2 月 26 日，南網儲能科技與蔚來能源簽署協議，將充換電站、儲能站、可調負載等聚合資源連接到虛擬電廠平臺，推動換電站作為分布式儲能在虛擬電廠項目上的應用。

蔚來換電站是國內首個智慧微電網型分布式換電設施，可透過換電訂單預測、實時評估充電負載可調節范圍，透過 5G 專用切片技術，秒級響應虛擬電廠調控指令。

可以說蔚來在換電上多年的堅持，終于等到電網更加深入的合作。

在這次和南網的合作里我們可以看到幾個細節：

• 蔚來在電力能源領域的持續發力；
• 推動虛擬電廠落地配合國家電力市場化改革；
• 為什么電網喜歡 NIO Power。

01

蔚來長久以來參與電網的歷史

NIO Power高級副總裁沈斐曾在蔚來APP上，發表過一篇《每一個蔚來換電站，都可以是一座虛擬電廠》，講敘NIO Power在這幾年的嘗試。

一直有一個疑問就是：「為什么只有蔚來在真實且大規模的做基礎設施建設？」

電動車企業想要做補能其實是有「捷徑」的，但唯獨蔚來是將技術、基礎設施硬件、整車都當作一個整體去推動的，當然還有另一家是特斯拉。

帶著這樣的疑問，我們結合國家能源戰略，去看蔚來的戰略部署，得到的答案是：蔚來在配合國家實現新型電力系統的建設。

在南網和蔚來的合作聲明里也強調了：「推動換電站作為分布式儲能在虛擬電廠項目上的應用。」

這里面有一個比較不太容易懂的概念是：分布式儲和虛擬電廠。

虛擬電廠

虛擬電廠（Virtual Power Plant，下面簡稱 VPP）是沈斐一直以來的夢想，他的專業是「電網」，在入職蔚來之前研究能源互聯網。

「電動車與電網之間，有很多生意可做。」

這是沈斐時常掛在嘴邊的的一句話，這位蔚來電池管理副總裁是蔚來做能源生意的關鍵人物。

「電網很特殊，像一個天秤一樣，發電和用電要隨時平衡。車有了電池之后，可以與電網形成互通，當電網電多的時候，你就給它多充一點；電少的時候，讓車給它補一點。」

蔚來上海總部大樓停車場，就有 15 個雙向充電樁試點，特點是：「能充能放」。

「晚上用 0.3 元的電充好，帶到公司給公司用，公司是 1.3 元一度電，一天賺個午飯錢。」

此概念是隨著電動車發展出現的 V2G(Vehicle to Grid)，是 VPP 其中一個應用場景。

在聊 VPP 之前，有很多人會把它跟分布式能源（Distributed Energy Resources，DER）搞混。

其實二者有天壤之別，分布式能源包含小型發電設備，如太陽能板、分布式風機、儲能裝置和公共電網鏈接的系統。

分布式能源可實現能源梯次利用、彌補電網的穩定性和對環境改善。

但它本質的缺點在于 「不可控和隨機波動性。」

在裝機過多缺乏統籌的能源管理系統（Energy Management Systems，下文用簡稱 EMS），當同時將多余電力饋入電網(比如中午滿載)，反而會造成電網的安全和可靠性問題。

VPP 在于它擁有可控的 EMS，將原本分布在不同地區的分布式能源，用通訊技術統籌，如同發電廠般調度，卻不擁有實體，因此被稱為：「虛擬電廠」。

VPP 是能源互聯網中，重要的能源聚合形式，隨著中國將碳達峰與碳中和列為十四五政策重點，大力發展綠電，VPP 是調節綠電不可或缺的發展重點。

VPP 與中國能源發展關系

想要看清電動車為什么在中國發展這么快，就需要看清楚 VPP 的作用，因為 VPP 的底層邏輯是跟著國家能源戰略在走，因此，看 VPP 和中國能源的發展關系，可以映射出為什么蔚來一直熱衷于做基建，一個原因是：解決車輛補能的問題。

