解读电动车变身“超级充电宝”：双碳目标下电网弹性充电调度新方案！附工程院最新PPT！

双碳目标下，电力与交通是减排主战场

报告开篇先讲气候变化的紧迫性。全球变暖的根源是温室气体浓度增加，极端气候现象在发生频率、持续时间和地理范围上均显著增加，50年平均升温幅度达0.7—0.8℃。报告引用世界气象组织数据指出，人类活动是气候变化的主要原因，化石燃料燃烧、工业排放、交通领域燃油汽车尾气都在其中。

从碳排放结构看，2023年全球电力行业碳排放达151亿吨，火力发电是主要来源；全球交通领域碳排放总量约82.7亿吨，燃油汽车是主要来源。电力占42%、工业占26%、交通占23%、建筑占9%，电力和交通两大领域合计超过60%。这两大领域因此成为碳减排的关键着力点。

新能源装机超越煤电，灵活性调节成为关键

报告披露了一组重要数据：截至2024年底，我国新能源累计装机容量达到14.1亿千瓦，同比增长33.9%，占全国总装机容量的比重达到42%，超越煤电成为系统第一大电源。风电与光伏的出力具有波动性和随机性，风电与风速有关，光伏出力受光照强度影响。

电源结构的改变，需要增加电力系统灵活性调节资源来满足供需平衡、实现新能源消纳。报告引用院士团队的预测：到2060年，我国风电光伏装机规模将达到50亿千瓦以上，新型电力系统的灵活性可用容量需求将是现在的10倍以上。电动汽车兼具负荷和储能双重特性，可通过时—空灵活调节能力支撑新能源消纳，这正是车网融合的价值所在。

三项政策文件奠定车网融合的制度基础

报告梳理了推动车网融合的三份关键政策文件。2020年11月，国务院办公厅发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，将新能源电动汽车作为国家战略性新兴产业，明确2025年新能源汽车销量占比达25%、2035年纯电动汽车成为新销售车辆主流，并提出加快充换电基础设施建设、形成快充为主慢充为辅的充电网络。

2023年底，国家发改委等部门发布《关于加强新能源汽车与电网融合互动的实施意见》（发改能源〔2023〕17219号），提出车网互动主要包括智能有序充电、双向充放电等形式，可参与削峰填谷、虚拟电厂、聚合交易等应用场景，并要求力争建成5个以上示范城市以及5个以上双向充放电示范项目。

首批9城试点落地，政策从顶层设计走向规模化

报告的第三份重要政策是2025年3月国家发改委、能源局等部门颁布的《关于公布首批车网互动规模化应用试点的通知》（发改办能源〔2025〕241号），上海等9个城市开展首批车网互动试点，北京基于新型储能的V2G车网互动协同调控试点、广州相关项目等30个项目入选。

文件要求电网企业做好接入、电费计量、优化调度运行方式等保障工作，国家能源局推动完善电力市场交易规则，支持车网互动规模化应用参与电力市场化交易。

政策由此从口号进入了有试点名单、有完成时限的实操阶段。

无序充电是当前最大的现实挑战

报告用较大篇幅分析无序充电的后果。无序充电指用户在随机时间、不受控制地充电，未考虑电网负荷状态或统一调度。目前城市快速充电桩和居民充电仍以无序充电为主，占比达80%以上。报告列举的风险包括车位占用导致充电效率低下、运行中无序充电导致起火等事故。

对电网的影响分三层：发电侧，大规模EV负荷接入会影响发电计划曲线和区域电力平衡；输配电网侧，会造成台区电压波动以及配网损耗加剧，网损率提高1.667%；用户负荷侧，充电负荷与居民用电规律一致性高，导致电网负荷峰谷差进一步加剧，峰谷差达71.79%。

三层级调度方案：从定价到功率再到需求响应

报告的核心技术方案是三层级调度优化。用户动态定价层量化电动汽车充电任务弹性价值，解决充电可靠性高、充电时间快、充电费用低、用户隐私性高等诉求；车站功率优化层挖掘电动汽车移动储能调节潜力，追求售电利润最大、负荷峰谷差最小、网损最小；网连需求响应层实现新能源消纳最大化。

在用户层，报告建立充电弹性价值量化模型，利用实物期权理论刻画充电时间和功率调整的选择权价值，设计动态时限定价机制。用户分为时间敏感型和价格敏感型，充电任务具有可延迟但不可取消的特征。在200个充电桩的测试中，基于裕度差异化定价策略使期望收益提升25.28%。

阈值策略破解高维难题，分布式响应支撑电网平衡

车站功率优化层面对的是计算复杂度问题。报告指出，1辆电动汽车的决策是充电或不充电两种，100辆电动汽车的决策则达到2的100次方种，用一台全球最顶级的超级计算机寻找最佳充电方案需要4020年。报告提出的阈值策略按电动汽车属性分组，每组设定一个时变阈值，将动作维度从电动汽车数量N降至配电网节点数量m，计算复杂度从指数级降至线性级。

在网连需求响应层，报告采用拉格朗日松弛与对偶分解，将集中式调度问题分解为分布式局部控制架构，车站越多计算越快。仿真结果显示，索引策略能够以超过98%的精度跟踪削峰填谷的调峰信号，1000个充电桩规模下渐进最优调度效果良好。报告最后总结：用户层动态定价激发充电弹性，车站层阈值策略破解高维优化难题，网络层分布式响应支撑电网平衡。

这组数据回答了车网融合为什么必须做的问题。气候侧，50年全球平均升温幅度已达0.7-0.8℃，极端气候现象在频率、持续时间和地理范围上均显著增加。排放侧，2023年全球电力行业碳排放151亿吨、交通领域82.7亿吨，两大领域合计占比超过60%。 电力系统侧，截至2024年底我国新能源累计装机14.1亿千瓦，同比增长33.9%，占总装机比重42%，已超越煤电成为第一大电源。新能源占比越高，波动性越强，系统对灵活调节资源的需求就越大。到2060年，风电光伏装机规模预计达50亿千瓦以上，灵活性可用容量需求将是现在的10倍以上。

电动汽车的快速增长构成了调度的需求侧背景。截至2024年底我国电动汽车保有量达3140万辆，预计到2040年将达到3亿辆，报告同时指出我国充电基础设施保有量连续多年位居世界首位。车多了、桩多了，充电负荷的管理难度也随之放大。 问题集中在无序充电上。目前城市快速充电桩和居民充电仍以无序充电为主，占比达80%以上，由此带来三层电网影响：发电侧影响发电计划曲线和区域电力平衡，输配电网侧造成台区电压波动与配网损耗加剧，用户负荷侧因充电负荷与居民用电规律一致性高，导致电网负荷峰谷差达71.79%，网损率提高1.667%。

这组数据是三层技术方案的效果证据。用户动态定价层在200个充电桩的测试中，基于裕度差异化定价策略使期望收益提升25.28%，验证了通过差异化定价引导用户调整充电弹性的可行性。 车站功率优化层使用真实充电数据构建仿真平台，通过在线值学习学习最优能量分配策略，与贪婪充电策略等现有方法对比，20辆电动汽车场景下系统总利润升高16.14%-30.61%。报告指出，与直接应用深度强化学习相比，20辆电动汽车时利润提升1.75%，50辆时提升4.9%，电动汽车数量越多、阈值策略效果越明显。网连需求响应层的索引策略能以超过98%的精度跟踪调峰信号，充电桩数量越多优化效果越好。