中国储能网讯：随着新能源发电和电动汽车的大规模发展，电网的调节能力持续下降，新能源消纳的压力日益增加，配电网在结构与运行等方面的薄弱性逐渐暴露。具备信息双向流动、能量双向/单向流动并存特征的电动汽车与电网互动（以下简称“车网互动”）技术的发展对于满足用户充电需求、缓解配电网建设压力、有效利用电动汽车灵活性资源及消纳新能源等都具有重要意义。基于此，本文以问答形式对车网互动技术进行了现状总结，探讨了未来该领域的潜在研究方向。

  问：车网互动技术的含义是什么？

  答：车网互动技术一般指在满足用户的充电需求或意愿的前提下，电动汽车及充换电基础设施通过与运营商、电网等进行信息交互，根据不同的运行策略（调峰、新能源消纳、运行成本等），电动汽车动力电池以聚合的形式，与各层级能量管理系统（电网、微电网、楼宇、小区等）进行能量互动。车网互动包括有序充电和有序充放电两种模式，具备信息双向流动、能量双向/单向流动并存的特征。

  问：现有的车网互动框架主要有哪几种？不足是什么？可以如何改进？

  答：车网互动的控制方式主要涵盖分散式控制、集中式控制和分层式控制。现有的车网互动技术研究大多基于分层式控制框架，电动汽车用户通过参与需求响应来与电网进行互动。基于需求响应的互动技术较易实现，但难以实现车网互动的全部功能，仅能部分满足电网的削峰填谷等需求，难以应对电网的区域级或节点级调控需求，使用场景受限。因此，需设计一种能够进一步提升车网互动灵活性的高效车网互动框架，提升车网互动响应电网主动调控的能力。为此，笔者提出了一种兼容需求响应和主动调控的车网互动整体框架，如图1所示。该框架对车网互动进行了梳理，能够客观反映车网互动发展的不同阶段，并兼容满足融合互动需求的不同的车网互动模式，包括：发展初期充(换)电设备层与电动汽车的无序充(换)电模式；充(换)电服务网络运行监控层通过与充(换)电设备层、电动汽车用户的信息交互实现的区域自治式有序充(换)电模式；电网层、充(换)电服务网络层、电动汽车用户等各方共同参与，基于需求响应或主动调控的有序充(换)电模式；多网融合背景下信息双向交互、能量单/双向流动并存的双向电能互动（有序充放电）模式。

图1 兼容需求响应和主动调控的车网互动整体框架

  问：车网互动流程有什么特点？现有的互动流程可以如何改进？

  答：基于车网互动技术的充电控制流程是多层级的，包括电动汽车用户与运营商、运营商与电网等。以运营商层为例，根据用户的充电需求或参与调控的意愿，并结合所控制区域内的实时负荷状态、电网下达的调控需求等因素对充电行为进行有序调控。在指令下达后，上层对下层的充电状态进行监控，在确保充电安全的基础上，评估充电指令的执行情况以及充电策略的可调整性。鉴于现有的车网互动控制流程未能充分涵盖参与车网互动过程的多主体间的交互关系，且过程步骤较为粗略，本文提出了兼顾需求响应和主动调控的车网互动总体控制流程，具体内容见图2。