另一個則是我們今天要聊的：蔚來能源戰略的大環節「互聯網能源」。

先來看看幾個和能源相關的細節：

一，促進綠色電的利用率

綠電因為具有不確定性及不可預測性，才會被電網稱為「垃圾電」，對電網可靠與安全性是很大的挑戰。

那就有了一個問題，為何綠電會被稱為垃圾電？

我們的常識里光、風、水電能都是綠色能源為何有這種反常識的認識呢？接著往下看。

鴨子曲線（Duck curve）

鴨子曲線是以光伏發電為主的綠電會遇到的問題。

這是美國加州 2016 年 10 月 22 日的用電曲線，藍線是加州電力負載，橘線是電力負載減去灰線（光伏發電）和風電的凈負載，藍色跟橘色曲線合起來看起來像只鴨子，所以叫「鴨子曲線」。

太陽能是種間歇性能源，白天尤其是中午時段，是光伏發電最強的時刻，太陽一下山，發電量驟減，此時是下班時刻，各種家電打開，正需用電，就會造成問題。

一個地區的光電占比越高，鴨肚子越大或鴨脖子越細(傍晚用電)，造成的電力調度問題就會越大。

中午發電如果超過用電量，要設法消耗；傍晚則要快速將電能缺口補上，以免大停電。

美國是用天然氣發電調節，燃氣機組啟動快速，適合短時間內填補電力缺口。然而美國是天然氣生產大國，多到可以出口，中國則要進口，此方法不適用中國，況且中國的光伏發電跟用電不在同一地。

中國光伏發電主要區域在西部，跟東部有時差，因此鴨子曲線的問題較小，主要是光伏發電受天氣影響很大，并且峰值時段集中，沒法穩定供給，依然要靠儲能調節。

隨著西電東送和北電南送的特高壓逐漸完成，光伏利用率有顯著提升，然而要更有效利用，儲能的大規模應用必不可少。

垃圾電之王：風電

如果說光伏是垃圾電，那風電就是垃圾電中的霸主，堪稱垃圾電之王。

光伏跟風電一樣有間歇性，但風電比起光伏更為隨機，對電力潮流的沖擊更大。

光伏至少可以參考太陽的運行規律，風電雖然能歸納出季節特性，但風力忽大忽小、時有時無，起伏更為劇烈，此謂之隨機性。

光伏發電時間與負載高峰正相關，開發利用較方便，風電晚上大、白天小；早晚大、中午小，跟負載高峰反著來，此謂之逆調峰。

可以看到陸基型的風電，尤其是設立在中國西部沙漠地帶的風電站，發電高峰在夏季，冬季不強，跟離岸風電相反。

逆調鋒明顯，晚上的發電量比早上多，中午時段最低。

因為風電的特性，造成電網很大壓力，近年來已經好幾次國外大停電主因是風電。

比如：

• 2016 年 9 月 28 日，南澳大停電；
• 2019 年 8 月 9 日，英國大停電。

造成城市重大民生事故，皆是電網受天氣影響電壓不穩，風電并網受電壓擾動脫網，產生連鎖反應大停電。

這就是為什么，南澳大停電造就了南澳全力推進 VPP，主要合作廠商是特斯拉。

先蓋南澳大電池站（Battery farm），一個 100 MW/129 MWh 的大型儲能電站。

再補助住戶安裝 Powerwall，由于南澳本來家庭安裝太陽能比例就高，這種分布式能源，已對電網形成壓力，由特斯拉建立 VPP，可以有系統的調節，減緩電網壓力。

英國大停電使英國重視儲能的發展，一方面 2020 年英國修改容量市場規則，讓儲能更容易參與容量市場競價；另一方面推動興建大型儲能電站的計劃。

不管光伏或風電，皆需儲能調節，否則容易造成電網極大壓力，甚至大規模停電，也因此被稱為垃圾電。

VPP 可以視為一個大型的分布式儲能電廠，幫助電網調峰、調壓、調頻，這就是我們在一些能源大佬嘴里經常聽到的「削峰填谷」。

而成立 VPP 本就需要儲能裝置，推動 VPP 等于促進儲能發展，又能加快電力市場發展，可謂一舉兩得。

這里面有一個細節，單純推進鋰電儲能，對于企業成本要求和資源的利用率都提出里更高的要求，用沈斐的話說就是：換電站做儲能是順手做了，充電站做儲能是特意去做。

所以換電站天然產生了應用場景，從文中提到的例子，換電站能做到以下幾件事：

有序充電

當前充電樁的盲目建設，只能解決「充」的問題，不能解決「電」的問題。

隨著電動車的滲透率快速提升，電動車將成為未來配電網的新型負荷，充電樁是電動車補能的主流模式，由于電動車充電具有時間和空間上的不確定性，無序充電將給配電網很大沖擊。

