欧阳明高院士：上亿辆电动汽车，如何成为电网的“充电宝”

欧阳明高教授在“科学四十人”现场

随着新能源汽车保有量持续增长，数以千万计的电动汽车可能给电力系统带来什么？

最新官方数据显示到今年6月底中国新能源汽车保有量已近5000万辆。多家机构预测2030年中国电动汽车保有量将达上亿辆。

一方面，高功率充电设施快速增加，大量车辆在相近时段集中充电，会给城市电网带来巨大压力；另一方面，分散在城市中的车载电池也可能成为规模庞大的储能资源，通过车网互动（Vehicle-to-Grid）技术在用电低谷充电、用电高峰反向放电到电网，车主还能通过这种模式来赚钱。

在8月5日《知识分子》《赛先生》主办的“科学四十人”圆桌活动讨论会上，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示，电动汽车保有量大幅增长，必然推动充电行为从无序充电走向有序充电，并进一步走向车网互动。今后五年将是车网互动产业的启动期，随着新能源汽车和可再生能源继续增长，车载电池有望成为中国分布式短时储能的重要载体。以下内容根据现场演讲整理。

演讲｜欧阳明高

我今天演讲的题目是《新能源革命与车网互动》。在人类历史上，当前是第三次能源革命，且本次能源革命国际公认主要由中国引领，它的内涵就是通过可再生能源减少化石能源，以各种电池替代热机，以风光发电减少煤，以电动汽车减少石油消费。

从电源侧来看，要构建“源-网-荷-储”一体化新型电力系统。国家能源局指出，2030年中国非化石能源的发电量要达到50%。去年，习主席宣布2035年风电光伏装机达到36亿千瓦的目标。按我们的估算，2035年前中国风电、光伏和水电发电量将达到7.5万亿千瓦时，届时总发电量应在15-16万亿千瓦时，可再生能源的发电量占比有望达到50%。

从电网侧来看，国家规划2030年初步建成主电网、配电网、微电网一体化的新型电网。我认为，中国电力运行调度将经历类似电信领域，从传统的固定式电话人工插接到手机通讯的智能互联的技术变革。因为用户侧低压接入层将形成基于智能微电网的低碳能源系统市场化蓝海，它不仅会自发自用，也可以与电网互动，既是负荷也是电源。

在用户侧，新能源汽车与锂离子动力电池相互促进，加速终端电气化。新能源汽车带动了新一代锂离子电池动力及储能电池发展，锂离子电池的技术突破又推动新能源汽车市场爆发式增长。电池续航从早期的100多公里到当前1000多公里，比能量持续提升，成本最高降低了90%。同时，中国电动车市场渗透率不断攀升突破60%，预计2030年将至少达到80%。到2030年，预计电动汽车保有量将达到1.1亿-1.6亿辆，2040年进一步增至3亿-4亿辆。

在这种背景下，车网互动将成为现有配电网在风光占比不断增加的情况下，解决充电容量的关键路径。国家明确提出，到2030年，中国充电基础设施将实现倍增发展，总量达到4000万个。目前，部分新推出的超快充设施已进入兆瓦级。1兆瓦相当于1000千瓦，如果1万辆汽车同时以1兆瓦的功率充电，总负荷将达到1000万千瓦，而北京的最大用电负荷也仅为2500万至3000万千瓦。所以电动车保有量大幅提升，必然倒逼充电行为从无序充电到有序充电再到车网互动。

电动车的总体用电量不大，我估计2030年后用电量将低于算力中心。但问题关键在于电动车集中充电的负荷过高。以北京为例，如果未来有500万辆电动汽车，晚上回家后同时充电，即使每辆车的充电功率只有1千瓦，总负荷也将达到500万千瓦；如果达到10千瓦，总负荷就是5000万千瓦，电网根本无法承受。

图源：Unsplash

因此，电动汽车充电必须从无序走向有序。有序充电可以大幅降低集中充电形成的峰值负荷；如果进一步实现车网互动，在用电低谷时充电、用电高峰时向电网放电，还可以削减电网的峰值负荷。

车网互动的内涵实际上非常广泛，目前国家也在推动全面普及有序充电，并扩大车网互动的应用。V2G是车跟电网，V2V是车跟车，V2B是车跟建筑，V2mG是车跟微网。通过车网互动，电车充电可以免费，甚至还可以赚钱，电动汽车将成为具有资产价值的产品，不仅仅是消费品。

