新能源汽车通过充换电设施与供电网络相连，构建新能源汽车与供电网络的信息流、能量流双向互动体系，可有效发挥动力电池作为可控负荷或移动储能的灵活性调节能力，为新型电力系统高效经济运行提供重要支撑。
2024年1月4日，国家发改委、国家能源局、工信部、市场监督管理总局四部门联合印发《加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》，鼓励全面推进有序充电应用和V2G模式示范，这正是车网互动模式的两大主流路径，即智能有序充电和双向充放电。与此同时，在经过几年试点后，蔚来汽车宣布其首批10座V2G目的地充电站于2024年1月9日在上海正式投入运营。种种迹象表明，车网互动模式的商业化进程正在提速。
事实上，对于车网互动模式的前瞻性布局早已广泛开展，此前刚刚成功举办的“2023中国汽车充换电生态大会”便专门针对这一新兴商业模式进行了研讨。2023年12月19日-21日，由中国电动汽车充电基础设施促进联盟、中国汽车工业协会充换电分会、杭州市富阳区人民政府联合主办的“2023中国汽车充换电生态大会”在杭州举办。本届大会以“迎接新挑战，全面推动充换电基础设施高质量发展”为主题，设置了“1+1+6+N”场会议和发布，即1场闭门会议+1场大会论坛+6个主题论坛+N场重磅发布，研讨构建产业高质量发展格局的对策、方法与路径。其中，在12月21日上午举行的“车网互动模式研讨”主题论坛上，来自行业企业以及机构院校的专家学者和高层代表，围绕车网互动的运营模式、关键技术及创新实践等话题展开研讨，进行深度沟通和交流。
机遇和挑战共存的新生态
随着新能源汽车的规模化发展，车网互动技术作为一种利用电动汽车与电网进行能量和信息交互的创新模式，具有巨大的社会、经济和环境效益，是推动汽车产业转型升级、实现碳中和目标的重要手段。
中国汽车工业协会充换电分会、中国电动汽车充电基础设施促进联盟执行秘书长邹朋认为，车网互动作为创新的能源互联网模式，能够实现新能源汽车与电网的互利共赢。车网互动不仅能够为新能源汽车提供便捷、安全、高效的充电服务，还能够实现电动汽车与电网的双向能量互动和信息交换，为电网提供调峰调频、消纳新能源、应急备用等多种辅助服务，提高电网的运行效率和安全性。
同时，车网互动还能够促进新能源汽车电池的全生命周期价值挖掘。通过车网互动，可以实现电池的智能管理和健康监测，延长电池的使用寿命，降低电池的成本和废弃率。退役的电池还可以通过梯次利用，继续为电网提供储能服务，或者回收利用其内部的贵重金属，实现电池的循环利用，减少资源浪费和环境污染。
车网互动不仅是技术，也是电动汽车物理和信息、商业和技术有机结合的生态系统。国网智慧车联网技术有限公司副总经理、党委委员王文认为，电动汽车通过充换电装置与公共电网、微电网相连，或者在楼宇住宅区与配电相连，将动力电池作为储能，实现电动汽车与电网之间的能量流互动、信息流互动，包括智能有序充电和智能充换电，能够有效解决电力系统中安全保供、供需不匹配的问题。
尽管车网互动拥有美好的未来，但在目前的发展阶段还存在一些问题和挑战。例如，充电桩的建设仍然存在一定的滞后性，特别是在一些中小城市和农村地区，充电桩的覆盖率仍然较低；车联网技术的应用仍然不够广泛，特别是在一些低价位的新能源汽车上，车联网功能的普及率仍然有待提高。此外，车网互动技术的安全和隐私问题也引起了广泛的关注，如何确保车网互动系统的安全运行，保护用户的隐私权益是亟待解决的问题。这些都需要行业进一步加强研究和探索，形成共识和合力，推动车网互动技术的规模化应用和产业化发展。
“预测”和“评估”至关重要
在新基建战略、数字化转型发展的浪潮下，形成电动汽车与新型电力系统融合发展的新格局。在这种趋势下，上海电器科学研究所（集团）有限公司联联睿科总经理汤晓栋认为，车网互动是电动汽车大规模接入电网的必然要求。
要做到车网互动，就要实现城市电网、车联网与充电基础设施网的友好互动和高效协同。对此，汤晓栋提出四个研究方向，一是“车-桩-网”要协同规划；二是“源网荷储”要有序互动；三是将需求分流，并进行有序引导；四是资源和需求要灵活匹配。
其中，在“车-桩-网”协同发展的充电站选址规划方面，要攻克“管理难”，需重点关注以下问题，一是电动汽车充电负荷预测模型与增长分析；二是基于P-中值与截留-分配模型的规划方法；三是城市配电网对充电负荷接纳能力评估。只有解决了这三个问题，才能有效推进城市电网、电动汽车和充电设施的协同发展与融合创新。
在“源网荷储”协同互动的优化控制方面，要实现“源荷协同”，攻克“峰上加峰”，需重点关注源网荷储互动的调节响应机制设计，以及基于分时电价的削峰填谷效果评估，这样才能有效推动新能源汽车优先消化绿电，提高充电负荷的用能效率，最终保障“3060”目标的实现。