有序充電是通過技術手段，引導和鼓勵用戶在電網電量富余時主動充電，在電力緊缺時避免充電。

風電跟光伏等可再生能源受季節跟天氣影響巨大，普遍存在波動大、可控性差的問題，尤其是風電因為隨機性高和反調峰，被稱為「垃圾電」。

風電大多在半夜風力大時達到峰值，選擇在夜間谷時充電可以更多的消納風電，起到移峰填谷、主動避峰的作用。

進而平衡電網的負荷曲線，緩解用電高峰的供應緊張，同時利用峰谷電價差異對車主產生價格刺激，獲得更低的用電成本。

蔚來多年來參與京津冀國家電網消納風電計劃，推出錯峰加電活動，在 11 月到來年4月，鼓勵有家充的車主在每日凌晨 0：30-7：00 充電，參與給予蔚來績分獎勵。

第二期共 4241 位用戶參與，總計錯峰加電 236 萬度，夜間充電量提升 167%，錯峰加電占比顯著提升。

但有序充電有個很明顯的問題，充電量會在優惠開始的時間爆沖，像活動于凌晨 0 點 30 分開始，直接造成一個用電高峰的出現，之后的充電時間跟過去幾乎無區別。

用電價調節也會有此現象，比如很多地方低谷電價是凌晨 0 點開始，0 點的時間段就會從用電低谷變高峰，后面的時段則依然用電量低下，而不是平均在低谷電價的時間段。

換電站比充電樁更能主動「錯鋒充電」，透過蔚來能源云預測用戶加電需求，結合各地峰谷電價，制定適合各換電站的錯峰充電策略。

換電站可以把充電行為變得更為平緩，不用一定要在時段切換時就開始。

文中給的數據，8 月全國總計 1067 座換電站，有 575 座參與錯峰充電，比例接近 60%，谷時用電從 12% 提升到 20%，一個月里移峰達 410 萬度電。

調頻

換電站在調頻很有優勢，可以通過專網直聯電網調度中心，接受電網調度指令，做到分鐘級甚至秒級的功率響應，高效參與調頻。

調峰大家容易理解，就是峰谷電價賺價差，但調頻不好理解，因為它計算價格的方式很麻煩。

調頻的價格是依調節速率、響應時間跟調節精度決定，最后會用綜合調節性能來計算給多少。

更麻煩的是解釋何謂調頻？

電力系統的頻率指的是交流電三相電正弦波形的頻率，調頻也就是調節同步發電機的轉子速度。

我相信很多人看完這段話，有看沒有懂，說了跟沒說一樣。

為方便解說，請各位把電網交流電頻率想象成一個有很多齒輪跟鏈條共同轉動的軸心。

中國的頻率是 50Hz，意思是同步發電機轉子每分鐘轉 3000 下，調頻就是盡量讓轉速維持在 3000 轉，不能太高或太低，會損害發電機組與電器，還有可能觸發系統保護造成大停電。

以前由于發電主力都是有大轉子的火電、水電跟核電，有很大的轉動慣量，調頻的需求沒那么大。

現在情況改變，風光的大量接入，取代的是火電比例下降，風光沒有傳統發電機組那大大的轉子，轉動慣量減少的情況下，調頻的需求與日劇增。

雖然風光在新的《風電場接入電力系統技術規定》、《光伏發電站接入電力系統技術規定》，有慣量響應跟一次調頻的要求，但依然不夠。

電化學儲能在調頻有很好的性能，可以幫助火電調頻性能提升非常多，依據中國電力科學研究院的仿真測算，綜合性能均值從原本的 0.616 一躍至 2.1，提升 1.484。

火電配儲在調頻有很好的經濟性，因此使用率大幅高于其它類別的電化學儲能。

這有個前提，是當地調頻的價格要用功率補償計價，采用容量補償經濟性會差很多，目前調頻以功率補償為主的有國網的華北與南網的廣東。

深圳供電局最近驗證虛擬電廠的調頻技術，用的就是蔚來的換電站，在 15 秒內完成調頻，調頻功率達到 200kW。

調頻對響應速度有很高要求，還有電力調度的信息安全需求，深圳供電局運用 5G 專用切片技術，將時間由過去的 90 秒大幅下降到 15 秒，為虛擬電廠調頻量身定制專用的 5G 傳輸通道。

