车对电网（Vehicle to grid V2G）描述了一种系统，其中插电式电动车辆，例如电池电动车辆（BEV），插电式混合动力车（PHEV）或氢燃料电池电动车辆（FCEV），与电网通信通过向电网返回电力或通过限制其收费率来销售需求响应服务。
车辆到电网可以与可电网车辆一起使用，即具有电网容量的插电式电动车辆（BEV和PHEV）。 由于在任何给定时间95％的汽车停放，电动车辆中的电池可用于让电流从汽车流到配电网络并返回。 这代表了每辆车每年高达4,000美元的公用事业估计价值。
电池具有有限数量的充电循环以及保质期，因此使用车辆作为电网存储会影响电池寿命。 每天循环两次或更多次电池的研究表明，容量大大降低，寿命大大缩短。 然而，电池容量是诸如电池化学，充电和放电速率，温度，充电状态和年龄等因素的复杂函数。 大多数具有较慢放电率的研究仅显示出几个百分点的额外降解，而一项研究表明，相对于未用于电网储存的车辆，可能会延长寿命。
有时，聚合器对电动车辆的充电调节以向电网提供服务但没有从车辆到电网的实际电流被称为单向V2G，这与本文中通常讨论的双向V2G相反。 AC Propulsion公司创造了用于车辆到电网的V2G术语。
V2G有三个版本
– 燃烧车辆（混合动力或仅由燃料推动），其从储存的燃料产生能量，使用其发电机在需要非常大的电力时产生能量。
– 具有电池或混合动力的车辆，通过在最大需要时将其提供给网络来使用其多余的能量。 这些车辆可以在不太需要的时间内以更低的价格充电，有助于吸收夜间发电。
– 利用其多余能量将其提供给网络的太阳能汽车。 这种系统自20世纪90年代以来一直在使用，并且通常用于大型车辆，例如火箭。
它还根据流量方向将V2G系统区分为两种类型：车辆的单向传输能力（单向）和车辆的双向传输能力（双向）。
操作和细节
这个想法是由Willet Kempton和他在特拉华大学的团队所做的。 研究表明，在发达国家的数百万辆汽车中，大约95％的总使用寿命无法移动，因此如果它们具有相应的高容量蓄电池并通过充电站反馈到电网中，则可以用作存储装置。有可能的。 在需求疲软的情况下以低成本收费，他们将在峰值加载时支持网络作为快速可用的缓冲区。 这样的概念为进一步扩展提供了重要的基础，特别是对于风能，其在功率输出方面波动很大。 2009年9月21日，世界上第一个州特拉华州通过立法，为电动车辆所有者提供基于时间电费反馈的能源补偿。 这使得拥有必要的双向电表的车主实际上第一次通过用有利的夜间电流给电池充电而实际上充当电力交易者，并且这再次排出到消耗峰值。 此外，德国德国风能协会呼吁扩大V2G以支持风能。
车辆到电网的方法基于大多数车辆大部分时间停放的事实。 例如，德国大多数私人车辆每天移动不到2小时，大部分时间都可用于V2G应用。 由于充电时间通常远低于实际使用寿命，因此电池的充电时间可以适应电网中的相应要求，因此电动车用于负载管理。 假设70％的车辆电池容量为20kW，电池充电率为50％，那么100万辆电动汽车可以提供7GWh的额外存储容量。 即使所有车辆通过3 kW的普通家用电源插座以单相连接到电网，也可提供2.1 GW的控制功率。 然而，如果德国90％的汽车如上所述转换为电动汽车，它们可以存储277 GWh的电能并提供83 GW的平衡能量，这高于德国的总峰值负荷，但是，截至2018年电力回收到电网是昂贵的，因此目前适合将负荷管理主要限制在灵活充电，在特殊情况下，实际上将能量反馈回电网。
在这些考虑中，不应忘记大多数车辆电池具有与周期相关的寿命。 为了有效且高效地运行V2G概念，车主必须让网络运营商对装载和卸载过程进行集中控制。 在这种情况下，操作V2G会影响制造商的保修条件，因为V2G会关闭电池的使用寿命。
