車輛到電網(V2G)，也稱為車輛到家庭(V2H)或車輛到負載(V2L)，描述了一種系統，其中插入式電動汽車(PEV)，例如電池電動汽車(BEV))、插電式混合動力汽車(PHEV)或氫燃料電池電動汽車(FCEV)與電網通信，通過將電力返回電網或限制其充電率來銷售需求響應服務。V2G存儲功能可以使電動汽車存儲和釋放太陽能和風能等可再生能源產生的電力，其輸出會根據天氣和一天中的時間而波動。車輛到電網可用于可連接到電插頭的車輛。這些通常被稱為插電式電動汽車(PEV)，其中包括電池電動汽車(BEV)和插電式混合動力汽車(PHEV)。由于在任何時候都有95%的汽車停放，因此電動汽車中的電池可用于讓電力從汽車流向配電網絡并返回。2015年關于與V2G相關的潛在收益的報告發現，在適當的監管支持下，車主每年可以賺取454美元、394美元和318美元，具體取決于他們的平均每日行駛距離是32、64還是97公里（20、40或60英里），分別。電池的充電周期數和保質期都是有限的，因此使用車輛作為電網存儲會影響電池的使用壽命。每天循環電池兩次或更多次的研究表明，容量會大幅下降，壽命也會xxx縮短。然而，電池容量是電池化學成分、充電和放電速率、溫度、充電狀態和使用年限等因素的復雜函數。大多數放電速度較慢的研究表明，只有百分之幾的額外退化，而一項研究表明，使用車輛進行電網存儲可以提高壽命。有時，聚合器對電動汽車車隊的充電進行調制以向電網提供服務，但沒有從車輛到電網的實際電流，這稱為單向V2G，而不是本文中通常討論的雙向V2G。

該概念允許V2G車輛通過填谷（夜間需求低時充電）和調峰（需求高時將電力送回電網，見鴨曲線）來提供電力以幫助平衡負載。峰值負載均衡可以為公用事業提供新的方式來提供調節服務（保持電壓和頻率穩定）并提供旋轉儲備（滿足突然的電力需求）。這些服務與智能電表相結合，將允許V2G車輛將電力回饋給電網，并根據回饋給電網的電量獲得貨幣收益。在目前的發展中，有人提出使用電動汽車可以緩沖風能等可再生能源，例如，通過存儲大風期間產生的多余能量并在高負荷期間將其提供回電網，從而有效穩定風力發電的間歇性。一些人將這種車輛到電網技術的應用視為幫助可再生能源成為基本負荷電力技術的一種方法。有人提議，公用事業不必建造盡可能多的天然氣或燃煤電廠來滿足高峰需求或作為停電保險單。由于可以通過簡單的頻率測量在本地測量需求，因此可以根據需要提供動態負載均衡。Carbitrage是“汽車”和“套利”的組合詞，有時用于指代汽車電池放電的最低電價。

現代電動汽車通常可以在電池中存儲超過普通家庭日常能源需求的能量。即使沒有PHEV的產氣能力，這種車輛也可以用于幾天的應急電源（例如，照明、家用電器等）。這將是車到戶傳輸(V2H)的一個示例。因此，它們可以被視為風能或太陽能等間歇性可再生能源的補充技術。氫燃料電池汽車(FCV)的儲氫罐最多可容納5.6公斤氫氣，可提供超過90千瓦時的電力。

V2G的許多電網規模優勢可以通過單向V2G（也稱為V1G或智能充電）來實現。加州獨立系統運營商(CAISO)將V1G定義為單向管理充電服務，并定義了車輛-電網接口(VGI)的四個級別，其中涵蓋了電動汽車可以提供電網服務的所有方式，如下所示：

• 具有單一資源和統一參與者的單向潮流(V1G)
• 具有聚合資源的V1G
• 具有分散的參與者目標的V1G
• 雙向潮流(V2G)

V1G涉及改變電動汽車充電的時間或速率，以便為電網提供輔助服務，而V2G還包括反向功率流。V1G包括諸如定時車輛在一天中充電以吸收多余的太陽能發電，或改變電動汽車的充電率以提供頻率響應服務或負載平衡服務等應用。由于目前存在的關于V2G可行性的技術問題，V1G可能是開始將電動汽車作為可控負載集成到電網上的最佳選擇。V2G需要專門的硬件（尤其是雙向逆變器），具有相當高的損耗和有限的往返效率，并且可能由于能量吞吐量的增加而導致EV電池退化。此外，SCE試點項目中V2G的收入低于項目管理成本，這表明V2G在經濟上可行還有一段路要走。

