長而無法滿足人們快捷的動力服務(wù)的需求，電池更換模式徹底打破了電動汽車與電池一體化的思路，使電動汽車的動力服務(wù)與動力電池的充放電操作可以完全在不同的地點進行。由于分屬于不同的所有者以及不確定的使用方式，電動汽車接入配電網(wǎng)的地點也同時具有分散和不確定的特點。而通過換電模式實現(xiàn)地點解耦，使得動力電池的充放電有可能擺脫對配電網(wǎng)的依賴和沖擊，避免分散和隨機而采用集中的方式，以避免諸多不確定性因素的影響。
3)電動汽車動力服務(wù)與電池充放電操作的時間解耦。電動汽車整車充電模式下，動力電池連接入電網(wǎng)充放電的時間與電動汽車運行行駛的時間難免會形成矛盾，而電網(wǎng)由于自身運行安全和成本效益的考慮，對動力電池充放電的時間又具有特殊的要求。因此在V2G中，很多技術(shù)和方法都是針對這種矛盾來尋求2者在時間上的平衡，但這種平衡畢竟是在約束下的有限度的平衡。因此，換電模式將電動汽車動力服務(wù)與電池充放電操作進行了時間解耦，對于電網(wǎng)而言，解決了其利用動力電池優(yōu)化運行和安全的最大障礙。
圖1中，將資產(chǎn)關(guān)系、時間以及地點3種屬性用三維空間的方式來表示電動汽車與動力電池的解耦關(guān)系。在整車充電的模式中，電動汽車與動力電池的這3種屬性基本相同，而解耦之后2者可以完全具有不同的空間屬性。
由以上分析可以看