从技术上讲，“车辆到电网”需要电动汽车充电情况IEC 61851-1“模式4” – 通过外部充电器快速充电（充电站的双向直流直接访问电动汽车的电池）。
太阳能系统的房主使用电动汽车的电池作为蓄电池的解决方案已经在德国实施。 此外，日产在这样的系统中以e8energy DIVA的名义提供。
三菱i-MiEV掌握双向充电，以便为汽车的电池提供大约房屋的电力存储。 截至2018年，标致iOn也可以。
加载曲线对齐
V2G系统的概念允许客户响应需求（发电厂负荷调度），在负荷低（夜间）时增加消耗并支持发电厂的高峰负荷（早上和当天）。 它还有助于平滑可再生能源的不均衡生产，在能源生产超过需求的情况下，它将被浪费。 V2G系统可以节省电池生产过程中产生的能量。
电力市场的新交易员
V2G系统将使涉及双向能量交易的车主基本上是可以购买网络运营商的固定或拍卖能量的微处理器。 由于电池磨损和其他个人喜好，V2G车主可以设置自己的装载或卸载参数。 目前，大多数使用的电池对连续充电和放电都不是很耐受。 然而，电池充电周期的数量在其参数表中正变得越来越重要; 因此，将来可以预期具有越来越多的充电循环的电池，这是目前V2G系统所关注的问题之一。
应用
峰值负载均衡
该概念允许V2G车辆通过“谷填充”（在需求低的夜间充电）和“峰值剃须”（在需求高时将电力发送回电网，参见鸭子曲线）来提供电力以帮助平衡负载。 峰值负载均衡可以使公用事业公司提供新的方式来提供调节服务（保持电压和频率稳定）并提供旋转储备（满足突然的电力需求）。 在未来的发展中，已经提出这种电动车辆的使用可以缓冲诸如风力的可再生能源，例如，通过存储在刮风期产生的多余能量并在高负荷期间将其提供回电网，从而有效地稳定风电的间歇性。 有些人认为这种车辆到电网技术的应用是一种可以渗透基线电力市场的可再生能源方法。
有人提议，公用事业公司不必建造尽可能多的天然气或燃煤发电厂来满足高峰需求，也不需要建立防止停电的保险政策。 由于可以通过简单的频率测量在本地测量需求，因此可以根据需要提供动态负载均衡。 Carbitrage是一种“汽车”和“套利”的集合，有时用于指车辆放电时的最低电价。
备用电源
现代电动汽车通常可以存储电池，而不是普通家庭的日常能源需求。 即使没有PHEV的气体发电能力，这种车辆也可以用于应急电源数天（例如，照明，家用电器等）。 这将是车辆到家庭传输（V2H）的示例。 因此，它们可被视为间歇性可再生电力资源（例如风能或太阳能电力）的补充技术。 含有高达5.6千克氢的储罐的氢气FCEV可以提供超过90千瓦时的电力。
效率
由于热力学定律，任何能量转换都会有损失。 损失越低意味着能量转换效率越高。 大多数现代电池电动汽车使用的锂离子电池可以实现90％以上的往返效率。 电池的效率取决于充电率，充电状态，电池健康状态和温度等因素。
然而，大多数损耗是在电池以外的系统组件中。 逆变器等电力电子设备通常主导整体损失。 一项研究发现V2G系统的整体往返效率在53％至62％的范围内。 另一项研究报告效率约为70％。 然而，整体效率取决于几个因素，并且可以广泛变化。
按国家执行
爱达荷州国家实验室2012年进行的一项研究[死链接]揭示了各国对V2G的以下估计和未来计划。 值得注意的是，这很难量化，因为该技术仍处于初期阶段，因此很难可靠地预测世界各地采用该技术。 以下列表并非旨在详尽无遗，而是为了了解全球这些领域的发展和进展范围。
美国
PJM Interconnection设想使用美国邮政服务卡车，校车和垃圾车，这些卡车在夜间仍未使用以进行电网连接。 这可能产生数百万美元，因为这些公司有助于储存和稳定一些国家电网的能源。 预计美国在2015年至2019年期间将有100万辆电动汽车上路。研究表明，如果与电网的整合不能向前推进，到2020年将需要建设160座新电厂来补偿电动汽车。
