隨著石油資源的枯竭以及可再生能源技術(shù)的迅猛發(fā)展，發(fā)展新能源汽車，尤其是純電動(dòng)汽車已經(jīng)是大勢(shì)所趨。作為未來(lái)電網(wǎng)中比重龐大的負(fù)荷，同時(shí)又兼具大規(guī)模能量存儲(chǔ)能力的電動(dòng)汽車動(dòng)力電池，在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的過(guò)程中，勢(shì)必要扮演一個(gè)舉足輕重的角色。

電動(dòng)汽車及其動(dòng)力電池對(duì)于智能電網(wǎng)扮演著2種不同的角色，電動(dòng)汽車的動(dòng)力服務(wù)作為一項(xiàng)龐大的負(fù)荷，將可能占據(jù)整個(gè)電網(wǎng)負(fù)荷的極大比重，其運(yùn)行對(duì)于電網(wǎng)安全會(huì)產(chǎn)生重大影響;而另一方面，電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池作為一種儲(chǔ)能裝置，其能量存儲(chǔ)的總量對(duì)于電網(wǎng)來(lái)說(shuō)又是一種保障和優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行的積極資源。因此，如何讓電動(dòng)汽車及其動(dòng)力電池在這2種角色之間平穩(wěn)自由的轉(zhuǎn)換，成為智能電網(wǎng)與電動(dòng)汽車相結(jié)合的關(guān)鍵問(wèn)題之一。具體體現(xiàn)為怎樣合理安排電動(dòng)汽車這種負(fù)荷以及怎樣優(yōu)化動(dòng)力電池這種儲(chǔ)能裝置的運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)汽車作為負(fù)荷時(shí)，可以通過(guò)技術(shù)手段和經(jīng)濟(jì)手段合理安排充電時(shí)間，實(shí)現(xiàn)有序充電管理，達(dá)到移峰填谷的效果，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少對(duì)電網(wǎng)安全的影響;當(dāng)動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能裝置時(shí)，可以將其作為系統(tǒng)的備用容量，或者峰荷時(shí)向電網(wǎng)提供電量，優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行，提高系統(tǒng)的安全可靠性。在這種背景下，V2G(vehicletogrid)的概念應(yīng)運(yùn)而生。顧名思義，V2G是指與電網(wǎng)相連接的電動(dòng)汽車(Vehicle)作為一種分布式負(fù)荷和電源，可以向電網(wǎng)(Grid)釋放存儲(chǔ)在其動(dòng)力電池內(nèi)的電能，從而為優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行和安全提供積極支持[7]。在這一概念的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)術(shù)界進(jìn)行了大量以V2G為基礎(chǔ)，對(duì)運(yùn)行模式、充放電技術(shù)以及與可再生能源發(fā)電相結(jié)合實(shí)現(xiàn)有序充電管理等問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。

然而，從V2G命名本身強(qiáng)調(diào)車輛(Vehicle)來(lái)看，就可以發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)思維中，一直將車輛與電池作為一個(gè)整體來(lái)看待，將充放電的主體始終默認(rèn)為車輛。在這種思維方式下，人們將一些電動(dòng)汽車本身的屬性也默認(rèn)成了動(dòng)力電池的屬性。電動(dòng)汽車分屬于千百萬(wàn)不同的用戶，其具有明顯的移動(dòng)、分散以及相應(yīng)的與電網(wǎng)連接的時(shí)間和地點(diǎn)的不確定性。由于電動(dòng)汽車的產(chǎn)權(quán)分屬于不同用戶，電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)及其充放電的操作權(quán)限也相應(yīng)的歸屬于不同用戶，造成了分布式?jīng)Q策的局面。同時(shí)，車輛作為人們?nèi)粘Ｉ�活的工具，其連接入電網(wǎng)的位置勢(shì)必廣泛分布于配電網(wǎng)，而其作為分布式電源向電網(wǎng)輸送電能必然造成配電網(wǎng)潮流的復(fù)雜變化，為配電網(wǎng)的運(yùn)行帶來(lái)諸多不確定的沖擊和影響。將這些車輛的屬性等同看成電池的屬性，造成了V2G實(shí)施中面臨的一系列困難和障礙，很多研究一直延續(xù)這種思維方式，試圖從這些束縛中尋找突破。

實(shí)際上，如果大膽的突破原有的思維模式，在電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池之間進(jìn)行解耦，就會(huì)發(fā)現(xiàn)那些對(duì)于電動(dòng)汽車的諸多束縛對(duì)于動(dòng)力電池其實(shí)并不存在。在擺脫這些束縛之后，通過(guò)建立大型集中儲(chǔ)能充電站，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池直接向電網(wǎng)輸送電能。因此，在V2G的基礎(chǔ)上，可以擴(kuò)展出一種新的概念，將其命名為B2G(BatterytoGrid)。B2G揭示了電動(dòng)汽車動(dòng)力電池與電網(wǎng)交互的本質(zhì)，而去除了車輛屬性的束縛，擺脫V2G概念的局限性。實(shí)際上，V2G是B2G的一種特例或者存在形式，V2G的本質(zhì)依然是電池與電網(wǎng)的能量交互，只是由于V2G特殊的存在形式造成了諸多的束縛和問(wèn)題。作為對(duì)V2G的擴(kuò)展和升級(jí)，除了V2G之外，B2G也可以包括集中充電的動(dòng)力電池與電網(wǎng)的能量交互。