图2 兼容需求响应和主动调控的车网互动

整体控制流程

  问：国内外车网互动配套政策进展如何？标准化体系推进进度如何？未来中国车网互动标准化推进方向可以从哪些方面推进？

  答：就政策进展而言，国外，特别是美国加州，近年来通过颁布强制性政策法规如《电力监管法典》（SB 676法案）和《加州健康和安全法典》（SB 233立法草案），极大地推动了车网互动的快速发展。这些法规不仅设定了具体的时间节点，如到2030年所有新售电动汽车必须具备双向充放电功能，还明确了加州公共事业监管机构(California Public Utilities Commission, CPUC)和加州能源委员会(California Energy Commission, CEC)在车网互动市场监管和标准制定方面的职责。中国近年来在车网互动技术、装备系统、设施建设以及信息安全维护等方面也相继发布了多项政策，涵盖战略规划、财政补贴、税收减免和产业支持等多个维度，为车网互动的发展提供了强有力的支持和指导。2023年12月，国家发展改革委、能源局等部门联合印发了《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》（以下简称《意见》），要求构建新能源汽车与供电网之间的双向互动体系，促进新能源汽车与电网的深度融合，推动能源互联网的发展，进一步优化中国能源结构，提升能源利用效率。《意见》具有指导性作用，对于推进大规模车网互动领域的发展具有重要意义。在上海、深圳、北京、江苏等电动汽车发展较快的地区，车网互动相关地方政策也取得了显著的突破。

  近年来，车网互动领域的标准制定进展显著。以国际电工委员会（IEC）、国际标准化组织（ISO）和电气与电子工程师协会（IEEE）等机构为代表，针对车网互动过程中的有序充换电、充放电及信息交互等关键环节，发布了一系列相关标准，可以为各国车网互动技术的发展和应用提供指导和参考。自2017年起，中国电动汽车充电设施标准化技术委员会启动了车网互动相关标准体系研究。结合已有的以充电为主的标准体系，委员会拓展了电动汽车放电功能，建立了较为完善的充放电标准体系；并根据中国车网互动的发展现状和应用前景确定了以居民区、停车场等慢充为主的充放电应用场景，提出了加强小功率直流充电、有序充放电、微电网充放电的标准建设的思路，推动了充电设施及其系统在建设、设计、运营管理、测试、安全等领域一系列国家标准、行业标准、地方标准的制定与发布。

  鉴于中国车网互动标准化工作的发展现状，未来车网互动标准化工作推进方向可以从以下几点入手：1）加快车网互动标准化工作组的成立，推动中国车网互动各类标准体系规划建设；2）完善包含充电模块、桩及平台标准、充放电设备等在内的车网互动相关重点标准；3）制定与车网互动标准体系建设相对应的电力需求侧管理、虚拟电厂、电力市场交易等与电力行业相关的标准；4）推进中国电动汽车充电设施标准国际化，加强与其他国家的标准合作。

  问：目前中国使用的电动汽车充换电设施类型有哪些？不同类型的充电设备分别对车网互动的发展起到什么作用？

  答：中国目前投入使用的电动汽车充换电基础设施可分为交流充电设施、直流大功率充电设施、直流小功率充电设施、无线充电设施以及换电设施五大类。交流充电设施功率不大，通常应用于居民区、单位停车点等对充电时长要求不高的场景，并以分散的形式接入电网。由于该充电场景的电动汽车数量庞大，极具互动潜力，因此是车网互动工作的重点。直流充电桩一般功率较大，具有集中管理优势，可以根据充电需求、电网的运行实际开展车网互动工作。无线充电方式具有电动汽车简便接入电网的特点，相较传导式充电可以有效提升电动汽车与电网间的物理连接概率，可大幅提高规模化电动汽车与电网的互动能力，有利于车网互动作用的发挥。鉴于成本、安装等问题，当前无线充电设备的市场占有率能否进一步提高有待继续观察。换电模式可以通过动力电池与电网交互的形式，与电网实现能量互动。虽然目前存在着产业链不协调、标准化体系不完善等问题，但是该模式将会凭借其特有的性能在车网互动领域发挥一定的作用。

  问：车网互动相关平台运转过程中的关系是什么样的？存在什么样的问题？

  答：当前和电动汽车有关的平台包括电网平台、电动汽车充换电服务平台、车企监测平台、政府与社会监管平台以及其他相关平台五大类，这些平台都可以在车网互动过程中发挥作用。从车网互动角度观察，这些平台之间的关系如图3所示。电网平台负责电力调控和需求响应，还要与电动汽车充换电服务平台紧密互动，实现电动汽车群体充放电计划的计算与生成，制定有序充放电指导电价，并参与市场出清等。电动汽车充换电服务平台则负责用户、车辆、充电桩的信息采集，并根据实际情况制定所管理区域的充电计划。车企监测平台可以提供车辆状态、电池信息等数据。政府与社会监管平台则负责监管和规范市场秩序。若实现这些平台之间的信息共享、协同工作，可以确保车网互动的顺畅运行和高效运作。

