三篇系列文章的第一篇。
去年11月，美國空軍推出了聯邦政府首批插電式和混合動力電動汽車車隊。該車隊停放在加利福尼亞州埃爾塞貢多的洛杉磯空軍基地（LA AFB），距洛杉磯市中心以南約20英里，由42輛汽車組成，包括13輛日產聆風以及福特F系列皮卡和其他電動汽車，以及一輛12人座麵包車。對於管理超過20萬輛非戰術車輛的國防部來說，改用電動汽車可以節省大量的燃料成本。
但是這個試點專案不僅僅是為了減少交通運輸行業的碳排放。
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這個車隊不僅僅是從電網中吸取電力，電動汽車還可以透過一種名為“車輛到電網”技術（V2G）的技術將電力輸回電網。當插入電源時，洛杉磯空軍基地的電動汽車（EV）可產生超過700千瓦的電力，足以在炎熱的夏季為大約140個美國家庭供電。從這個規模來看，洛杉磯空軍基地的試點專案是世界上最大的V2G示範專案。
“這開啟了未來公用事業公司可以將這些聯網車輛作為分散式能源的可能性，”比亞迪美國公司北美地區儲能經理邁克爾·劉說。
目前，在美國，插電式電動汽車在全國大約2.5億輛汽車中所佔比例不到1%，即使在電動汽車銷量領先全國的加利福尼亞州，根據美國能源資訊署的資料，每1000輛註冊車輛中也只有大約5輛是插電式電動汽車（PEV）。
但隨著技術的發展和電池價格的下降，許多人認為電動汽車行業的前景光明，這反過來可以為老化的電網提供備用電源。
世界上幾乎所有主要的汽車製造商——梅賽德斯-賓士、寶馬、起亞、日產、豐田、雪佛蘭等等——都在開發或已經開發出插電式電動汽車。當然還有特斯拉，它以其Model S引領著純電動汽車的潮流。這家汽車製造商提供兩種電池容量選擇——70千瓦時的版本，EPA估計續航里程為240英里，以及85千瓦時的版本，EPA額定續航里程為270英里。Model S仍然很昂貴，70千瓦時的動力汽車起價為75,000美元，但這家矽谷汽車製造商計劃從2017年開始生產更實惠的Model 3車型（氣候通訊社，2014年8月1日）。
該行業增長的另一個原因是加利福尼亞州透過的一些支援電動汽車的政策和激勵措施，部分原因是該州指望電動汽車來幫助其實現雄心勃勃的氣候變化目標。
2012年，加利福尼亞州州長傑裡·布朗（民主黨）透過行政命令設定了一個目標，即到2025年，將有150萬輛零排放汽車在街道上行駛。布朗去年9月簽署了一項立法，要求到2023年路上有100萬輛零排放或近零排放汽車。
交通運輸部門的排放量約佔該州溫室氣體排放總量的40%，因此，增加低排放或零排放汽車的採用是實現州長氣候變化目標的關鍵部分，其中包括到2050年將交通運輸部門的排放量比1990年水平削減80%。
隨著近期預計的規模擴大，公用事業公司和電動汽車行業的代表們開始進行計算，並看到了V2G的潛力。
劉說，考慮一下如果加利福尼亞州到2020年電動汽車普及率達到2%，也就是路上大約有100萬輛電動汽車的情況。如果所有這些汽車都可以使用快速充電技術，他計算得出電網將獲得大約10吉瓦的車輛充電功率。
“一些公用事業公司認為這是電網不可預測的電力，我認為這是一種資源，”他在上週在洛杉磯舉行的電動汽車和電網峰會上說。“我們最多隻有幾年的時間來認識到這種分散式資源。”
加利福尼亞州公共事業委員會的公共事業監管分析師諾埃爾·克里索斯托莫說，電動汽車對電網既構成挑戰又帶來機遇。例如，如果一個社群同時有大量電動汽車充電，可能會導致住宅變壓器過載。隨著採用率的提高，公用事業公司將不得不找出最佳方法，在不影響有無電動汽車的使用者費率和可靠性的情況下，在電網上擁有足夠的電力來為越來越多的汽車充電，他說。
但另一方面，電動汽車基本上只是一個經過改裝的電池，這使它們成為公用事業公司的儲能形式，這是一種令人垂涎的資源。V2G技術的支持者認為，電動汽車可以提高電網的可靠性，並降低燃料和整體公用事業賬單成本。
“有需求需要管理總比沒有需求需要管理要好，”克里索斯托莫在峰會上說。“最重要的是，電動汽車透過車輛電網整合，為可再生能源整合和電網可靠性提供了機會。”
改變駕駛員的行為
為了以有影響力的方式利用電動汽車的潛在負荷到電網上，絕大多數汽車需要同時插入電源，也就是說，汽車需要聚合在一起並作為一個整體執行。