目前，车用磷酸铁锂电池容量衰减至70%前，一般可以完成约3000次满充满放循环，日历寿命为10-15年。按单次续航500公里计算，500次循环即可满足一般家用轿车10-15年的使用需求，总行驶里程最高可达25万公里，按照单车电池包容量70千瓦时计算，仍有约2500次循环富余。

车载电池可利用剩余循环次数参与储能和电力交易，也就是所谓的“炒电”，全生命周期内的累计交易电量可接近15万度。按每千瓦时价差0.1元计算，收益约为1.5万元；价差达到0.5元时，收益可达7.5万元。这是一个全生命周期的概念，平均到每次交易的收益并不高。目前部分试点补贴高达每度4元，但这一水平不会长期维持。

我重点说一下大家担心的电池寿命与安全问题。车网互动如果采用双向脉冲，可以使锂的分布更加均匀，抑制析锂，从而改善快充的特性。另外双向脉冲还可以加热电池，改善其低温性能。如果将电池工作的倍率、脉冲频率和周期控制在适当范围内，车网互动不仅不会加速电池衰减，在一定程度上还可以起到保护电池的作用。

在安全调控方面，充电是电池安全事故较易发生的环节。如果车辆在快充后继续停放参与V2G，可以通过技术手段较为精确地判断电池是否发生析锂。由于析锂是诱发电池安全事故的重要因素，及时识别可以有效防范安全风险。

一般来讲电池的循环是有消耗的，但是实际上目前电池拥有循环寿命和日历寿命。电池的循环寿命通常有较大富余，日历寿命往往是不够的。现在电车在充满电后长时间停放，这是对电池日历寿命最不好的一种状态；在车网互动模式下，电池可能更多地保持在半电状态，反而有利于延长日历寿命。

接下来谈谈车网互动的应用推广。目前，车网互动应用大致可以分为三类场景。

第一类是“点”上的园区场景。工业园区通常聚集了大量电动汽车，可以将车载电池作为分布式储能资源，并与光伏、储能变流器（PCS）等设施协同运行。我们目前已经在一些工业园区开展了示范应用。

第二类是“线”上的交通场景。快充电站会对电网形成较大冲击，可以通过光储充一体化降低对大电网的容量需求。在同时设有重卡换电和乘用车快充设施的场站，可以利用重卡换电电池为乘用车充电，减少从大电网集中取电，既降低容量费用，也减轻对电网的冲击。

第三类是“面”上的建筑场景。分布式光伏在郊区较容易推广，可以在屋顶铺设光伏，利用电动汽车储存和消纳光伏发电，尽量减少从电网取电，由此形成房-车-网一体化系统。在城市建筑中，除了车网互动，还可以将建筑用能和节能纳入其中，最终形成综合智慧能源管理平台。

最后作一个总结。目前，车网互动已经纳入国家战略，规模化示范工程也已启动。2025年，四部委在上海等全国9个城市开展城市级V2G规模化应用试点，我的团队参与了其中5个城市的相关工作。

展望未来，“十五五”规划提出，到2030年，车网互动功率达到5000万千瓦。按照每辆车10千瓦的功率计算，相当于约有500万辆电动汽车参与车网互动。我认为，V2G有望逐步成为中国分布式短时储能的主要载体。中国城市以高层建筑为主，很难像美国一样在家庭中普遍安装储能墙，更现实的方式是利用地下车库中的电动汽车进行储能。

随着电动汽车保有量增长，车载电池的总容量也将迅速上升。保守估计，2030年中国将有1亿辆电动汽车，车载电池总容量达到65亿千瓦时；到2050年，按3.5亿辆计算，车载电池总容量将达到250亿千瓦时。当前中国每天的用电量约为250亿-280亿千瓦时，这意味着在应急情况下，届时全部车载电池储存的电量大致可以满足全国一天的用电需求。

今后五年仍将是车网互动产业的启动期。到2030年，按照5000万千瓦的互动功率和2小时的储能时长计算，车网互动的储能容量约为1亿千瓦时。同期，固定式电化学储能容量可能达到20亿千瓦时，中短时储能需求约为36亿千瓦时，其余需求则主要由抽水蓄能等方式满足。

2035年将是一个关键节点。届时，车网互动储能容量可能增至6亿千瓦时，固定式电化学储能容量约为34亿千瓦时，中短时储能需求约为54亿千瓦时。2035年以后，车网互动规模将迅速上升。到2040年，随着固定式储能增速放缓，车网互动储能容量可能超过40亿千瓦时。

这就是我给大家的报告，我们团队也马上要出版一本书《中国新能源革命》，关于新能源的各方面都会讲到。谢谢各位！

编辑：戴晶晶