車到家(V2H)或車到樓(V2B)或車到一切(V2X)通常不會直接影響電網性能，但會在當地環境中創造平衡。電動汽車在停電期間用作住宅備用電源或用于增加現場產生的能量的自消耗（避免需求充電）。與更成熟的V1G解決方案不同，V2X尚未達到市場部署，除了日本，自2012年以來，商業V2H解決方案已作為停電時的備用解決方案提供。

借助V2G，電動汽車可以配備為實際向電網供電。公用事業或輸電系統運營商可能愿意在高峰需求期間從客戶那里購買能源，或使用EV電池容量來提供輔助服務，例如平衡和頻率控制，包括初級頻率調節和二級儲備。因此，在大多數應用中，V2G被認為比V2B或V2H具有更高的潛在商業價值。一個6kWCHAdeMOV2G可能需要10,000澳元（7,000美元）。

大多數現代電池電動汽車使用的鋰離子電池可以實現大于90%的往返效率。電池的效率取決于充電率、充電狀態、電池健康狀態和溫度等因素。然而，大部分損失發生在電池以外的系統組件中。諸如逆變器之類的電力電子設備通常占總損耗的主導地位。一項研究發現，V2G系統的整體往返效率在53%到62%之間。另一項研究報告的效率約為70%。然而，整體效率取決于幾個因素，并且變化很大。

愛達荷國家實驗室于2012年進行的一項研究揭示了各國對V2G的以下估計和未來計劃。值得注意的是，這很難量化，因為該技術仍處于初期階段，因此難以可靠地預測該技術在全球的采用情況。以下列表并非詳盡無遺，而是為了讓您了解世界各地這些領域的發展和進步范圍。

PJMInterconnection設想使用美國郵政服務卡車、校車和垃圾車在夜間未使用的情況下進行電網連接。這可能會產生數百萬美元，因為這些公司有助于儲存和穩定國家電網的一些能源。預計2015年至2019年間，美國將有100萬輛電動汽車上路。研究表明，如果與電網的整合沒有取得進展，到2020年將需要建造160座新發電廠來彌補電動汽車的不足。在北美，至少有兩家主要的校車制造商——BlueBird和Lion——正在努力證明電氣化和車輛到電網技術的好處。由于美國的校車目前每年使用3.2B美元的柴油，因此它們的電氣化可以幫助穩定電網，減少對新發電廠的需求，并減少兒童接觸致癌廢氣。2017年，在加州大學圣地亞哥分校，V2G技術提供商Nuvve啟動了一項名為INVENT的試點項目，該項目由加州能源委員會資助，在校園周圍安裝了50個V2G雙向充電站。該計劃于2018年擴大，包括為其提供免費夜間班車服務TritonRides的電動車隊。2018年，日產與汽車到電網系統公司FermataEnergy合作，在NissanEnergyShare計劃下啟動了一項試點計劃，尋求使用雙向充電技術為位于田納西州富蘭克林的日產北美總部提供部分電力。2020年，FermataEnergy的雙向電動汽車充電系統成為xxx個通過北美安全標準UL9741認證的雙向電動汽車(EV)充電系統設備標準。

為了實現2030年日本10%的能源由可再生資源產生的目標，現有電網基礎設施的升級將需要711億美元的成本。2015年至2020年間，日本充電基礎設施市場預計將從1.186億美元增長到12億美元。從2012年開始，日產計劃將與LEAFEV兼容的套件推向市場，該套件能夠為日本家庭提供電力。目前，有一個原型正在日本進行測試。日本家庭平均每天使用10到12千瓦時，并且憑借LEAF的24千瓦時電池容量，該套件可能提供長達兩天的電力。其他市場的生產將取決于日產正確完成適應的能力。2018年11月，在愛知縣豐田市，豐田通商株式會社和中部電力株式會社啟動了使用V2G技術的電動汽車和插電式混合動力汽車的蓄電池充放電示范。該演示探討了如何發揮V2G系統平衡電力供需的能力，以及V2G對電網的影響。除了交通等普通電動汽車/PHV的使用外，該集團通過提供V2G服務，即使在電動汽車/PHV停放的情況下，也正在創造電動汽車/PHV的新價值。已在愛知縣豐田市的一個停車場安裝了兩個雙向充電站，連接到NuvveCorporation管理的V2G聚合服務器，以進行示范測試。

