美国加州车网互动政策、标准与市场机制最新进展及其启示

李立理，张 剑，刘雨薇，刘晓楠，祖国强

（1.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京市 100084；2.智能电网教育部重点实验室（天津大学），天津市 300072；3.国网天津市电力公司，天津市 300010；4.国网天津市电力公司电力科学研究院，天津市 300384）

0 引言

电动汽车与电网互动（以下简称“车网互动”）（vehicle to grid， V2G）是指电动汽车及充换电基础设施与电网之间的信息与能量交互过程，不少地区将车网互动进一步划分为单向负荷调节和双向充放电两类主要互动模式［1-2］。其中，双向充放电也被称为（vehicle to everything，V2X）模式，是对多种电动汽车双向供电模式的概括，包括车到建筑（vehicle to building，V2B）、车到家庭（vehicle to home，V2H）、车到电网、车到微网（vehicle to microgrid，V2M）、车到负荷（vehicle to load，V2L）等多种模式［2］。研究指出，车网互动通过释放电动汽车的灵活性价值潜力，可为电力系统和电动汽车用户带来正向收益［3-8］，日益受到各国关注和重视［9-13］。

实现车网互动的规模化应用，不仅需要升级现有电动汽车、电池和充电桩产品功能，还需要调整相关电力并网运行和电力市场机制，以及制定配套政策法规和技术标准予以保障，是一项复杂的系统工程［1-2，14-15］。

美国加利福尼亚州（简称“加州”）是交通电气化转型和电力低碳化转型的全球先行地区，提出要在2035 年前实现所有新销售车辆的全面“零碳化”目标［11，16-17］；到2045 年实现100%的非水可再生能源占比［17］；并将车网互动视为其交通和电力零碳转型重要抓手。2019 年，加州在全球率先提出到2030 年前实现车网互动规模化应用的目标［18］，随后在车网互动配套政策法规、技术标准和市场机制方面开展了大量工作，克服了一批关键障碍，为进一步推动车网互动规模化应用打下了重要基础。

作为电动汽车发展大国，中国同样高度重视推动车网互动发展，在国家产业发展规划中明确提出要推动交通与能源融合发展［19］，并将其作为推动充换电设施高质量发展的一项重点任务［20］。美国加州作为车网互动发展先行地区，其发展经验对于中国具有较好借鉴价值。

为此，本文介绍了美国加州车网互动配套政策法规最新动向，梳理了美国加州在车网互动技术标准、电价与市场机制等基础工作进展，结合中国车网互动发展需求提出了相关建议。

1 美国加州车网互动配套立法与政策进展

美国加州高度重视相关立法工作，已完成对电力行业监管部门授权，正在推进新立法以授权环保部门加强汽车行业监管。在立法支持下，加州在车网互动相关电力监管政策方面取得了重要突破。此外，加州还与美国联邦政府建立了协同机制。

1.1 州议会立法确立发展目标与强制性要求

2019 年，加州议会颁布了SB 676 法案。该法案修订了加州《电力监管法典》［18］，授权加州公共事业监管机构（CPUC）制定加州车网互动系统策略和量化指标，以在2030 年前实现车网互动全面应用的目标。

2023 年，加州参议院进一步提出了SB 233 立法提案，该提案拟修订《加州健康和安全法典》，将授权加州空气资源委员会（CARB）加强对于汽车行业监管，授权CARB 制定对于电动汽车V2X 功能的认定标准以及强制性行政要求［21］。SB 233 立法草案目前已通过加州参议院审查，2023 年9 月初进入加州众议院最后的三读环节，预计将很快完成立法流程，成为全球首个强制要求电动汽车具备V2X 功能的法案。

加州通过SB 676 和SB 233 两项法案，授权CPUC 和CARB 分别负责车网互动的电力行业监管以及汽车行业监管，明确了监管目标和手段，为企业决策提供了稳定预期，为政策制定提供了法律依据，具有重要借鉴意义。

