三篇系列文章的第一篇。
去年11月，美国空军推出了联邦政府首批插电式和混合动力电动汽车车队。该车队停放在加利福尼亚州埃尔塞贡多的洛杉矶空军基地（LA AFB），距洛杉矶市中心以南约20英里，由42辆汽车组成，包括13辆日产聆风以及福特F系列皮卡和其他电动汽车，以及一辆12人座面包车。对于管理超过20万辆非战术车辆的国防部来说，改用电动汽车可以节省大量的燃料成本。
但是这个试点项目不仅仅是为了减少交通运输行业的碳排放。
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这个车队不仅仅是从电网中吸取电力，电动汽车还可以通过一种名为“车辆到电网”技术（V2G）的技术将电力输回电网。当插入电源时，洛杉矶空军基地的电动汽车（EV）可产生超过700千瓦的电力，足以在炎热的夏季为大约140个美国家庭供电。从这个规模来看，洛杉矶空军基地的试点项目是世界上最大的V2G示范项目。
“这开启了未来公用事业公司可以将这些联网车辆作为分布式能源的可能性，”比亚迪美国公司北美地区储能经理迈克尔·刘说。
目前，在美国，插电式电动汽车在全国大约2.5亿辆汽车中所占比例不到1%，即使在电动汽车销量领先全国的加利福尼亚州，根据美国能源信息署的数据，每1000辆注册车辆中也只有大约5辆是插电式电动汽车（PEV）。
但随着技术的发展和电池价格的下降，许多人认为电动汽车行业的前景光明，这反过来可以为老化的电网提供备用电源。
世界上几乎所有主要的汽车制造商——梅赛德斯-奔驰、宝马、起亚、日产、丰田、雪佛兰等等——都在开发或已经开发出插电式电动汽车。当然还有特斯拉，它以其Model S引领着纯电动汽车的潮流。这家汽车制造商提供两种电池容量选择——70千瓦时的版本，EPA估计续航里程为240英里，以及85千瓦时的版本，EPA额定续航里程为270英里。Model S仍然很昂贵，70千瓦时的动力汽车起价为75,000美元，但这家硅谷汽车制造商计划从2017年开始生产更实惠的Model 3车型（气候通讯社，2014年8月1日）。
该行业增长的另一个原因是加利福尼亚州通过的一些支持电动汽车的政策和激励措施，部分原因是该州指望电动汽车来帮助其实现雄心勃勃的气候变化目标。
2012年，加利福尼亚州州长杰里·布朗（民主党）通过行政命令设定了一个目标，即到2025年，将有150万辆零排放汽车在街道上行驶。布朗去年9月签署了一项立法，要求到2023年路上有100万辆零排放或近零排放汽车。
交通运输部门的排放量约占该州温室气体排放总量的40%，因此，增加低排放或零排放汽车的采用是实现州长气候变化目标的关键部分，其中包括到2050年将交通运输部门的排放量比1990年水平削减80%。
随着近期预计的规模扩大，公用事业公司和电动汽车行业的代表们开始进行计算，并看到了V2G的潜力。
刘说，考虑一下如果加利福尼亚州到2020年电动汽车普及率达到2%，也就是路上大约有100万辆电动汽车的情况。如果所有这些汽车都可以使用快速充电技术，他计算得出电网将获得大约10吉瓦的车辆充电功率。
“一些公用事业公司认为这是电网不可预测的电力，我认为这是一种资源，”他在上周在洛杉矶举行的电动汽车和电网峰会上说。“我们最多只有几年的时间来认识到这种分布式资源。”
加利福尼亚州公共事业委员会的公共事业监管分析师诺埃尔·克里索斯托莫说，电动汽车对电网既构成挑战又带来机遇。例如，如果一个社区同时有大量电动汽车充电，可能会导致住宅变压器过载。随着采用率的提高，公用事业公司将不得不找出最佳方法，在不影响有无电动汽车的用户费率和可靠性的情况下，在电网上拥有足够的电力来为越来越多的汽车充电，他说。
但另一方面，电动汽车基本上只是一个经过改装的电池，这使它们成为公用事业公司的储能形式，这是一种令人垂涎的资源。V2G技术的支持者认为，电动汽车可以提高电网的可靠性，并降低燃料和整体公用事业账单成本。
“有需求需要管理总比没有需求需要管理要好，”克里索斯托莫在峰会上说。“最重要的是，电动汽车通过车辆电网集成，为可再生能源整合和电网可靠性提供了机会。”
改变驾驶员的行为
为了以有影响力的方式利用电动汽车的潜在负荷到电网上，绝大多数汽车需要同时插入电源，也就是说，汽车需要聚合在一起并作为一个整体运行。
