新能源汽車保有量世界第一的中國，反向充電（V2G）成為新的商機，然而挑戰重重。
四川宜賓市的一個新能源汽車太陽能充電站。透過反向充電，這些車輛擁有削峰填谷和消納再生能源發電的巨大潛力。 圖片來源： Wang Xi / Alamy
今年1月，中國規模最大的反向充電試驗在江蘇無錫完成，試驗歷時30分鐘，50輛新能源車向電網反向放電近1000度，可滿足133戶居民一天的正常用電。
「反向充電」又稱為「V2G（Vehicle to Grid）模式」，是引導新能源車有序充電、參與電網負載調節的方式之一。截至2023年底，中國新能源汽車保有量達2,041萬輛，且成長動能強勁。如此大規模的新增充電需求無疑會導致電網負載加劇，亟需利用技術和經濟手段引導車主避開尖峰時段充電，以減少負載衝擊和不必要的電網建設。
不僅如此，隨著新能源汽車的滲透率不斷升高，裝載在車身上的動力電池也可化身為移動的儲能裝置，具有削峰填谷和消納可再生能源發電的巨大潛力。光是2023年，中國動力電池裝車量就達到387.7吉瓦時。清華大學教授、中國科學院院士歐陽明高近日在一場論壇上表示，車載電池總容量到2040年預計會超過200億千瓦時（2萬吉瓦時），相當於中國每天消費的總電量，未來的車網互動將在短週期儲能方面發揮主導作用。
智庫充電美國（Plug In America）曾估計，由於電動車能使電網更有效率和彈性，在美國，一輛車在使用週期內可以為納稅人帶來1,867 美元的好處。
1月4日，國家發展改革委等部門發布《關於加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》，提出新能源汽車透過充換電設施與供電網路相連，「可有效發揮動力電池作為可控負載或移動儲能的靈活性調節能力，為新型電力系統高效經濟運作提供重要支撐」。
除了江蘇無錫外，全國10多個省市已經開展了V2G試點計畫建設。然而，大規模推廣反向充電目前仍面臨消費者意願不足、基礎建設成本高等挑戰。
如何削峰填谷？
反向充電，聽起來是車主和電網雙贏的機制。根據《中國電力報》的測算，電動車電池平均容量為70～80千瓦時，如每次利用其中20千瓦時的容量參與車網互動，按每千瓦時獲取峰谷價差收益0.8元測算，一次充放電可賺16元。若每年充放電100次，一年參與車網互動的收入可達1,600元。
「我問了好幾位出租車司機是否願意參與需求響應，發現影響他們決定的最重要因素是價差。如果充放電一度電只賺幾毛錢，他們就沒有動力去反向充電」， 北京電鏈科技雙碳事業部總監、中國碳中和五十人論壇特邀研究員鄭穎向中外對話說道。
不過，車主的具體收益由電池容量和所在省市的峰谷價差決定。近年來，全國各地的峰谷價差呈現成長趨勢。 根據統計，2023年12月，全國共有23個省級行政區的峰谷電價差超過0.7元／千瓦時，其中上海市的峰谷價差達到1.69元／千瓦時，這也意味著「東南沿海的省市峰谷差價大，車主更有動力參與。」
2019 年，法國電力公司展出了支援V2G功能的充電終端。圖片來源：Michel Stoupak / Alamy
但是，再生能源發電源和新能源車的分佈面臨空間錯配的挑戰。 「由於缺乏再生能源，調峰是否有利於減碳目標，還需要更多的時間研究進行論證。」鄭穎認為，為了發揮V2G模式削峰填谷的作用，新能源車需在晚上尖峰時段，大約在下午5時至晚上10時之間向電網放電，以確保高峰供應。放電後，車主可能會在夜間谷時充電，以應對第二天早上的通勤需求。然而，光電在夜間並不會發電，此時大規模充電也許反而會刺激夜間火力電力需求。
「最理想的情況下，應該引導車主放電時保留第二天通勤所需的電量，然後在太陽能最充沛的午間充電。」鄭穎說。