1.2 CPUC 加快完善配套电力监管政策

2020 年12 月份，按照SB 676 法案要求和授权，CPUC 发布了关于推进车网互动的D.20-12-029 行政决议［22］，明确了加州车网互动战略与近期重点行动，要求加州3 家主要电力公司从2021 年开始提交车网互动进展半年报和年报，并配合加州独立系统运营商（CAISO）设计配套批发市场机制。此后，CPUC 陆续出台了多项配套电力监管政策，推动解决电力监管方面的关键问题和障碍。

1）明确将车网互动试点纳入电价支持范围

2020 年，CPUC 批准美国加州三大电力公司投入3 500 万美元用于开展规模化车网互动试点，允许电力公司为车网互动试点项目用户提供建设和运营补贴，相关支出可全额纳入输配电价［22］。2022 年，CPUC 发布E-5192 决议，批准了太平洋燃气和电力公司（PG&E）的3 项V2X 试点项目，总投资额为1 170 万美元，预计参与的V2X 车辆总规模达到1 400 辆［23］。

该示范项目已正式启动，预计将在2024 年完成示范，示范场景包括后备电源、负荷移峰、对电网反向放电等内容，参与示范工程的用户需要同时参与PG&E 的紧急削峰需求响应计划，具体情况如表1所示。

表1 PG&E 公司V2X 试点项目情况Table 1 Situation of PG&E’s V2X pilot projects

CPUC 鼓励电力公司牵头组织并由电力公司为用户提供补贴的做法对于推动V2X 试点示范工作具有积极作用，一方面明确了电网企业的V2X 试点责任主体定位，另一方面也通过输配电价解决了V2X 试点激励资金来源的问题。

2）明确V2X 设备并网政策要求

2021 年11 月，加州CPUC 通过了E-5165 号行政决议，明确直流V2X 设备并网按照加州分布式能源并网规定（Rule 21）执行，交流V2X 设备通过加装可编程保护开关作为临时性并网措施以满足Rule 21 相关要求［24］。

根据Rule 21 要求，V2X 设备在并网功能和安全方面需要满足IEEE 1547 标准要求，在通信标准方面要求2020 年6 月之后需要采用IEEE 2030.5 标准作为默认配置方案［25］。

CPUC 明确V2X 并网的监管要求对于产业界进一步完善相关技术标准和检测认证体系起到了重要推动和指导作用。

3）率先推出电动汽车分表计量规范

2022 年8 月，CPUC 通过D.22-08-024 决议，批准了美国首个电动汽车分表计量规范，该规范要求加州电力公司允许电动汽车及充电设施用户使用新型分表进行单独计量，而无需相对昂贵的传统电表，为表后充电设施用户参与车网互动创造了有利条件［26］。

目前，获得CPUC 行政许可的电动汽车新型分表计量设施根据产权归属分为两类:一类是电网所有，另一类可由第三方所有；从安装形式上，新型电动汽车分表可分为独立安装和集成式安装两类。具体分表配置形式如表2 所示。由于无需传统插槽，新型电动汽车分表计量设备可设计成轻便型装置或直接嵌入到桩本体，从而大幅降低计量装置成本。

CPUC 分表计量规范是电动汽车充放电计量监管政策的一项重要突破，一方面可以显著扩大车网互动的参与用户规模，另一方面也对于电网企业的计量结算体系提出了更高要求。

1.3 加强与联邦政府在V2X 方面的合作

加州政府还积极推动与美国联邦政府在V2X方面的合作。2022 年，加州政府联合美国能源部（DOE）以及产业链上下游多家企业签署了V2X 合作备忘录［27］，推动构建了美国国家层面的V2X 合作平台。

该平台将由DOE 牵头组织，发动了美国17 个国家实验室全面参与V2X 相关技术研发、测试评估以及商业转化工作，计划在2024 年前完成美国V2X发展路线图的制定，建立行业公共测试环境和平台，推动完善网络安全体系。