加州大学洛杉矶分校卢斯金创新中心主任J.R.德沙佐说，这将需要车主积极参与何时、何地以及如何为他们的汽车充电。
“这是一个供应方面的问题，”德沙佐在峰会上说。“驾驶员是习惯的生物。他们不喜欢做复杂的决定，我们需要开发能够认识到这一点的技术和策略。”
从早期电动汽车采用者那里收集的充电数据显示，大多数车主白天不会连接他们的插电式电动汽车。随着电池的发展，续航里程将会增加，这将加剧这个问题。
德沙佐建议，需要提供更好的激励措施，以吸引场地所有者和公司安装公共充电站。在某些情况下，这可能意味着要求电动汽车车主为充电付费，或者提供停车特权以换取充电。这两种策略都已被证明可以提高白天充电率，这正是公用事业公司所希望的，因为那时电网的需求通常较少。
在晚上，问题就变成了公用事业公司如何激励驾驶员在高峰时段让他们的汽车不要充电，并在午夜左右需求不高时开始充电。
萨克拉门托市政公用事业区的电力运输主管比尔·博伊斯说，在获得美国能源部的拨款后，他的公用事业公司模拟了几种电动汽车定价方案，发现他们可以通过教育客户何时充电是最佳时间来管理充电对电网的影响。许多车主将他们的汽车设置为在非高峰时段自动充电。
“费率是非常有力的工具，”博伊斯说。
特斯拉的全球电动汽车基础设施总监卡尔·兰顿表示，他们也看到了证据，表明这些“使用时间”费率可以有效地影响车主行为，从而使电网受益。他补充说，关键是要沟通这些行为背后的原因。
“他们需要有明确的经济和利他主义方面的收益，才能为电网做出贡献，”他在峰会上说。
一些仍然需要修复的故障
通用汽车公司高级汽车基础设施政策经理亚历山大·凯罗斯表示，要使公用事业公司和消费者认真考虑将V2G作为一种选择，还需要解决一些技术难题。
“一次打开100万辆汽车非常复杂，”他在峰会上说。
首先，并非所有汽车制造商都在他们的汽车上配备了可用于双向电力流的逆变器。在某些情况下，在插入电源的汽车和公用事业公司之间进行通信的技术仍然存在可靠性问题。公用事业公司还必须有能力验证并接受来自汽车的电力。
还有一些问题是，将能量循环回电网会如何影响电池，以及汽车制造商是否认为这种使用方式违反了电池的保修条款。
在V2G技术的首批试点之一中，特拉华大学和NRG上线了15辆电动汽车，以分析这种电力循环是否会导致电池退化，以及他们是否可以获得向电网售电的经济利益（气候通讯社，2009年7月22日）。他们测试了V1G，即当电动汽车插入电源时，公用事业公司能够优化能量流入车辆的流量，从而使电网受益。他们还测试了V2G，即当电力可以从电动汽车电池送回电网时。
NRG的替代能源服务主管斯科特·费舍尔说，“关于V1G或智能充电的问题是，它太难产生任何收入——这简直是个笑话。我们可以定期向市场提供的频率量，使用V2G要高得多。”
费舍尔在峰会上补充说，他认为该行业目前还无法回答成本效益问题。
特拉华大学海洋科学与政策学院教授、该学院碳自由电力集成中心主任威利特·肯普顿认为，阻碍V2G更大规模采用的最大障碍不是技术，而是区域输电系统运营商和公用事业公司缺乏政策。
肯普顿说，“为了使它在经济上具有吸引力，大多数州需要在他们的净计量法中增加两个词‘电动汽车’”，他被认为是1996年提出V2G想法的人。
肯普顿表示，通过特拉华大学的实验，他们已经证明这项技术只需几百美元即可安装，并能为司机带来额外收入，为电网运营商提供灵活性。随着越来越多的汽车制造商将必要的 V2G 技术加入车辆，他认为 V2G 有潜力获得广泛应用。
他说：“我们讨论的是每天有 23 小时停在车道上不使用的汽车。未来，我们将拥有巨大的储能能力。”
尽管如此，业内许多人表示还需要进行更多研究——包括像洛杉矶空军基地项目这样的大规模试点项目——以了解 V2G 是否以及如何被使用。
来自特斯拉的兰克顿补充说：“V2G 是顶峰。确定机会所在、制定标准、超越试点阶段（尽管还需要更多试点），这才是我们前进的方向。最终，我们希望让消费者可以即插即用，并且可以选择加入或退出。”
明天：如何将电动汽车的普及扩展到加利福尼亚州以外的地区。
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