智利能源系统脱碳路径中车网互动(V2G)与可再生能源协同优化的长期规划研究

推荐：本研究针对智利高可再生能源潜力背景下能源系统脱碳难题，通过扩展ETEM-Chile模型整合车网互动(V2G)机制与配电升级成本，揭示了V2G在需求管理和系统备用中的关键作用。结果表明，忽略配电成本将导致系统成本低估6%，而V2G与光伏的协同可减少绿氢发电需求，为政策制定提供量化依据。

　　

在全球温室气体排放持续增长的背景下，能源系统脱碳已成为应对气候变化的核心挑战。智利作为可再生能源潜力突出的国家，其能源矩阵中风电和光伏占比已达43.7%，但间歇性可再生能源的大规模并网对系统灵活性提出更高要求。与此同时，电动汽车(EV)的普及带来了海量分布式储能资源，如何通过车网互动(V2G)技术将这些资源转化为电网稳定性工具，成为学术界和政策制定者关注的焦点。现有研究往往忽视配电升级成本对系统规划的影响，且缺乏对V2G与绿氢协同作用的深入探讨。

为回答这些问题，Francisco Ferrada等人在《Journal of Cleaner Production》发表研究，通过扩展ETEM-Chile模型，首次将V2G机制和配电成本纳入智利2050年能源系统规划。研究采用多部门线性规划方法，设置8个五年周期和8类典型日（四季×工作日/周末）的时间分辨率，对比充电即用(CaU)、优化充电(OC)和V2G三种策略，在自由排放、84%减排和100%减排三种政策场景下的系统响应。模型数据源自智利国家能源委员会2022年配电增值(AVD)报告和德国电动汽车充电行为模拟工具emobpy。

研究结果部分：

1. 1.

   电力部门影响：V2G场景下光伏装机量显著增加，100%减排目标时氢能电厂从电力结构中消失。考虑配电成本使系统总成本增加6%，但V2G仍可带来显著经济效益。

2. 2.

   交通部门演变：严苛排放目标下电动汽车占比达95%以上，84%减排场景中配电成本反而促进电动化（住宅供暖竞争减弱）。敏感性分析显示配电成本每增减50%，氢燃料车份额相应变化15%。

3. 3.

   经济性分析：V2G相较CaU场景降低系统成本5.8%（含配电成本时），其中夏季单日V2G活动可达5000MWh，有效消纳光伏弃电。

结论指出，智利需优先发展公共充电设施以匹配光伏发电曲线，V2G作为系统备用的价值是单纯优化充电的5倍。研究首次量化了配电成本对能源转型路径的影响，为智利《国家电动化战略》中2035年100%零排放汽车销售目标提供了模型支撑。政策制定应关注：1）公共充电网络布局；2）配电系统扩容补贴；3）V2G参与电力市场的激励机制设计。该成果对高可再生能源渗透国家的综合能源规划具有普适性参考价值。