「調頻、調峰」參與電力市場，才是蔚來換電站的未來。

用沈斐的話說：

對配電網而言，換電站是虛擬的雙向負荷或電源，作為調頻發電機組，參與電網調節。

聚合后的充換電負荷，作為調峰發電機組，參與輔助服務或需求響應。

提升配電網的可靠性、安全性與經濟性。

02

蔚來的能源夢

一，政策助力

隨著新能源汽車的發展，電網需要靈活性的、分布式的儲能提升配電網的電力支撐能力。

本次合作將推動換電站作為分布式儲能參與虛擬電廠業務，為電網提供靈活的調峰調頻、需求面響應服務，將更好地推動新能源汽車和電網融合互動。

從去年的《關于第三監管周期省級電網輸配電價及有關事項的通知》，落實「準許成本+合理收益」的輸配電價核定原則。

按照「誰受益、誰承擔」原則，將新能源發展配套的抽蓄容量電費、輔助服務費用疏導到市場，有助于全國統一電力市場建設。

去年各省市在 6 月已經開始執行新的電價政策，拉大電價峰谷價差，幅度大的如浙江，價差拉大到儲能峰谷價差已經有經濟性，并且充換電電價現在也獨立出來，另外計價。

依照浙江最新的 3 月電價，10kV 以下兩部制的大工業用電電價尖峰 0.9151元，低谷 0.2711，一度電價差 0.644 元。

況且浙江的中午時段 11 點到 13 點執行低谷電價，也就是能做兩次峰谷價差。

以常見的 630kVA，功率因素 0.9 為例：

630 * 0.9 = 567kW

凌晨時段充滿換電站電池，早上尖峰時段 2 小時

兩小時能放出 567 * 2 = 1134 kWh

中午充電兩小時，把早上尖峰消耗的完全補滿，下午尖峰時段再放電兩小時總計能充放兩次 1134 度，以蔚來公布最新的 HPC 雙向大功率液冷電源模塊，轉換效率為 98%

1134 * 0.98 * 0.98 * 2 = 2178 度

2178 * 0.644 = 1403 元

一年以 300 天計，獲利約 42 萬，照沈斐所說，換電站一座成本約在 260 萬到 280 萬之間，以中間值 270 萬計價，約 6.5 年回本。      2024 年1 月 4 日，發改委等四部會提出《加強新能源汽車與電網融合互動的實施意見》之后；2 月 27日，發改委再度發布《加強電網調峰儲能與智慧化調度能力建構的指導意見》。