  但当前各平台之间相互独立，无法进行有效的信息共享，利用率较低。此外，当前各类能量管理等平台大多不具备支持车网互动所需的信息互动、数据支撑、多层级互动策略生成及分解等功能。这些都不利于车网互动工作的进一步开展。

图3 车网互动相关各类平台系统关系

  问：车网互动中信息安全具体涉及哪些方面？该领域的研究现状是怎样的？未来研究的方向可以有哪些？如何在推进车网互动发展的同时，保障用户隐私？

  答：车网信息互动是能量互动的基础，信息安全在车网信息互动中尤显重要。车网互动过程中涉及的信息安全可以分为网络安全、接口安全、数据安全以及隐私安全4个方面。研究工作一般可以分为电动汽车与充换电站/家用充电桩之间、充换电站/家用充电桩与运营商之间、运营商与电网之间传输信息的网络安全、隐私保护和攻击防护等研究，以及各个过程中数据传输加密协议的研究。目前针对车网互动中的信息安全方面研究较少，鲜有研究成果能够涵盖所有互动主体的信息安全保障方法，以提高车网互动过程中各个主体之间网络信息传递的兼容性与安全性。

  针对目前车网互动信息安全领域的研究不足，笔者认为以后研究需要解决的问题包括：

  1）如何完善各类聚合商平台与电动汽车之间的双向认证；

  2）如何在维护电动车主隐私安全的前提下实现车网互动；

  3）如何确保车网互动全阶段网络通信的数据安全；

  4）如何防止车网两端受到攻击滥用等。

  现有的车网互动信息安全研究成果均默认在电动汽车接入电网充放电时，可以自动获取用户身份、车辆位置、电池信息及状态等隐私数据，这一前提与用户隐私利益相冲突，可能会降低电动汽车用户参与车网互动的积极性。因此，在未来的研究工作中，在确保鉴权和数据防篡改技术改进的基础上，应当充分考虑用户的隐私安全。在保护车辆用户安全和隐私的前提下完成充换电过程并合理共享相关信息，避免过度个人信息收集，如避免不必要的信息收集、避免敏感信息通过明文传递、避免无关的机构与公司通过充换电行为信息推测车主的行车轨迹与驾驶偏好等。在使用隐私计算等先进技术实现车网互动过程中的隐私保护时，应避免过度保护数据隐私而造成的计算负担过大、计算精度大幅度下降的现象；应避免多主体与第三方代理或多主体之间通信成本激增的现象；应避免多主体、多平台间隐私计算结果不通用的现象等。

  问：国内外车网互动示范应用的开展现状如何？

  答：近年来，欧洲、北美等地区积极开展了不同规模的车网互动示范应用，以探索实际落地所需的条件和市场机制。在欧洲，主要集中在英国、瑞典和荷兰等，重点服务包括电网削峰填谷、频率响应等，如EV Energy公司与大众、日产等汽车公司合作的V2X Flex协作项目等。在北美地区，美国和加拿大也建设了多个相关项目，如Peak Drive项目和丰田汽车北美公司与Oncor的试点项目。与此同时，中国的上海、深圳、北京、江苏等地也开展了相关的示范应用，采用多种互动模式，如电动汽车参与有序充电、有序充放电和分布式发电-储能-电动汽车充放电一体化等。未来通过示范应用需要进一步明确关键指标、制定有效的市场机制、推动技术创新、促进信息互联互通以及完善相关的政策与法规，以推动车网互动技术的发展。