日本
为了实现2030年可再生资源产生的日本能源10％的目标，现有电网基础设施的升级将需要711亿美元的成本。 从2015年到2020年，日本充电基础设施市场预计将从1.186亿美元增长到12亿美元。从2012年开始，日产计划向市场推出一款兼容LEAF EV的套件，该套件将能够为日本家庭提供电力。 目前，有一个原型正在日本进行测试。 日本平均家庭使用10至12千瓦时/天，而LEAF的24千瓦时电池容量，该套件可能提供长达两天的电力。 其他市场的生产将遵循日产正确完成改编的能力。
丹麦
丹麦目前[何时？]是风力发电的世界领先者。 最初，丹麦的目标是用PEV取代所有车辆的10％，最终目标是完全取代。 爱迪生项目实施了一系列新目标，这些目标将允许建造足够的涡轮机以容纳50％的总功率，同时使用V2G来防止对电网的负面影响。 由于风的不可预测性，爱迪生项目计划在将PEV插入电网时使用PEV来存储电网无法处理的额外风能。 然后，在峰值能量使用时间或风平静时，存储在这些PEV中的电力将被反馈到电网中。 为了帮助接受电动汽车，已经实施了一些政策，在零排放汽车和传统汽车之间产生税收差别。 丹麦PEV市场价值预计将在2015年至2020年间从50亿美元增长至3.8亿美元。与可再生能源资源的使用相关的PEV发展进步和进步将使丹麦成为V2G创新的市场领导者（ZigBee 2010）。
继爱迪生项目之后，Nikola项目启动，重点是在位于Risø校区（DTU）的实验室环境中展示V2G技术。 DTU是Nuvve和Nissan的合作伙伴。 Nikola项目将在2016年完成，并为Parker奠定基础，派克将使用一系列电动汽车在现实环境中展示该技术。 该项目由DTU，Insero，Nuvve，Nissan和Frederiksberg Forsyning（哥本哈根丹麦DSO）合作。 除了展示该技术外，该项目还旨在清除V2G与其他OEM集成的路径，并计算几种V2G的业务案例，如自适应充电，过载保护，调峰，紧急备份和频率平衡。 该项目于2016年8月开始，运行2年。 丹麦的其他值得注意的项目是SEEV4-City Interreg项目，该项目将在哥本哈根北部港口的车辆共享车队和ECOGrid 2.0中展示V2G，该车辆将不包括电动汽车，但建立聚合软件以将其完全整合到丹麦电力中市场。
英国
英国的V2G市场将受到积极的智能电网和PEV推广的刺激。 从2011年1月开始，已经实施了协助PEV的计划和战略。 英国已经开始制定提高电动汽车采用速度的战略。 这包括提供与智能电网仪表一起使用的通用高速互联网，因为大多数具有V2G功能的PEV在没有它的情况下不会与更大的电网协调。 “伦敦电力交付计划”规定，到2015年，将有500个道路充电站; 停车场越野车站2,000个; 并安装了22,000个私人车站。 对于无法在自己的房产上停车的司机，需要升级本地电网变电站。 到2020年，在英国，每个住宅都将提供一个智能电表，大约170万PEV应该在路上。 预计2015年至2020年间，英国的电动汽车市场价值将从0.1亿美元增长到13亿美元（ZigBee 2010）。
研究
爱迪生