加州政府和加州三大电力公司深度参与了DOE 的V2X 合作备忘录计划，可为加州争取更多联邦政府和企业支持，促进V2X 在更大范围推广。

2 美国加州车网互动技术标准进展

技术标准是支撑车网互动规模化应用的基础前提。美国加州政府早在2017 年就组织开展了对于车网互动技术标准的研究，梳理了主要的标准需求，并为相关标准化机构和产业界提出了标准体系改进建议［28］。经过几年努力，相关标准化机构完成了部分关键标准的制修订工作。美国加州政府相关部门也迅速采取措施推动标准实施，为车网互动规模化发展打下了重要基础。

2.1 车-桩V2X 通信标准

加州政府在车-桩互动通信协议方面重点推荐ISO 15118 系列标准［29］。为解决现有ISO 15118-2车桩交互通信协议对于V2X 支持不足的问题，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）在2015年底成立了联合工作组，开始制定ISO 15118-20 标准，以更好支持车网互动，尤其是V2X 场景需求。ISO 15118-20 标准在2022 年4 月正式发布，该标准对ISO 15118-2 标准进行了拓展升级，可在交流充电、直流充电、无线充电、自动充电等各类充电模式下支持车网互动功能实现，并在信息安全方面进行了大幅加强［29］。ISO 15118-20 标准的主要改进如表3 所示。

表3 ISO 15118-20 在V2X 和信息安全方面的主要改进Table 3 Major improvements of ISO 15118-20 in V2X and information security

目前，ISO 和IEC 正在合作制定ISO 15118-21标准［30］。作为ISO 15118-20 标准配套的一致性测试标准，预计在2024 年底发布。

新版车-桩通信的国际标准为车企和充电设备企业开发V2X 车型和充电设备提供了遵循，将显著加速全球V2X 的商用化进程。

2.2 桩-平台通信标准

在桩-平台通信方面，加州政府重点支持开放充电设施协议（OCPP）的完善和应用［31］。OCPP 是电动汽车充电桩与充电管理系统的通信标准。2015 年发布的OCPP 1.6 版本首次引入智能充电功能，支持内部负载均衡、中央智能充电、本地智能充电3 种类型的智能充电设置，但该版本并不能支持第3 方对充电设施进行智能充电管理，对ISO 15118系列标准的配合支持也不充分。

为此，2020 年，OCPP 进一步发布了OCPP 2.0.1 版本，该版本通过引入新的外部充电配置文件，可支持外部第三方能量管理系统（EMS）进行智能充电管理；通过引入新的信息格式，可支持OCPP与ISO 15118 标准的衔接配合与信息转换。目前，OCPP 最新版本可支持的4 种智能充电模式如表4所示。

OCPP 等桩-平台通信的开放标准为下一步各类充放电设施通过直连方式或通过运营商平台接受负荷聚合商或电网企业的调控提供了基础标准支撑。

2.3 “车-桩-网”V2X 并网标准体系

美国电力和电子工程师协会（IEEE）、美国保险商实验室（UL）、美国汽车工程师协会（SAE）近几年分别从并网标准、充电设备标准、车载充电机标准三方面入手，形成了相互支撑配合的V2X 并网标准体系，可支持直流充电和交流充电等不同模式下的V2X 设备和车辆并网要求，为V2X 规模化应用提供了重要标准支撑［32-33］。

IEEE 在2018 年发布了IEEE 1547—2018 标准，明确了包含V2X 在内的分布式能源并网技术要求；随后，在2020 年发布了配套测试规范IEEE 1547.1—2020。IEEE 还针对分布式能源并网通信提出了IEEE 2030.5 的智慧能源配置2.0 标准，并被加州分布式能源并网规范Rule 21 选择作为智能逆变器并网默认通信协议［34］。