兩份文件都重點指出車網互動是未來電網運行不可或缺的一部份，著重提出挖掘用戶側靈活調節能力，提升配電網資源分配和新能源就地消納。

在風光成為未來發電主軸的目標下，構建雙向能量流動是未來電力建設發展方向。

電動車就是巨大的電力海綿，車網互動可實現電動汽車的分布式移動儲能單元功能，在用電低谷時充電，在用電高峰時向外放電。

車網互動代表著未來交通和能源領域的融合，是技術與環境的和諧共生的典范。

通過源─網─儲─荷的高效本地化部署和應用，實現綠色能源的本地自產自銷，減少對外部環境的影響，同時也可以為電動車車主提供一定的經濟回報。

但車主的充電行為具有不可控性，車網互動很多問題出在如何調控車主的充電行為，為此最簡單的方法是加上儲能，新的問題就是加上儲能后，成本大增，帳算不過來。

換電站能避免這個問題，因為換電站本身就具有儲能的功用，不用再額外增加儲能，成本下降，并且可操作性高。

與電網協同最大的問題是預測與評估，對充換電運營商而言，首先要對充電需求要有一定的預測能力，不管是參與電力市場還是調頻，都需要把握自身情況。

在此基礎上，進行調控能力評估，然后在調控評估上做相應的投標決策。這些能力考驗的是充換電運營商的數字化能力，蔚來在此積累已久。

如果細看南網和蔚來的合作，其實你會發現，廣東和安徽電網在戰略上的目標很像，這個階段各個地方就是在搶時間。

為什么是 2024 年推進換電這樣分布式儲能的節奏被加快了呢？

因為風光基地、特高壓和煤電的建設周期時間和空間上拉不齊，所以今年要做的是大風光基地的配套設施。

抽水、火電的調節能力強，但他們的反應速度太慢，并且它們的體量注定是廣義調節，等風光占比過大時，慣性頻率越來越低，這會有大問題的。

換電站是解決小規模調頻最經濟的手段。

因為調頻一次不會占用太久，調頻按照國內的做法是 15 分鐘一個限度，把一天分為 96 個時區，一般調頻只會用幾分鐘，而不是把時區占滿。

換電站的響應更快。

2023 年年底發生的幾件事：一是蔚來合作了一批換電企業，統一換電標準；二是和安徽地方加快了換電站的建設合作。

安徽和蔚來的淵源不用我介紹，但安徽的皖能集團和蔚來可是有一些故事的，皖能集團從名字就能知道，這是一家玩「能源」的大國企。

我們都知道安徽是最強風投，但其實安徽在新能源的戰略布局更激進，安徽除了要全面打造新能源產業基地，還有一個「一張網」戰略。

這張網叫：「充換電基礎設施一張網」。

而作為安徽的能源大國資皖能集團承擔了具體推進的主要任務。

安徽要做的不僅是形成產業聚集，還要打造體驗和服務第一。

如果了解蔚來會發現，蔚來有野心打通 氣 - 電 - 熱 這三種能源，但其實安徽也有同樣的機會，只是安徽希望自己是新能源的試驗田和平臺。

安徽希望打造長三角特高壓電力樞紐，而配電網安徽希望有人來做，蔚來是一家優質的可以實施此計劃的公司。

車網互動是創新的能源互聯網模式，能夠實現新能源汽車與電網的互利共贏，雖然 v2g 任處于探索階段，但又能力協助推進的目前看蔚來更具備條件。

『安徽將強化基礎前瞻性課題布局，持續在「雷、聲、量，火、氣、氫」等優勢領域深耕細作，加快建成國內首座量子技術應用示范變電站，積極創建氫電耦合省級重點實驗室。』

這是國網兩會安徽國網一把手提出的戰略目標。

而全國電網里只有安徽的目標最特別，專攻『創新領域和電子信息化』轉型。

這也是為什么要找蔚來合作的主因，因為蔚來有一個強大的能源系統「能源云」。

蔚來能源云就是站 + 云 + 孿的綜合數字化平臺。

數字化儲能，以全生命周期理念，建立以電池為核心的儲能系統和支撐電網的新型電力系統兩大體系。

構建站(數字化電站)+云(儲能云平臺)+孿(數字孿生體)的綜合數字化平臺，使儲能更安全高效、更經濟智能，提升電站資產價值。

未來電力市場的各種配套，包括電能量市場與電力輔助市場等各種服務，一般的充換電運營商未必有相對應的數字化能力，蔚來則早已具備。

前一陣子蔚來很喜歡直播換電站的數字孿生系統，數字孿生的能力不止展現的顯示換電站動態，而是通過物理與數字模式的雙向映像，構建可實時跟蹤、可預測換電站狀態。

實現換電站全鏈仿真預測、優化運行控制和挖掘服務價值。

1.全鏈仿值預測

構建全鏈路換電站仿真平臺，覆蓋電池、BMS、PCS、EMS 和輔控系統等全部環節，實現各設備的實時監控、預測與診斷，及早發現和解決故障，強化換電站可靠性。

2.優化運行控制

透過數字孿生技術，實現物理換電站虛擬運行，就是蔚來直播展示的換電站模型。

在數字模型中進行虛擬仿真實驗，利用智能調度算法，調整換電站參數，如電池排序、充放電速率，進一步優化換電站性能，提高經濟性。

3.挖掘服務價值

在新能源普及和電力市場化交易的環境下，一邊是負荷端的企業能源服務、一邊是電網端的市場價格，撮合兩端需求，構建雙邊場景化服務商品。

寫在最后

NIO Power 以換電站為基礎，一方面向車主進行能源服務，一方面接受電網調度，一步步累積經驗，以期成為能源數字服務公司。

蔚來的體系化能力根植于車，服務的數字化能力脫胎于車，但不止于車。

當別人還在研究車，蔚來早已打通車與能源，蔚來是家車企，更是家能源公司。

新能源車不止帶來交通大變革，也影響電力大變革，新能源需要新型電力系統，這也是國網為什么喜歡 NIO Power 的原因。