丹麥是世界上xxx的風力發電機之一。最初，丹麥的目標是用插電式電動汽車(PEV)替換所有車輛的10%，最終目標是完全替換。愛迪生項目實施了一組新目標，允許建造足夠的渦輪機以容納50%的總功率，同時使用V2G來防止對電網的負面影響。由于風的不可預測性，愛迪生項目計劃使用插入電網的PEV來存儲電網無法處理的額外風能。然后，在能源使用高峰期或風平浪靜時，這些PEV中存儲的電力將反饋回電網。為了幫助人們接受電動汽車，已經實施了在零排放汽車和傳統汽車之間建立稅收差異的政策。在Edison項目之后，Nikola項目開始了，該項目的重點是在位于Ris?Campus(DTU)的實驗室環境中展示V2G技術。DTU是Nuvve和Nissan的合作伙伴。Nikola項目于2016年完成，為Parker奠定了基礎，Parker使用電動車隊在現實生活中展示該技術。該項目由DTU、Insero、Nuvve、Nissan和FrederiksbergForsyning（位于哥本哈根的丹麥DSO）合作。除了展示該技術外，該項目還旨在為與其他OEM的V2G集成掃清道路，并計算幾種類型的V2G的商業案例，例如自適應充電、過載保護、調峰、緊急備用和頻率平衡。在該項目中，合作伙伴通過跨汽車品牌系統地測試和展示V2G服務來探索最可行的商業機會。在這里，確定了經濟和監管障礙以及應用程序對電力系統和市場的經濟和技術影響。該項目于2016年8月開工，2018年9月結束。

英國的V2G市場將受到積極的智能電網和PEV推出的刺激。從2011年1月開始，實施了協助PEV的計劃和戰略。英國已開始制定戰略以提高電動汽車的采用速度。這包括為智能電網電表提供通用高速互聯網，因為沒有它，大多數支持V2G的PEV將無法與更大的電網協調。倫敦電力交付計劃指出，到2015年，將有500個道路充電站；2,000個停車場的越野站；并安裝了22,000個私營車站。當地電網變電站將需要為無法在自己的財產上停車的司機進行升級。到2020年，英國將為每個住宅提供智能電表，大約170萬輛PEV將上路。英國'2018年，EDFEnergy宣布與xxx的綠色技術公司Nuvve合作，在英國安裝多達1,500個車輛到電網(V2G)充電器。這些充電器將提供給EDFEnergy的商業客戶，并將在其自己的地點使用，以提供高達15兆瓦的額外儲能容量。這相當于為4,000個家庭供電所需的能量。儲存的電力將在能源市場上出售，或在能源使用高峰期支持電網靈活性。EDFEnergy是英國企業xxx的電力供應商，其與Nuvve的合作可能會看到迄今為止該國xxx的V2G充電器部署。2019年秋季，一個名為VehicletoGridBritish(V2GB)的財團發布了一份關于V2G技術潛力的研究報告。

丹麥的愛迪生項目是“使用可持續能源和開放網絡在分布式和集成市場中的電動汽車”的縮寫，是丹麥東部博恩霍爾姆島上的一個部分國家資助的研究項目。IBM、西門子、硬件和軟件開發商EURISCO、丹麥xxx的能源公司?rsted（原DONGEnergy）、區域能源公司?stkraft、丹麥技術大學和丹麥能源協會組成的財團探討了如何平衡產生的不可預測的電力負荷丹麥的許多風力發電場通過使用電動汽車(EV)及其蓄電池，目前發電量約占該國總發電量的20%。該項目將至少使用一臺具有V2G功能的重建型ToyotaScion。該項目是丹麥實現到2020年將其風力發電量擴大到50%的雄心壯志的關鍵。據英國報紙《衛報》的一位消息人士稱，“以前從未嘗試過如此規模的項目”。該項目于2013年結束。