本文將集中充電的動(dòng)力電池與電網(wǎng)的能量交互作為B2G的重點(diǎn)進(jìn)行論述，無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，文中所述B2G均指這種運(yùn)行方式。本文以V2G為基礎(chǔ)闡述其產(chǎn)生和特點(diǎn)，論述實(shí)現(xiàn)該B2G在商業(yè)模式上、運(yùn)行管理上、技術(shù)條件上面臨的挑戰(zhàn)和可能的解決途徑。并以B2G為基礎(chǔ)，展望在此基礎(chǔ)上智能電網(wǎng)未來(lái)可能的發(fā)展愿景。

1、電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的解耦

電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的解耦主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：資產(chǎn)關(guān)系解耦、時(shí)間解耦和地點(diǎn)解耦。通過(guò)資產(chǎn)關(guān)系解耦，首先解決對(duì)于動(dòng)力電池充放電的決策權(quán)問(wèn)題，而通過(guò)電動(dòng)汽車的動(dòng)力服務(wù)與電池充放電在時(shí)間和地點(diǎn)上的解耦，解決電動(dòng)汽車本身移動(dòng)、分散的特點(diǎn)與電池充放電過(guò)程精確計(jì)劃與控制之間的矛盾。

1)資產(chǎn)關(guān)系解耦。與燃油汽車相似，用戶在購(gòu)買(mǎi)汽車時(shí)，并不愿意為了確保能夠獲得固定數(shù)量的燃油供應(yīng)而額外支付一筆保證費(fèi)用，因此對(duì)于電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，讓用戶為確保獲得電能供應(yīng)而單獨(dú)為電池付費(fèi)并不完全合理。此外，電池的所有權(quán)也直接決定了對(duì)于電池的充放電操作的決策權(quán)，資產(chǎn)關(guān)系的解耦是其他解耦和技術(shù)路線的前提，只有專業(yè)的充換電運(yùn)營(yíng)公司掌握了電池的所有權(quán)，才能更好地避免汽車用戶的意愿對(duì)電池利用的限制和約束，同時(shí)大大降低決策的復(fù)雜程度和主體數(shù)量。

2)電動(dòng)汽車動(dòng)力服務(wù)與電池充放電操作的地點(diǎn)解耦。由于動(dòng)力電池的充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而無(wú)法滿足人們快捷的動(dòng)力服務(wù)的需求，電池更換模式徹底打破了電動(dòng)汽車與電池一體化的思路，使電動(dòng)汽車的動(dòng)力服務(wù)與動(dòng)力電池的充放電操作可以完全在不同的地點(diǎn)進(jìn)行。由于分屬于不同的所有者以及不確定的使用方式，電動(dòng)汽車接入配電網(wǎng)的地點(diǎn)也同時(shí)具有分散和不確定的特點(diǎn)。而通過(guò)換電模式實(shí)現(xiàn)地點(diǎn)解耦，使得動(dòng)力電池的充放電有可能擺脫對(duì)配電網(wǎng)的依賴和沖擊，避免分散和隨機(jī)而采用集中的方式，以避免諸多不確定性因素的影響。

3)電動(dòng)汽車動(dòng)力服務(wù)與電池充放電操作的時(shí)間解耦。電動(dòng)汽車整車充電模式下，動(dòng)力電池連接入電網(wǎng)充放電的時(shí)間與電動(dòng)汽車運(yùn)行行駛的時(shí)間難免會(huì)形成矛盾，而電網(wǎng)由于自身運(yùn)行安全和成本效益的考慮，對(duì)動(dòng)力電池充放電的時(shí)間又具有特殊的要求。因此在V2G中，很多技術(shù)和方法都是針對(duì)這種矛盾來(lái)尋求2者在時(shí)間上的平衡，但這種平衡畢竟是在約束下的有限度的平衡。因此，換電模式將電動(dòng)汽車動(dòng)力服務(wù)與電池充放電操作進(jìn)行了時(shí)間解耦，對(duì)于電網(wǎng)而言，解決了其利用動(dòng)力電池優(yōu)化運(yùn)行和安全的最大障礙。

圖1中，將資產(chǎn)關(guān)系、時(shí)間以及地點(diǎn)3種屬性用三維空間的方式來(lái)表示電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的解耦關(guān)系。在整車充電的模式中，電動(dòng)汽車與動(dòng)力電池的這3種屬性基本相同，而解耦之后2者可以完全具有不同的空間屬性。

由以上分析可以看