V2G系统中的能量与货币协同机制：面向利益相关者激励的电-力协同策略与成本优化模型

车辆到电网(Vehicle-to-Grid, V2G)技术可利用电动汽车(Electric Vehicles, EVs)的移动储能能力稳定电网波动并实现峰谷调节。现有用户参与策略通常依赖峰谷电价，导致电网严重亏损，且随着负荷增加，此类亏损持续扩大，严重阻碍V2G可持续发展。为平衡各方利益并提升系统效益，研究人员提出一种经济-电力协同优化策略(简称E-P策略)。该策略将兼具能源与货币双重属性的电力作为交换媒介，构建电网与电动汽车用户的合作机制；同时，电网向发电企业共享用电数据，以减少资源浪费。研究人员针对电动汽车用户与电网间的E-P策略应用及其对电厂成本优化的影响展开研究。结果表明，应用E-P策略后，电网公司最大亏损可降低高达91.9%；同时，发电厂成本优化使总投资成本降低9.3%，峰基发电成本差缩小39%，碳排放减少6.25%。E-P策略与电厂优化的协同效应最终使V2G削峰填谷系统净利润提升15.4%。该策略可有效提升系统经济效益与可持续性，为V2G长期健康发展提供有力支撑。

研究背景方面，随着社会持续发展，能源消费需求急剧增长，能源供应短缺与系统稳定性挑战愈发突出。储能系统已成为提升能源利用效率、保障电网可靠性的关键支撑，其战略重要性显著提升。电动汽车凭借高能量密度、灵活的充放电能力及大规模应用潜力，通过V2G技术与电网交互，成为优化能源结构、调节电网负荷的重要手段，可提供调频、备用等辅助服务，对提升太阳能、风能等可再生能源利用率至关重要。V2G运行通过将电动汽车电池作为地理分散的能量缓冲，结合先进调度方案与基于优化的控制，塑造充放电曲线，使波动性可再生能源发电更平稳地被电力系统消纳。此外，V2G技术在改善电网电能质量、保障电网稳定性方面也展现出显著潜力，国内外学者还探索了其在极端环境下提升电力系统韧性的作用。然而，当前V2G面临电动汽车用户参与率低、实际应用经济效益优化不足的挑战。现有研究在评估V2G整体经济效益时，多聚焦于提升用户收益，忽视了电网公司在V2G服务中面临的持续性亏损问题，这阻碍了V2G的可持续发展。尽管已有研究尝试通过博弈论构建电网公司与用户的合作联盟以降低亏损，但电网公司仍面临显著损失。为此，研究人员开展本研究，旨在缓解电力企业在V2G应用中的财务负担，提升项目长期可行性。该研究发表于《Energy》。

关键技术方法方面，研究人员首先通过敏感性分析识别影响利益相关者经济损益的关键变量；其次构建涵盖V2G用户、公用事业公司及发电单元的基线场景与E-P策略场景下的成本-收益评估框架，融合经济与电力运行考量以促进利益相关者协调并提升系统整体收益；接着设计经济-电力协同策略实现用户-电网电力交易，并采用多目标粒子群优化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO)算法对发电厂进行多目标优化，筛选兼顾投资成本、发电成本与碳排放的最小化方案；最后通过比较四种电动汽车品牌的综合能源系统效益，确定最优V2G参与模式。研究案例基于海南电网实际运行数据开展验证。

研究结果方面，Integrated Energy System部分构建了集成光伏、风电、火电、储能及V2G技术的复杂电力网络，通过多源互补与协调应对可再生能源间歇性与负荷波动性，提升能源供应可靠性、灵活性与可持续性；EV Users’ Economic Cost-Benefit Model部分建立了电动汽车用户参与V2G的成本模型，明确支出主要由充电电费与电池退化成本构成，并界定了电动汽车日允许放电量、电池容量(kWh)、允许放电深度等操作边界参数；Evaluation of Electricity Benefits for Consumers and the Grid under the E–P Strategy部分显示，E-P策略下随削峰激励系数提升，用户V2G参与收益增加，当削峰能力达450GWh且激励系数为5时，用户可获得6.4125×10⁸MWh能源资产，增强的用户激励改善了削峰填谷效果，平滑了电网负荷曲线并提升了系统效率；Optimization of Power Plant Investment Cost部分表明，发电厂装机容量需满足特定约束，通过协同优化投资与发电成本，实现了总投资成本降低9.3%、峰基发电成本差缩小39%、碳排放减少6.25%的目标；Conclusion部分指出，E-P策略有效减少了电网公司财务损失并维持了用户合理利润，结合电厂协同优化，最终实现V2G削峰填谷系统净利润提升15.4%。

讨论与结论部分，研究人员强调，现有V2G研究多侧重用户收益提升，忽视电网持续亏损这一制约可持续发展的核心瓶颈。本研究提出的E-P策略创新性地将电力同时视为能源商品与交易媒介，重构了电网与用户的合作逻辑，突破了传统峰谷电价模式下电网单边让利的局限；同时通过数据共享机制联动上游发电侧优化，实现了全链条成本传导与收益再分配。研究证实，该策略可使电网最大亏损降低91.9%，从根本上解决电网参与意愿不足的问题。发电厂端的成本优化进一步释放了系统红利，投资、发电成本与碳排放的多目标协同，符合“双碳”目标下能源系统的转型需求。四种电动汽车品牌的对比结果，为差异化激励机制设计提供了实证依据。总体而言，该经济-电力协同框架平衡了多方利益，为V2G从技术示范走向规模化商业应用提供了可复制的理论范式与实践路径。