加州大學洛杉磯分校盧斯金創新中心主任J.R.德沙佐說，這將需要車主積極參與何時、何地以及如何為他們的汽車充電。
“這是一個供應方面的問題，”德沙佐在峰會上說。“駕駛員是習慣的生物。他們不喜歡做複雜的決定，我們需要開發能夠認識到這一點的技術和策略。”
從早期電動汽車採用者那裡收集的充電資料顯示，大多數車主白天不會連線他們的插電式電動汽車。隨著電池的發展，續航里程將會增加，這將加劇這個問題。
德沙佐建議，需要提供更好的激勵措施，以吸引場地所有者和公司安裝公共充電站。在某些情況下，這可能意味著要求電動汽車車主為充電付費，或者提供停車特權以換取充電。這兩種策略都已被證明可以提高白天充電率，這正是公用事業公司所希望的，因為那時電網的需求通常較少。
在晚上，問題就變成了公用事業公司如何激勵駕駛員在高峰時段讓他們的汽車不要充電，並在午夜左右需求不高時開始充電。
薩克拉門託市政公用事業區的電力運輸主管比爾·博伊斯說，在獲得美國能源部的撥款後，他的公用事業公司模擬了幾種電動汽車定價方案，發現他們可以透過教育客戶何時充電是最佳時間來管理充電對電網的影響。許多車主將他們的汽車設定為在非高峰時段自動充電。
“費率是非常有力的工具，”博伊斯說。
特斯拉的全球電動汽車基礎設施總監卡爾·蘭頓表示，他們也看到了證據，表明這些“使用時間”費率可以有效地影響車主行為，從而使電網受益。他補充說，關鍵是要溝通這些行為背後的原因。
“他們需要有明確的經濟和利他主義方面的收益，才能為電網做出貢獻，”他在峰會上說。
一些仍然需要修復的故障
通用汽車公司高階汽車基礎設施政策經理亞歷山大·凱羅斯表示，要使公用事業公司和消費者認真考慮將V2G作為一種選擇，還需要解決一些技術難題。
“一次開啟100萬輛汽車非常複雜，”他在峰會上說。
首先，並非所有汽車製造商都在他們的汽車上配備了可用於雙向電力流的逆變器。在某些情況下，在插入電源的汽車和公用事業公司之間進行通訊的技術仍然存在可靠性問題。公用事業公司還必須有能力驗證並接受來自汽車的電力。
還有一些問題是，將能量迴圈回電網會如何影響電池，以及汽車製造商是否認為這種使用方式違反了電池的保修條款。
在V2G技術的首批試點之一中，特拉華大學和NRG上線了15輛電動汽車，以分析這種電力迴圈是否會導致電池退化，以及他們是否可以獲得向電網售電的經濟利益（氣候通訊社，2009年7月22日）。他們測試了V1G，即當電動汽車插入電源時，公用事業公司能夠最佳化能量流入車輛的流量，從而使電網受益。他們還測試了V2G，即當電力可以從電動汽車電池送回電網時。
NRG的替代能源服務主管斯科特·費舍爾說，“關於V1G或智慧充電的問題是，它太難產生任何收入——這簡直是個笑話。我們可以定期向市場提供的頻率量，使用V2G要高得多。”
費舍爾在峰會上補充說，他認為該行業目前還無法回答成本效益問題。
特拉華大學海洋科學與政策學院教授、該學院碳自由電力整合中心主任威利特·肯普頓認為，阻礙V2G更大規模採用的最大障礙不是技術，而是區域輸電系統運營商和公用事業公司缺乏政策。
肯普頓說，“為了使它在經濟上具有吸引力，大多數州需要在他們的淨計量法中增加兩個詞‘電動汽車’”，他被認為是1996年提出V2G想法的人。
肯普頓表示，透過特拉華大學的實驗，他們已經證明這項技術只需幾百美元即可安裝，並能為司機帶來額外收入，為電網運營商提供靈活性。隨著越來越多的汽車製造商將必要的 V2G 技術加入車輛，他認為 V2G 有潛力獲得廣泛應用。
他說：“我們討論的是每天有 23 小時停在車道上不使用的汽車。未來，我們將擁有巨大的儲能能力。”
儘管如此，業內許多人表示還需要進行更多研究——包括像洛杉磯空軍基地專案這樣的大規模試點專案——以瞭解 V2G 是否以及如何被使用。
來自特斯拉的蘭克頓補充說：“V2G 是頂峰。確定機會所在、制定標準、超越試點階段（儘管還需要更多試點），這才是我們前進的方向。最終，我們希望讓消費者可以即插即用，並且可以選擇加入或退出。”
明天：如何將電動汽車的普及擴充套件到加利福尼亞州以外的地區。
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