可见，在大规模车网互动的商业化进程中，“预测”和“评估”至关重要。清华大学电机系副教授、电力系统研究所副所长胡泽春也多次提及这两个关键词。胡泽春认为，大规模车网互动的关键技术主要是车侧和网侧。对运营商而言，首先要对充电需求有一定的预测能力，因为参与需求侧响应、辅助服务和现货市场都需要把握自己的资源状况。在这个基础上，要进行相应的调控能力评估。然后在评估的基础上，再进行调控能力的预测。如果参与车网互动，还需要做相应的投标决策，市场出清之后要做精准的调控。
不同类型的应用场景充电负荷和可调控性相差很大，在市场上面临着很大的技术挑战。胡泽春认为，对于运营商来说，提高资源可调控能力的评估和预测精度是核心的技术环节，对于运营商和电网来说都需要创新的运营管控工具，最终实现闭环运行。
电动汽车与电网的双向信息和能量交换，不仅涉及到电力系统的保供能力，还涉及到电力系统的稳定性和可靠性。中国汽车工业协会充换电分会副秘书长、国联智慧能源交通技术创新中心（苏州）有限公司副总经理马华杰也强调，要实现大规模车网互动，就需要突破一些关键技术的难题，让车联网交易更加高效、安全、可靠。
技术创新贯穿发展进程
随着电动汽车的规模化快速发展，大规模随机、不可控的分布式资源无序接入配电网，给世界各国都带来了不同程度的挑战。为了应对这种挑战，各种创新的技术便不断地应运而生。中国电力科学研究院配电技术中心总工程师段青介绍了一种基于能量路由器的先进技术，并认为这是构建车网互动公共充电系统的有效方式。
从普通工频变压器的发展，到有载调容调压变压器、电力电子融合变压器、固态变压器，再到能量路由器，清晰地呈现出了配电网核心装备的发展和演化机理，以及未来区域能源互联网的结构形态。其中，能量路由器作为当前最先进的技术，可融合配电变压器、固态开关、交直流配用电、分布式光伏变流器、储能变流器、柔性充电堆等功能，是未来构建区域能源互联网的核心装备。
据段青介绍，利用能量路由器构建公用电动汽车充电站具有诸多优势。与传统方案相比，基于能量路由器构建的本体主电路拓扑和充电站光、储、充系统架构方案，在设备大小、设备造价、系统效率、电能质量控制与治理、安全保护、直流接线方式、稳定运行、故障穿越、数字化运维、嵌入式能量管理系统、光储充协调运行、参与调频和调峰市场等方面都极具优势，能够保障较高的经济性、安全性和稳定性。
当然，除了硬件的创新之外，软件技术的创新也必不可少。华北电力大学教授胡俊杰的研究方向为“调峰市场环境下规模化电动汽车优化调控技术”。胡俊杰所在的研究团队根据充电桩功率限制，建立了满足工程要求的混合整数线性模型，提出了功率调整鲁棒边界计算方法，能够保证可调节能力量化的有效性。同时，该团队还在实时控制层面提出了“集群-电动汽车”的双层控制架构，细化控制时间尺度，可以快速修正功率偏差，提高控制精准度，能够使电动汽车功率控制更合理。
同样来自华北电力大学的博士后、讲师秦光宇在车联网交易的关键技术方面进行了大量研究，并构建了基于车电需求特性的电动汽车聚类模型，进而开展电动汽车用户响应弹性建模方法，综合考虑不同类型用户需求特性与响应特征，提出了差异化激励机制，从而引导各类用户参与绿电交易。
秦光宇所在的研究团队还通过综合分析用户充电行为与充电负荷特征，构建了充电负荷曲线特征识别算法，建立相关性综合评价指标体系，包含新能源二级指标——新能源穿透率、调峰特性、出力负荷特性相似度，形成了新能源发电出力与负荷特性匹配程度的量化表征值，最后形成了车联网与绿色能源的联合优化消纳策略。
有了各种创新技术的加持，车网互动模式的落地实践成效显著。国网天津市电力公司电力科学研究院优秀专家祖国强分析了天津地区电动汽车与电网互动的创新实践成果和经验。目前国网天津电力已初步形成“大型综合性充电场站为支点+主干交通网沿线和区域中心点位中型充电场站为骨架+分散式小型场站为辐射”的充电网络格局，为车网互动提供了强大的基础。从天津市津门湖新能源车综合服务中心，到武清高铁城际枢纽充电示范站，再到滨海（于家堡）综合充电示范站，再加上“一带一路”电动汽车与能源互联网实验室，“天津模式”逐渐崭露头角。
国网天津电力正在构建国内规模最大的车网互动示范工程。其方案是：首先，在配网层面进行友好接入，通过无感进行有序充电；其次，在大电网层面，进行广域的聚合互动，以确保精准调控；再次，分别从物理和信息安全保障层面，进行充放电过程的安全防护；最后，进行系统开发与规模化示范。
该示范工程从城市配电网友好互动、省域新能源消纳、跨省互济三个方面，分别在天津、山东、华北进行示范应用，覆盖城市、省级、区域三个层级，分钟级最大响应±500兆瓦，最大放电规模3兆瓦，形成完整统一的多层级、多市场验证环境。
车网互动模式的市场前景广阔，对于未来发展，祖国强建议：一是构建车网互动的跨行业、跨部门协调机制，促进产业链上下游协同创新；二是加强车网互动配套政策和标准体系研究，进一步提升车网互动领域标准水平；三是完善丰富车网互动聚合参与市场交易机制，丰富市场交易品种；四是打造一批国家级车网互动先行示范区，阶段性给予专项资金与政策支持。