国网智慧车联网副总经理王文：关于车网互动标准化的思考
金砖充换电论坛：国网智慧车联网副总经理王文：关于车网互动标准化的思考
充换电站网获悉，6月7日至9日，由中国充电桩网 、充换电百人会主办的2023第九届中国国际电动汽车充换电产业大会（简称：金砖充换电论坛）在上海汽车会展中心举办，第二届上海充换电展CPSE也同期举行。
国网智慧车联网技术有限公司副总经理王文出席论坛并发表主题演讲——《关于车网互动标准化的思考》。以下为演讲实录（演讲内容根据现场录音整理）：
王文：去年以来，受中电联的委托，我们开展了电动汽车与电网互动标准体系的研究。借此机会，跟大家分享一下研究的成果。
四部分：
一、车网互动的意义
大家知道电动汽车在国家政策鼓励和市场拉动下快速发展，乐观估计到2025年，电动汽车的保有量会超过000万辆，到2030年会超过1亿辆。届时电动汽车的充电负荷将超过1亿千瓦，占全社会最大负荷的5.5%，电动汽车的储能车载电池将超过50亿度。这些电动汽车的增量绝大部分来自于私家车，他们要么在家里充电，要么在单位充电，不被管理的话，相当一部分台区将会超载或过载，而且会加大电网运行的峰谷差，对电网的运行带来巨大的挑战。
另一方面，这1亿千瓦的充电负荷有相当一部分是可调节的负荷，是有序用电的最经济的资源。同时，50亿度的电池是巨大的电力海绵，它能够占每天用电量的25%。这也是新型电力系统稳定运行的基石。
电动汽车快速发展的同时，新型电力系统的快速发展，到2025年新能源占比达50%，电网运行方式将从“源随荷动”向“源网储一体化”和“荷随源动”的模式发展。因此，车网互动受到政府和产业界的广泛关注。
车网互动是“源荷互动”的一种重要形式，它主要是通过充换电设施与电网进行能量和信息的互动，将电动汽车作为可调度的资源，和电网高度协同，在满足用户充电的同时，支持电网的经济运行。说白了就是光伏发电，风电大发的时候多充电，电网平衡紧张的时候就少用电。
在车网互动过程当中，充电用户会享受到低电价，最近山东的电力市场频繁出现负电价，在车网互动过程中，在参与电力市场的时候可以享受到低电价。新能源弃光弃风就会减少，电网的投资会减缓，车载电池沉睡的资源可以被利用，电动汽车相比燃油车的经济性会更有优势，这样电动汽车的发展就更快了。多种因素的叠加，充换电行业市场会更加繁荣。
二、车网互动要规模化发展，标准先行
谈一谈标准化的需求。近些年来，国家电网、南网电网、一些主机厂、设备制造商都在车网互动方面做了积极的探索，在模式创新、技术研发、产业推广方面，推动电动汽车与电网深度融合，提升可再生能源消纳水平，促进电动汽车行业的发展做了很多有益尝试。
下面就国家电网的实践做一下回顾。国家电网是最先开始充换电设施建设的电网企业。目前国家电网建设的充电桩已经覆盖27个省，273个城市，国家电网建设的车联网平台已经接入的充电运营商超过1700家，用户超过1900万，可结算的充电桩已经突破40万个。
国家电网还建设了一个“智慧车联网平台”，这个车联网平台和电网的调度系统、电网的交易系统，以及国家的新能源汽车监控平台做了互联互通，形成了“车-桩-路-网”数据的流通平台，为车网互动的实施建立了良好的基础。
国家电网在此基础上结合电力市场发展的进程，也开展了很多车网互动的实践。包括建设了一个“1+M+N”车网互动的业务体系，这个业务体系包括一个平台+两级服务调度中心，这个平台就是国家电网智慧车联网，两级服务调度中心是针对区域性的市场和省级的市场，分别在总部和24个省建立了服务调度中心，同时我们在市场上例如台区治理、需求响应、辅助服务、现货市场开展了试点应用。聚合的资源包括社区充电、公共充电、专用充电、换电站、V2G场站。
跟大家汇报一下具体场景，首先讲讲有序充电。有序充电是应对电动汽车负荷，对配电网造成冲击的有效措施，已被广泛认同。有序充电的目标就是考虑用户充电需求和电网安全运行的状态下，以对电网影响最小和经济最优为目标，运用经济和技术手段，引导控制充电时间和充电功率，对台区负荷曲线进行削峰填谷。
从技术路线来看，主要有三种技术路线：