2020年，公用事業公司E.ON與gridX一起開發了車到戶解決方案。兩家公司在一個私人家庭中實施了他們的解決方案，以測試光伏系統、電池存儲和雙向充電站的相互作用。該房屋配備了三個總容量為27kWh的電池存儲單元、一個直流充電器和一個5.6kWp的光伏系統。在設置中，使用了電池容量為40kWh的NissanLeaf。該項目旨在證明雙向充電解決方案可以在不影響用戶舒適度的情況下增加可再生能源在出行中的使用并降低成本。

2014年，西南研究院(SwRI)開發了xxx個獲得德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)認證的車輛到電網聚合系統。該系統允許電動送貨卡車車隊的所有者通過協助管理電網頻率來賺錢。當電網頻率降至60赫茲以下時，系統會暫停車輛充電，從而消除電網上的負載，從而使頻率升至正常水平。該系統是同類系統中的xxx個，因為它是自主運行的。該系統最初是作為能源可靠性和安全性智能電力基礎設施示范(SPIDERS)第二階段計劃的一部分而開發的，該計劃由Burns和McDonnellEngineeringCompany,Inc.領導。SPIDERS計劃的目標是在以下情況下提高能源安全性物理或網絡中斷造成的電力損失，提供應急電源，并更有效地管理電網。2012年11月，SwRI從美國陸軍工程兵團獲得了價值700萬美元的合同，以展示將車輛到電網技術集成為科羅拉多州卡森堡的應急電源。2013年，SwRI研究人員在陸軍哨所測試了五個直流快速充電站。系統于2013年8月通過集成驗收測試。

代爾夫特理工大學的研究人員AdvanWijk博士、VincentOldenbroek和CarlaRobledo博士于2016年對氫燃料電池汽車的V2G技術進行了研究。V2GFCEV的實驗工作和xxx可再生綜合能源和運輸系統的技術經濟情景研究都已完成，僅使用氫和電作為能源載體。他們與現代研發部門一起對現代ix35FCEV進行了改裝，使其可以提供高達10kW的直流電源，同時保持道路通行許可。他們與Accendabv公司共同開發了一種V2G裝置，可將FCEV的直流電轉換為三相交流電，并將其注入荷蘭國家電網。未來能源系統集團最近還測試了他們的V2GFCEV是否可以提供頻率儲備。

WillettKempton、SureshAdvani和AjayPrasad是特拉華大學的研究人員，他們目前正在研究V2G技術，Kempton博士是該項目的負責人。Kempton博士發表了許多關于該技術和概念的文章，其中許多可以在V2G項目頁面上找到。該小組參與研究該技術本身，以及其在電網上使用時的性能。除了技術研究外，該團隊還與特拉華大學AlfredLerner商業與經濟學院的市場營銷教授MerylGardner博士合作，為消費者和企業車隊采用制定營銷策略。一輛2006年的ToyotaScionxB汽車在2007年進行了改裝以進行測試。2010年，Kempton和GregoryPoilasne共同創立了V2G解決方案公司Nuvve。該公司已形成多個行業合作伙伴關系，并在全球五大洲實施了V2G試點項目。

在勞倫斯伯克利國家實驗室，SamvegSaxena博士目前擔任車輛到電網模擬器(V2G-Sim)的項目負責人。V2G-Sim是一種仿真平臺工具，用于對電網上單個插電式電動汽車的時空駕駛和充電行為進行建模。其模型用于研究V2G服務的挑戰和機遇，例如調節充電時間和充電速率以實現峰值需求響應和公用事業頻率調節。V2G-Sim還被用于研究插電式電動汽車在可再生能源整合方面的潛力。使用V2G-Sim的初步調查結果表明，受控V2G服務可以提供調峰和填谷服務，以平衡日常用電負荷并緩解鴨子曲線。相反，不受控制的車輛充電被證明會加劇鴨子曲線。該研究還發現，即使容量衰減20%，電動汽車電池仍能滿足85%的駕駛員的需求。在勞倫斯伯克利實驗室的另一項使用V2G-Sim的研究計劃中，與循環損耗和日歷老化相比，V2G服務對電動汽車的電池退化影響較小。在這項研究中，我們在十年的時間范圍內對三種具有不同日常駕駛路線的電動汽車進行了建模，有無V2G服務。假設每天晚上7點到晚上9點的V2G服務，充電率為1.440kW，十年間電動汽車因V2G造成的容量損失分別為2.68%、2.66%和2.62%。

