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电动汽车智能充电与车网互动

2026-02-02 10:11:21

电动汽车在未来的电网中不仅仅是消耗能源：凭借其电池，它们还可以用作储能装置和临时能源。为此，主要需要两个杠杆：通信协议ISO 15118和所有市场参与者的密切合作。

根据国际能源署（IEA）的数据，到2030年，全球将有2亿到3亿辆电动车在道路上行驶，并且这一趋势在不断上升。由此，它们在智能电网——所谓的智能电网（Smart Grids）中的角色变得越来越重要。电动车不仅可以吸收能量，还可以储存能量，并在需要时重新向电网输送。它们因此作为分散的缓冲存储器，来平衡可再生能源输入中的波动并提高电网的稳定性。车辆到电网（Vehicle-to-Grid，简称V2G）的双向能量交换的技术基础是ISO 15118通信协议。

ISO 15118：双向和智能充电的技术推动者

作为跨制造商的标准，ISO 15118定义了电动汽车、充电基础设施与——如果有的话——后端系统如能源管理平台之间的通信。作为组合充电系统（CCS）的一部分，该协议通过充电电缆使用电力线通信（PLC），以确保在充电过程中安全和平稳的数据传输。

通过ISO 15118-20，首次完全支持双向充电。因此，电动车可以灵活地整合为电网中的分散能源存储。在所谓的V1G模式下（由ISO 15118-2支持）——即计划的单向充电——充电过程可以例如在有利于电网的低成本时段进行。在此过程中，系统动态响应信号，如电价、电网负载或用户偏好。

V2G模式更进了一步：这里也允许放电操作。外部能源管理系统可以根据当前和预测的网络条件决定何时以及充多少能量或回馈多少电能。基础设施运营商和电网运营商因此获得了一种新工具，用于管理电网负载——例如通过有针对性地减少充电功率或在高峰时段输入电力。

车队的新商业模式

对于物流领域或公共交通中的车队运营商来说，这开辟了新的商业机会：未使用车辆的电池容量可以暂时供电网使用，并作为灵活性服务进行销售。

此外，ISO 15118还支持加密通信以及标准化的自动认证——这是在公共充电点便捷地实现即插即充的基础。

创建统一标准实现真正的V2G互操作性

为了V2G的可扩展实施，所有参与的参与者必须紧密合作：车辆制造商、充电点运营商（CPOs）、电网运营商和移动服务提供商。其技术基础是可以互操作的标准，这些标准使得整个系统环境中能够实现统一通信。

三个关键协议在此扮演了重要角色：

ISO 15118：管理车辆（EV）与充电点（EVSE）之间的通信，包括即插即充和双向能量传输。

OCPP 2.x（开放充电点协议）：管理充电点（EVSE）与CPOs后端系统间的接口——并因此作为管理充电桩的通用“语言”。预期2025年推出的OCPP 2.1版本将支持ISO 15118-20以及扩展的V2X功能，如整合分散能源（DER）和电池更换。

OCPI（开放充电点接口）：标准化CPOs与电动出行服务提供商（EMSPs）之间的通信——例如用于跨越网络边界的漫游和服务提供。

在将这三个协议整合的情况下，只有这样才能经济上和技术上合理地实施真实的V2G功能。只有通过OEMs、CPOs和EMSPs的共同实施，才能创建必要的互操作性，为可扩展的、智能的能源网络提供可能性。作为软件工程方面的经验丰富的合作伙伴，Intellias支持公司贯穿整个价值链——从标准合规到为智能充电和V2G开发智能后端解决方案。

电动车辆作为电网稳定化的主动参与者和分散能源存储的潜在角色显而易见——并且为此提供的技术基础已大体存在。然而，行业中的实际实施情况如何呢？

全球范围内的V2G：区域策略和挑战

越来越多的汽车制造商为其电动车安装ISO 15118，特别是较新的车型。因此，V2G能力成为新的标准。然而，在实施中显示出区域差异：

欧洲：这里法规推动了V2G的发展——例如通过“Fit for 55”计划、替代燃料基础设施法规（AFIR）或欧盟对跨欧洲交通网络（TEN-V）的要求。荷兰、丹麦、法国和英国的试点项目正在测试技术和经济的可行性。

美国：市场是分散组织的。个别州、供应商或公司发起项目。在某些州中的EVs和充电基础设施补贴使V2G更具经济吸引力——尽管缺乏全国性的监管。

中国：作为全球最大的EV市场，中国采取了由国家主导、技术导向的方法。目标是利用国家EV车队稳定电网，满足日益增长的能源需求，并整合可再生能源。已定义了明确的V2G路线图——由政府、国有电网运营商以及国内汽车和电池产业之间的密切合作支持。

尽管方法不同，所有市场都面临着类似的挑战：双向充电器的高成本、对电池退化的担忧以及安全、可靠的通信接口的需求。

基础设施作为瓶颈

充电基础设施仍然是一个主要的障碍：虽然汽车方面迅速升级，但今天安装的大部分充电站仍然依赖于较旧的不兼容系统。虽然某些组件可以通过软件更新进行升级，但许多地方需要更换硬件——这需要相应的投资和时间投入。

目前只有少数制造商——如西门子和ABB——提供具有完整ISO-15118支持的充电解决方案。尽管开放标准如OCPP和OCPI在不断发展，但广泛的V2G集成还有很长的路要走。

实践见解：全球V2G项目

众多参与者已在现实条件下测试V2G。

在乌得勒支（荷兰），500辆雷诺5配备了Mobilize V2G技术，作为汽车共享模式使用——这是欧洲首例。福特通过“智能备份电源”已经在F-150 Lightning中实现V2H。通用计划在2026年前为所有Ultium电动车引入V2H。日产仍在推进V2G，并已在2024年认证了Fermata Energy的双向充电设备。

这意味着什么？

V2G在全球被视为一个机会，并已在初步项目中实施。现在的重点是迅速制定必要的框架和标准，以便项目参与者能够超越试点阶段——但这需要所有人共同努力！

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