（1）采用“云+桩”的方式；
（2）就地控制方式；
（3）云边协同方式。
目前与随车送桩比较相适应的充电方式，主要采用的是“云+充电桩”的方式做的，但是在成都、上海也试点了统建统营的应用，主要是就地平衡的方式。
（如图）这张图国家电网用“云+充电桩”的方式开展了无感有序充电的效果图。我们在北京2000个个人用户采用了无感有序充电，其中一组用的是无感有序充电，一组是用的无序充电。从曲线来看，有效地转移了充电的高峰，转移到晚上1点以后。同时，采用无感有序充电技术以后，使用户参与车网互动的比例已经超过40%。
V2G的概念大家比较熟悉，不多讲了。我想讲讲V2G在几个试点的场景，其中一个场景是试点了V2B的场景，在单位、在商业楼宇里面有峰谷价差的地方开展了试点。在中再大厦里面建了10台V2G桩，将近10辆车参与了V2G，10辆车里面最多的一辆车一年收益在4000块钱，给运营商分10%，给物业分10%，用户可以分80%，一年的收益可以达到3000多块钱。
同时，在V2G这种技术下，也参加了华北的调频辅助服务市场。中间这个图示中绿色曲线就是华北下达的AGC指令，红色曲线是电动汽车对AGC指令的响应，从响应情况来看和储能相当。
第三个场景是参与了重载台区的治理，主要通过V2G的方式，在夏季晚高峰的时候，把电动汽车聚集到重载台区这边来，通过电动汽车的放电，把台区超载负荷控制在变压器的高限之下，这样可以延缓电网的投资。
下面讲一下负荷聚合如何参加大电网互动的。我们公司作为一个负荷聚合商，联合了星星充电、特来电和蔚来汽车，先后在京津唐电网、河北南网、浙江等地参与了调峰、旋转备用等辅助服务市场，主动消纳风光电量超3亿千瓦时，取得了很好的效益。
现在以京津唐为例，通过这个平台，接入的可调充电桩已经超过了8万台，最大的物理响应负荷能力已经超过了110万千瓦，累计减少了弃风弃光电网2.66亿千瓦时。在试点过程当中，验证了通过负荷聚合参与电网互动的计量、数据采集、控制、安全的需求。
总之，通过前面的试点和示范，验证了电动汽车在有序充电方面，车桩和平台的通讯、安全协议，以及数据采集等方面的新需求，为我们下一步制定标准奠定了基础。
虽然众多的企业开展了车网互动的实践，但是由于还没有形成规模化的效益，其中一个核心原因之一就是标准缺失和体系不完善，制约了车网互动的高质量发展。比如V2G的车由于没有标准，车就没有商业化的车，老百姓想放电是买不着的，只有想做试点的企业跟车企商量来定制，所以没办法规模化发展。再比如聚合商和运营商之间的信息交换的标准没有，我们在华北市场里面虽然有几百家的运营商，只聚合了5家，还不到1%。再比如在参与电力交易过程当中，并网的接入规范、测试规范没有出台，造成了只有1%的可调节负荷产生了车网互动。再比如在参加电力市场过程当中，由于没有安全防护的标准要求，导致调度系统、交易系统对聚合商的数据和响应能力有不可信的方面，它对充换电负荷参与市场上限要求不能大于50万千瓦。所以，急需要建立标准，通过标准可以降低技术壁垒和成本，通过标准可以提高互联互通的效率，通过标准可以优化协同的发展，通过标准可以保证可信交易。所以，我们要进行建立（标准），去年中电联委托我们做了这么一个研究。
三、谈谈车网互动标准的思考
车网互动的主要形式是参与电力市场，包括中长期市场、现货市场和辅助服务市场。这些市场对参与的主体有容量的限制，比如华北的辅助服务市场要求参与主体必须聚合超过5兆瓦的能力，这样就出现了一个新的角色叫“负荷聚合商”。车网互动业务包含车、桩、充电运营商、聚合商、电网五个主体。
（如图）图上汇总了相关标准的关系，从图中可以看到设备与系统之间、系统与系统之间，黄色的部分是私有协议。这些私有协议就是车网互动标准化过程当中主攻的方向，同时由于电力市场对数据要求不一样，原先的这些标准要做相应的修订。
我们在做标准的时候，采用这样的步骤。首先，按照负荷聚合商参与电力市场的规则和技术的要求，从这儿入手作为需求的驱动。第一步是建立信息交换模型，在信息交换模型的基础上要规范信息交换的接口，最后提出相关设备和平台的技术要求和标准一致性测试的规范，以及这些充电设施并网运行的管理规范。
