清華新聞網(wǎng)11月26日電 在電動(dòng)汽車(chē)高速發(fā)展的背景下，車(chē)網(wǎng)互動(dòng)（V2G）被視為提高電網(wǎng)穩(wěn)定性、促進(jìn)電力脫碳的有效手段。然而，由于以往研究難以兼顧用戶(hù)行為的精細(xì)模擬與城市級(jí)海量數(shù)據(jù)的高昂計(jì)算成本，特大城市在制定V2G政策時(shí)仍缺乏足夠的數(shù)據(jù)支撐。
為此，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院張一副教授團(tuán)隊(duì)建立了移動(dòng)-V2G耦合分析框架，模擬了廣東省深圳市48萬(wàn)輛私家電動(dòng)汽車(chē)的出行和充放電行為，并詳細(xì)分析了它們參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)的效果。研究不僅為超大城市量化評(píng)估V2G潛力提供了開(kāi)創(chuàng)性的分析工具，其結(jié)論也為政府制定高效、公平且用戶(hù)友好的車(chē)網(wǎng)互動(dòng)政策提供了關(guān)鍵的科學(xué)依據(jù)，避免了未來(lái)可能的盲目投資。
圖1.研究概念圖
圖2.移動(dòng)-車(chē)網(wǎng)互動(dòng)耦合框架圖
研究團(tuán)隊(duì)首先分析了當(dāng)前車(chē)主們“各自為政”的自由充電模式，發(fā)現(xiàn)主要存在充電需求空間分布不均、時(shí)間高度集中，不同的充電習(xí)慣顯著影響P-PEV充電負(fù)荷曲線(xiàn)，閑置時(shí)間適合應(yīng)用V2G技術(shù)調(diào)度汽車(chē)中的大量?jī)?chǔ)能資源等情況。
隨后，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了兩種V2G參與模式：充電時(shí)V2G（V2G When Charging, VWC）模式即只有當(dāng)車(chē)主原計(jì)劃給車(chē)輛充電時(shí)，這段充電時(shí)間才被V2G策略調(diào)度；停車(chē)時(shí)V2G（V2G When Staying, VWS）模式即只要車(chē)輛處于停放狀態(tài)，無(wú)論是否原計(jì)劃充電，車(chē)主都需要將充電槍接入汽車(chē)，使汽車(chē)可以被V2G策略調(diào)度。相應(yīng)地，參與VWS模式的車(chē)主將得到比參與VWC模式更高的單位經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。
研究團(tuán)隊(duì)還模擬了深圳市48萬(wàn)輛私家電動(dòng)汽車(chē)的V2G數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，在夏季用電最高峰的一周，V2G可以提供高達(dá)2332兆瓦的削峰能力和2320兆瓦的填谷能力，將城市的用電峰谷差率從0.362降低至0.097，降幅達(dá)73%。
圖3.不同季節(jié)、不同經(jīng)濟(jì)激勵(lì)強(qiáng)度下，VWC和VWS模式的性能比較
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，VWS模式可以利用車(chē)輛超過(guò)80%的閑置停放時(shí)間，調(diào)節(jié)能力顯著高于VWC模式，但同時(shí)也帶來(lái)更高的補(bǔ)貼支出與電池?fù)p耗成本。研究表明，不必為了追求極致的負(fù)荷平衡效果而犧牲用戶(hù)體驗(yàn)，證明了一個(gè)用戶(hù)友好的V2G策略的可行性，且其更具經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。
圖4.中國(guó)四個(gè)超大城市的車(chē)網(wǎng)互動(dòng)未來(lái)場(chǎng)景分析結(jié)果
研究團(tuán)隊(duì)還將研究范圍擴(kuò)展為北京、上海、廣州、深圳四個(gè)城市，并模擬了2024年更高的電動(dòng)汽車(chē)保有量。相關(guān)結(jié)果表明，花巨資進(jìn)行全面的配電網(wǎng)升級(jí)以支持V2G快充，可能并非一項(xiàng)劃算的投資，決策者需要仔細(xì)權(quán)衡其成本與實(shí)際效益。
研究成果以“全面考慮真實(shí)行為因素的中國(guó)超大城市車(chē)網(wǎng)互動(dòng)潛力評(píng)估”（Unlocking vehicle-to-grid potential of load shifting in China’s megacities considering comprehensive real-world behaviors ）為題，于11月18日發(fā)表于《自然·通訊》（Nature Communications）。
清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院2024級(jí)博士生李楷三為論文第一作者，深圳國(guó)際研究生院副教授張一為論文通訊作者。其他作者包括深圳國(guó)際研究生院2023屆碩士畢業(yè)生李欣欣、2023屆碩士畢業(yè)生熊祖遜（現(xiàn)為牛津大學(xué)博士生）、2025屆博士畢業(yè)生陶晟宇（現(xiàn)為瑞典查爾姆斯理工大學(xué)研究員）、2023級(jí)博士生趙谷橙，清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心主任江億院士，中建科技集團(tuán)低碳智慧城市科技有限公司齊賀博士。研究得到深圳市可持續(xù)發(fā)展科技專(zhuān)項(xiàng)（雙碳專(zhuān)項(xiàng)）項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-025-65073-8
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李華山
審核：郭玲