丹麦的爱迪生项目是“使用可持续能源和开放网络的分布式综合市场中的电动汽车”的缩写，是丹麦东部博恩霍尔姆岛的一项部分国家资助的研究项目。 IBM，西门子，硬件和软件开发商EURISCO，丹麦最大的能源公司ØrstedA/ S（前身为DONG Energy），区域能源公司Østkraft，丹麦技术大学和丹麦能源协会共同探讨了如何平衡不可预测的财团。丹麦许多风电场产生的电力负荷，目前通过使用电动汽车（EV）及其蓄电池产生该国总发电量的约20％。 该项目的目标是开发基础设施，使电动汽车能够智能地与电网通信，以确定何时可以进行充电和最终放电。 该项目将至少使用一台具有V2G功能的丰田Scion。 该项目是丹麦在2020年之前将其风力发电量扩大到50％的雄心的关键。根据英国卫报“卫报”的消息来源，“以前从未尝试过这种规模”。 该项目于2013年结束。
西南研究所
2014年，西南研究院（SwRI）开发出第一个由德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）认证的车辆到电网聚合系统。 该系统允许电动送货卡车车队的所有者通过协助管理电网频率来赚钱。 当电网频率降至60赫兹以下时，系统暂停车辆充电，从而消除电网上的负载，从而允许频率上升到正常水平。 该系统是同类系统中的第一个，因为它可以自主运行。
该系统最初是作为由Burns和McDonnell Engineering Company，Inc。领导的智能电力基础设施能源可靠性和安全性演示（SPIDERS）第二阶段计划的一部分而开发的.SPIDERS计划的目标是在发生以下情况时提高能源安全性。物理或网络中断造成的电力损失，提供应急电源，并更有效地管理电网。 2012年11月，SwRI获得了美国陆军工程兵团700万美元的合同，以证明在科罗拉多州卡森堡的车辆到电网技术的整合是应急电源的来源。 2013年，SwRI研究人员在军队测试了五个DC快速充电站。 该系统于2013年8月通过了集成和验收测试。
代尔夫特理工大学
2016年，代尔夫特理工大学的研究人员Ad van Wijk博士，Vincent Oldenbroek博士和Carla Robledo博士对氢气FCEV的V2G技术进行了研究。 使用V2G FCEV和100％可再生综合能源和运输系统的技术经济情景研究，仅使用氢和电作为能量载体。 他们与现代R＆D一起修改了现代ix35 FCEV，因此它可以提供高达10 kW的直流电源，同时保持道路通行许可。 他们与公司Accenda一起开发了一个V2G单元，将FCEV的直流电转换为三相交流电并将其注入荷兰国家电网。 Future Energy Systems Group最近还对其V2G FCEV进行了测试，是否可以提供频率储备。 根据测试的积极结果，发表硕士论文，研究基于氢和FCEV的停车场作为发电厂提供频率储备的技术和经济可行性评估。
特拉华大学
Willett Kempton博士，Suresh Advani博士和Ajay Prasad博士是美国特拉华大学的研究人员，他们目前正在研究V2G技术，Kempton博士是该项目的负责人。 Kempton博士发表了许多关于技术和概念的文章，其中许多可以在V2G项目页面上找到。 该小组参与研究技术本身以及在电网上使用时的性能。 除技术研究外，该团队还与特拉华大学Alfred Lerner商业和经济学院的市场营销教授Meryl Gardner博士合作，制定消费者和企业船队采用的营销策略。 2006款丰田Scion xB汽车于2007年进行了改装测试。
劳伦斯伯克利国家实验室
在劳伦斯伯克利国家实验室，Samveg Saxena博士目前担任车辆到网格模拟器（V2G-Sim）的项目负责人。 V2G-Sim是一种模拟平台工具，用于模拟电网上各个插电式电动车的空间和时间驱动和充电行为。 其模型用于研究V2G服务的挑战和机遇，例如调整充电时间和峰值需求响应的充电率以及公用事业频率调节。 V2G-Sim也被用于研究插电式电动汽车在可再生能源集成方面的潜力。 使用V2G-Sim的初步结果显示，受控的V2G服务可以提供调峰和谷填充服务，以平衡每日电力负荷并减轻鸭子曲线。 相反，不受控制的车辆充电显示加剧了鸭子曲线。 该研究还发现，即使容量减少20％，电动车电池仍能满足85％的驾驶员需求。
