天天观点：MIT发现V2G潜力 或加快实现净零排放

电动汽车车主通常会在家中和工作场所的充电站插充电枪，并使用电网的电力为汽车电池充电。但未来也许当驾驶员插充电枪时，电动汽车将可以逆转电流并将电力送回电网。据外媒报道，麻省理工学院（MIT）团队在《Energy Advances》期刊发表的新论文指出，随着电动汽车数量的攀升，车队的电池可以作为一种具有成本效益的大规模能源，可对能源转型产生巨大影响。

图片来源：MIT

该论文主要作者、MIT化学工程系博士生Jim Owens表示：“在规模上，车辆到电网（V2G）可以促进可再生能源的增长，取代对固定储能的需求，并减少对固定（永远在线）发电机的依赖，例如天然气等传统能源可用于平衡风能和太阳能。”其他作者还有麻省理工学院能源计划（MITEI）的首席研究科学家Emre Gençer和MITEI的研究专家Ian Miller。

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该小组首次对未来电力系统进行全面的、基于系统的分析，利用计算模型组合整合各种因素，包括碳排放目标、可变可再生能源（VRE）发电以及建筑储能、生产和传输基础设施的成本。

取代新的基础设施

随着美国等国家不断追求限制碳排放的严格目标，交通电气化不断普及，且电动汽车的采用率也迅速加快。相关预测称电动汽车将在未来30年内取代内燃机汽车。不过，随着零排放驾驶的兴起，市场对能源的需求也将会增加。Gençer称其挑战在于确保有足够的电力为车辆充电，而且这些电力来自可再生能源。

但是太阳能和风能是间歇性的。如果这些资源没有足够的储备，例如使用锂离子电池等固定储能设施，或大型天然气或氢燃料发电厂，清洁能源目标将难以实现。但建设必要的新能源基础设施的成本高达数千亿美元。

研究人员报告说，因此V2G可以发挥关键作用。例如，在对符合严格碳限制的新英格兰电力系统的案例研究中，该团队发现该地区800万辆轻型（乘用）电动汽车中的13.9%取代了14.7GW的固定储能，为构建预期新存储设备共节省7亿美元。

该论文还描述了电动汽车电池在需求高峰期（例如炎热夏季）的表现。Owens表示：“V2G技术能够将电力回注到系统中，因此我们不需要安装或投资额外的天然气涡轮机。”

建模影响

为了调查V2G对其假设的新英格兰电力系统的影响，研究人员将电动汽车出行和V2G服务模型与MITEI的两个现有建模工具相结合。这两个建模工具分别是可持续能源系统分析建模环境（SESAME），以预测车队和电力需求增长，以及GenX，以模拟发电、存储和传输系统的投资和运营成本。研究人员还考虑了不同电动汽车参与率、传统和可再生能源供应商的发电成本、充电基础设施升级、车辆出行需求、电力需求变化和电动汽车电池成本等投入。

分析发现，在所有级别的碳排放限制下（包括无排放限制），电力系统中的V2G应用（在取代储能和固定发电方面）均有益处。然而研究模型表明，V2G在碳限制最严格时（每千瓦时负载10克二氧化碳）可为电力系统提供最大价值。V2G的系统总节省额从1.83亿美元到13.26亿美元不等，反映出电动汽车参与率在5%到80%不等。

Owens表示：“研究表明V2G对未来电力系统的内在价值，表明我们可以节省大量用于存储和稳健发电的资金。”

抓住V2G机遇

目前，部分初创公司正在测试允许电动汽车与电网运营商或其他实体之间进行双向通信的软件。凭借正确的算法，电动汽车将根据为车主需求定制的配置文件从电网充电和向电网分配能量，而不会耗尽电池并影响通勤。

Gençer表示：“我们不假设所有车辆都可以同时将能量送回电网，例如下午6点时，大多数通勤者应该都在返程回家。”他认为，电动汽车驾驶员的时间表千差万别，可以提供足够的电池电量来应对平均24小时的用电量高峰。在路上还有其他潜在的电池电源来源，例如仅白天短时间使用然后空闲的电动校车。

Owens补充道：“人们可能不愿意‘全天候’参与，但如果我们遇到像去年得克萨斯州那样的停电情况，或者输电线路在炎热天气拥堵，也许我们可以让这些车辆24到48小时运行，将能量传输回系统。”

Gençer称：“当通过为电网提供这项服务来为社会做出贡献时，用户将获得降低系统成本的全部好处，并且还有助于更快、更大程度地使系统脱碳。”