在信息交换模型方面，从“源网荷储”运行全环节来看，可划分为：“并网-申报-调控-清分-评价”五个环节，这样就会有五个模型。
这一页讲的是设备模型。在车网互动过程当中，充电桩这个资产从原来服务充电的用电设备要变为电网平衡中的一个资源设备，要从电网调度的视角来看这个设备的资产，主要保证这个设备可调度，要对设备进行标识，跟电网模型要进行融合，同时要增加这些设备参与电网调节的参数等等。
第二个是关于并网的需求。充电桩和电动汽车参与电网互动的时候，它的可靠性、可用性、可信性要提出更高的要求，在参与车网互动之前就要进行测试，这些测试就是看看从聚合商一直到充电桩是不是满足了符合并网运行控制的技术要求，包括通信的要求、数据的要求、功能的要求、性能的要求，同时按照测试的曲线进行传行实验。
这边讲的是数据申报。参与电力市场了之后，充换电服务中的电价不再是“峰谷平”三个时段，而是96个时段，这些变化都对标准产生重要的影响。
下一个讲的是负荷控制对标准的影响。车网互动之前，系统关心的是与交易订单相关、与充电桩设备资产和运营工况相关的数据采集比较多，这些数据采集都是以事件驱动的方式采集，而且都是单向的（从桩到平台）。车网互动之后，电动汽车参与的电力市场不仅数据更加全面，采集的周期也更加频繁了，采集周期要到分钟级甚至到秒级，同时还要增加调节指令的下发，也就是从平台到桩进行传递，同时对安全和可靠性也有更多的需求。
后面关于运营、评价、结算有很多，由于时间关系不再详细介绍。
通过我们的梳理，在已有的充电设施标准的基础上，初步规划了车网互动的体系。这个体系分为基础、设备与接口标准、服务平台标准、负荷聚合标准、建设与运行标准5部分，涉及术语、充换电系统与设备、聚合运营、配电网接入等16个专业领域标准。
在基础标准方面，重点制定2项标准，修订3项标准。主要是用于规范车网互动的技术术语、场景、技术架构和信息规范，提高团队的沟通效率。
在设备与接口方面，新制定1项标准，修订10项标准，这个方面主要是利用以前的标准。
在服务平台类标准方面，这是研究的重点，要新制定4项标准，修订4项标准。
在服务平台类标准方面，要新修订11项标准，这部分主要增加了新的负荷聚合商，因为它按场景分，还有共性的要求。这部分的研究任务比较重。
在建设运营方面，主要是新制定3项标准，修订5项标准。
总体来看，结合实践、结合技术发展的和行业发展的趋势，充换电设施的标准体系形成了2023年的意见稿，分了5部分，总共计划标准84项，其中涉及国家标准26项，行业标准48项，团体标准10项。
四、车网互动标准化共创共赢
如何缩短车网互动标准化的周期，我们打算以标准数字化的方式加快车网互动标准的研制工作。
车网互动是一个新的业务，如果走向快速成熟的话，实现可持续发展，必须尽早确立统一的标准，通过整合业务链上各个环节的技术标准，能够把创新格局向模块化、互补化、系统化、协同化的方向发展，加快产业化的进程。这个标准的制定对行业非常有利，可以促进技术进步，实现规模效益，保障服务安全，促进市场的竞争和合作。同时，也能提高产品和服务的质量，提高产业的竞争力。
加快车网互动标准化是以“创新、协调、绿色、开放、共享”作为车网互动标准化的理念。同时，以“统一、简化、协调、迭代”为车网互动标准化的方法原理。以“标准即服务”的标准数字化理念，开展车网互动标准化工作。采用开源技术理念，按照“机器可读能力模型”，构建“标准讨论-标准制定-测试改进-容器认证”的标准化流程，“高效透明协同智能”的加快车网互动标准化的研究。
最后想提几点建议：
首先，车网互动是我们共同的事业，车网互动的标准化可以助推产业更好更快地发展。标准化也是行业的共识，为了尽快的标准化，希望大家能参与到标准化当中来，希望大家能在标准化当中受益，祝愿大家在车网互动过程当中都有获得感。
来源：中国充电桩网
日期：2023-06-13
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