在劳伦斯伯克利实验室使用V2G-Sim的另一项研究计划中，与循环损失和日历老化相比，V2G服务显示出对电动车辆的电池劣化影响较小。 在这项研究中，三辆具有不同日常驾驶路线的电动车在10年的时间范围内建模，无论是否有V2G服务。 假设每天下午7点至晚上9点的V2G服务收费率为1.440千瓦，由于V2G十年以上电动汽车的容量损失分别为2.68％，2.66％和2.62％。
日产和Enel
2016年5月，日产和Enel电力公司宣布在英国开展合作V2G试验项目，这是该国首个此类项目。 该试验包括由日产Leaf和e-NV200电动车用户使用的100个V2G充电装置。 该项目声称电动车辆所有者将能够以储蓄利润的形式将储存的能源出售回电网。
美国一个值得注意的V2G项目是特拉华大学，由Willett Kempton博士领导的V2G团队一直在进行研究。 欧洲的早期运营实施是通过德国政府资助的卡尔斯鲁厄理工学院“KIT智能能源之家”的MeRegioMobil项目，与欧宝合作，作为车辆合作伙伴和公用事业公司EnBW提供电网专业知识。 他们的目标是向公众宣传V2G的环境和经济效益，并增强产品市场。 其他研究人员是太平洋天然气和电力公司，Xcel Energy，国家可再生能源实验室，以及英国的华威大学。
华威大学
WMG和Jaguar Land Rover与该大学的能源和电气系统部门合作。 Kotub Uddin博士在两年的时间内分析了商用电动汽车的锂离子电池。 他创建了一种电池退化模型，并发现车辆到电网存储的某些模式能够显着延长车辆电池的寿命，而不是传统的充电策略，同时允许它们以正常方式驱动。
怀疑论
专家们对V2G的可行性持怀疑态度。 2007年，环境保护代表表示：“很难认真对待30英里（48公里）全电动范围或任何严重的V2G应用的插电式混合动力车的承诺。它仍处于科学项目阶段。 “ 大多数怀疑来自电池循环的成本和V2G的可疑经济学。
电池使用越多，需要更换电池的时间越长。 更换成本约为电动汽车成本的1/3。 在其使用寿命期间，由于电极的化学变化，电池的容量，循环寿命和安全性降低，电池逐渐降解。 容量损失/衰减表示为在多个循环之后的初始容量的百分比（例如，在1,000个循环之后损失30％）。 循环损耗是由于使用造成的，取决于最大充电状态和放电深度。 特斯拉公司的首席技术官JB Straubel对V2G给予了折扣，因为电池耗损超过了经济效益。 一旦电池达到其有用的汽车寿命，他也更喜欢回收再利用电网。 2017年的一项研究发现容量减少，2012年的混合动力EV研究发现了一些小的好处。
另一个常见的批评与整个过程的效率有关。 给电池系统充电并将该能量从电池返回到电网，其中包括将DC电力“反相”回AC不可避免地引起一些损失。 如果最初的电力来源是以化石为基础的话，这需要考虑到潜在的成本节约以及增加的排放。 这种能效循环可以与大规模抽水蓄能水电的70-80％效率进行比较，但是受到地理，水资源和环境的限制。
车辆
有几种电动汽车经过改装或设计与V2G兼容。 代尔夫特理工大学的现代ix35 FCEV采用10 kW DC V2G输出进行了改进。 一些具有V2G功能的车辆包括REV 300 ACX，Boulder Electric Vehicle 500系列和1000系列卡车，ACPropulsion T-Zero，E-box和MINI-E，Nissan Leaf和Nissan e-NV200。 Mitsubishi Outlander PHEV在日本有一个车载到家庭系统，也计划在欧洲推出。