2016年5月，日產和Enel電力公司宣布在英國開展合作V2G試驗項目，這是該國xxx此類試驗項目。該試驗包括100個V2G充電裝置，供NissanLeaf和e-NV200電動貨車用戶使用。該項目聲稱，電動汽車車主將能夠將儲存的能量賣回電網以獲取利潤。美國一個值得注意的V2G項目是在特拉華大學，由WillettKempton博士領導的V2G團隊一直在進行研究。在歐洲的早期運營實施是通過德國政府資助的MeRegioMobil項目在卡爾斯魯厄理工學院的KIT智能能源之家與歐寶合作進行的，后者是汽車合作伙伴和提供電網專業知識的公用事業公司EnBW。他們的目標是讓公眾了解V2G的環境和經濟效益，并提升產品市場。其他研究人員包括太平洋天然氣和電力公司、XcelEnergy、國家可再生能源實驗室，以及英國的華威大學。

WMG和JaguarLandRover與該大學的能源和電氣系統小組合作。KotubUddin博士在兩年內分析了商用電動汽車的鋰離子電池。他創建了一個電池退化模型，并發現與傳統充電策略相比，某些車輛到電網存儲模式能夠顯著增加車輛電池的壽命，同時允許它們以正常方式行駛。

由于車輛到電網使用電池電動汽車，因此車輛本身也存在與電池電動汽車相同的缺點。然而，區分車輛的變體以及它們的用途是很重要的。例如，如果使用私人（電動）乘用車，與騎自行車或使用（電動）汽車共享車輛或車輛拼車相比，這些乘用車可能會增加交通擁堵和其他環境劣勢。然而，電動汽車的使用效率越高（在道路上運送人員和貨物），可供電網使用的電池就越少（因為車輛需要停放并插入電網）。因此，如果車輛確實得到有效使用并且經常出現在道路上，那么可以預期很少有電網儲能能力。也就是說，對于電動車車主來說，擁有車輛到電網功能并在汽車不使用時使用它總是有用的。更可靠的電網儲能形式包括家用電池，它不斷并網，與所使用的電池類型相比，它也可能是不同的電池類型（即鉛酸深循環電池等）在電池電動汽車（即鋰離子）中。車輛電池需要能夠提供高放電率（為要求苛刻的電動機供電，同時保持電池尺寸小）并且重量輕，以增加車輛的續航里程/效率。高放電率會使電池產生更大的熱量，并可能縮短使用壽命。然而，家用電池沒有這些要求，因此可以是不同的類型（可能更大也可能不會更大，具有更長的使用壽命、購買成本、易于回收等）。電池使用得越多，就越需要更換。更換成本約為電動汽車成本的1/3。在其使用壽命期間，由于電極的化學變化，電池會隨著容量、循環壽命和安全性的降低而逐漸退化。容量損失/衰減表示為多次循環后初始容量的百分比（例如，1,000次循環后損失30%）。循環損耗是由于使用造成的，并且取決于xxx充電狀態和放電深度。TeslaInc.的首席技術官JBStraubel對V2G打了折扣，因為電池磨損超過了經濟效益。一旦電池達到其有用的汽車壽命，他還更喜歡回收而不是重新使用電網。2017年的一項研究發現容量下降，而2012年的一項混合動力電動汽車研究發現收益不大。專家們也對V2G的可行性持懷疑態度，一些研究質疑該概念的經濟原理。例如，2015年的一項研究發現，有利于V2G的經濟分析未能包括與其實施相關的許多不太明顯的成本。當包括這些不太明顯的成本時，研究發現V2G代表了一種經濟上效率低下的解決方案。另一個常見的批評與流程的整體效率有關。為電池系統充電并將能量從電池返回到電網，包括將直流電逆變回交流電，不可避免地會導致一些損失。如果原始能源是化石能源，則需要考慮潛在的成本節約以及增加的排放量。這種能源效率循環可以與大型抽水蓄能水電的70-80%效率相比，但受地理、水資源和環境的限制。此外，為了使V2G發揮作用，它必須是大規模的。電力公司必須愿意采用該技術，以便讓車輛將電力回饋給電網。隨著車輛向電網供電，上述智能電表必須到位，以測量傳輸到電網的電量。

有幾種電動汽車經過特殊改裝或設計為與V2G兼容。代爾夫特理工大學的現代ix35FCEV改裝為10kWDCV2G輸出。兩種具有理論V2G能力的車輛包括NissanLeaf和Nissane-NV200。