美國史丹佛大學的一項研究也得出了類似的論點。該研究的作者之一拉姆·拉賈戈帕爾（Ram Rajagopal） 對《華盛頓郵報》表示，即使司機等到高峰時段之後（晚上11時或更晚）給汽車充電，由於該時段可再生能源不可用，這可能會導致碳排放增加，且電網需要更多的儲能設施以應對低潮時段用電負載的增加。研究提出的解決方案之一是鼓勵更多的電動車車主轉向白天充電，在工作場所的公共充電樁上為汽車充電。
充電美國的政策總監英格麗德·馬爾姆格倫（Ingrid Malmgren）告訴中外對話，美國有數千輛校車。校車電池容量大，且在再生能源產量超過電力需求時（例如中午和暑假），它們經常處於閒置狀態，這使其非常適合V2G 模式。
車主的擔憂
2023年的一項使用者意願研究結果顯示，對電池使用壽命的影響，是使用者參與V2G的主要顧慮。一般來說，當新能源汽車動力電池容量衰減至額定容量的80%時，就不再滿足使用要求了。此外，車主們也擔心保固、二手車轉賣和安全風險等。
目前，研究者對增加充放電週期次數所導致的電池退化問題尚未形成統一意見。
夏威夷大學2017年的研究顯示，鋰電池向電網反向充電不利於電池效能。每天反向充電兩次，5年後電池容量衰減會增加75%。
相反，華威大學的一項研究則顯示智慧電網能夠延長電動車電池的壽命。研究顯示，如果電動車每日消耗電量的21%～38%，且車主將電池的8%～40%電量反向充電回電網，那麼電池的容量衰減將降低約6%。
現實生活中的案例或許更有說服力。在紐約州進行的一項為期三年的V2G試點計畫中，三輛純電動校車成功向公用電網供電，研究發現了反向充電對電池的損耗與開車對電池的損耗相似，因此進行V2G的車輛可能需要車輛延長保固期或提前更換電池。
中國針對V2G對電池壽命影響的研究仍有限。特來電新能源股份有限公司副總裁李劍波曾對媒體表示，私家車每年平均充電50次，車輛整個壽命約500次。但動力電池的循環壽命遠高於此，保守估計在2000次左右，因此每輛電動車在整個壽命期內仍有超過1000次的充電機會可參與車網互動。
即便依照李劍波的說法，在一般情況下V2G對動力電池使用壽命影響有限，但車企是否會針對反向充電做出保固方面的限制也是消費者的另一大擔憂。 「電動車大規模推廣也就近10年的時間，電池的可靠性還需要時間考慮。尤其對車企而言，一旦車輛實現V2G功能，電池保固條款是否還和以前一樣」。能源基金會中國交通項目高級項目主任龔慧明向南方財經表示。
2022年，日產（Nissan）成為美國首批允許用戶進行雙向充電而不會使電池保固失效的汽車製造商之一，然而這僅限於使用特定充電器和車型的客戶。中國尚沒有車企推出相關規定。隨著越來越多的汽車製造商進入V2G領域，需要與車主釐清電池保固條款。
大規模推廣的瓶頸
目前V2G 想要做到「車網協同」，還有一段路要走。
V2G充電樁作為車網互動的關鍵連接器，想要大規模推廣，面臨高成本的限制。充電樁運營商普遍面臨前期投入大、維護成本高、回報週期長的問題。
國網智慧車聯網技術有限公司副總經理王文曾對媒體表示，由於V2G充電樁價格是常規直流樁的2～3倍左右，運營商在盈利難、尚未收回成本的情況下可能缺乏足夠的激勵改造充電樁。未來成本能否大幅下降則主要取決於能否大規模推廣。
目前，包括國網智慧車聯網、蔚來汽車、特來電等在內的多家企業開始部署V2G場站及V2G樁，並進行了「換電」等業務模式的探索。
根據一位車主的分享，她在蔚來換電站用95%電量的電池換一塊15%的電池，電量已經夠她開車回家，回家後再用自己的私人充電樁充電。一度電約賺7毛錢的差價，60度電每天約賺40塊。在換電模式下，車主也不會擔憂電池的壽命和保固的問題。
「V2G是否能大規模推廣取決於有沒有消費者的支持，解決這個問題需要政府部門的支持，但補貼並不是萬能藥，更需要企業在商業模式上的創新突破。」鄭穎說。
※本文根據知識共享協議最初發表於「對話地球」，原標題為〈新能源汽车变身充电宝，反向充电前景如何？〉。