美国保险商实验室（UL）标准主要应用于充电设备企业的产品认证。UL 在2021 年9 月发布了第3 版的UL 1741 标准。目前，主要用UL 1741 标准对V2X 并网设备进行认证，直流V2X 模式下的充电设备被视作固定式逆变装置，可直接应用UL 1741标准。目前，加州可购买满足UL 1741 认证的直流V2X 设备［32］。对于交流V2X 模式，由于属于可移动逆变装置，尚不能直接应用当前UL 1741 标准。UL在2021 年启动了UL 1741-SC 标准补充文件编制，以支持交流V2X 设备认证，预计在2023 年完成标准发布［32，35］。

交流V2X 模式下，电动汽车的车载充电机也需要满足并网技术要求。SAE 在2021 年3 月发布了修订版的J3072 标准，通过修订车载充电机相关技术标准内容，以符合IEEE 1547 并网标准要求［36］。目前，SAE 正在开展J3072 标准的新一轮修订，以满足SunSpec 联盟在2022 年6 月份发布的交流V2X模式下IEEE 2030.5 配置文件指南以及正在制定的UL 1741-SC 标准的相关要求。

加州目前车-桩-网各环节的主要并网标准如表5 所示。

表5 加州V2X 并网相关标准进展Table 5 Progress of California V2X grid connected related standards

随着加州逐步形成覆盖电网、充放电设备以及车辆多个环节的V2X 并网标准体系，加州V2X 落地应用的装备基础即将准备就绪，将为V2X 实现商业化规模应用提供重要支撑。

2.4 标准落地执行进程

随着本章前述车网互动标准逐步发布，加州相关政府部门也加大了对于相关标准落地执行的推动力度，进一步加速相关标准的市场导入进程。

2022 年8 月，CPUC 出台行政决定，要求2023 年7 月1 日前，所有申请加州交通电气化专项支持的充电设施都必须满足ISO 15118、OCCP 1.6 及以上版本等相关标准要求［26］。

CEC 也在2022 年2 月发布官方文件［37］，对于促进15118 标准的应用提出了明确建议，计划到2025年实现“ISO 15118-20 ready”的目标［38］。CEC 在2023 年也明确要求申请政府资助的项目必须满足ISO 15118、OCPP1.6 及以上版本标准要求，尤其是对于V2X 校车示范项目，还明确要求满足ISO 15118-20 和UL 1741 车网互动并网标准［39-40］。

CPUC 和CEC 作为推进加州充电基础设施建设的两个主要监管部门，其对于车网互动标准的政策倾斜将进一步加速产业界的技术升级步伐。

3 美国加州车网互动电价与市场机制进展

零售电价机制与批发市场交易机制是车网互动商业可持续的关键。零售电价方面，主要由CPUC积极推动三大电力公司开展车网互动相关电价机制改革；批发市场方面，CAISO 也在为车网互动等分布式能源进入批发市场进行积极准备。

3.1 零售市场改革

近两年来，CPUC 开始着手支持PG&E 开展面向电动汽车的实时电价机制研究和试点。2021 年11 月，CPUC 发布行政决议同意PG&E 开展面向电动商用车的日前实时电价试点，并且同意PG&E 公司花费不超过130 万美元用于支持用户开展充电设施改造升级［41］。由于电价计算方案存在争议，之后CPUC 又组织PG&E 和相关利益主体开展了多轮论证，最终在2022 年8 月发布了新的行政决议［42］，批准了各方达成一致后的实时电价计算方案，并将试点范围扩大至大型商业、小型商业和居民用户。

加州与车网互动相关的零售价格机制改革首先是构建了发电部分价格的实时价格计算方法。实时发电成本定价主要包括边际能量成本（marginal energy cost，MEC）、偏差成本分摊以及边际发电容量成本（marginal generation capacity cost，MGCC）3 个部分，其中MGCC 是变化最大部分。MGCC 反映了与边际负荷峰值需求相关的发电容量成本变化。CPUC 评估认为［42］，引入MGCC 可在电网紧张时段显著放大价格信号，并通过引入价格封顶机制以避免价格过度上涨；同时，该机制还可以在净负荷较低时避免出现负电价，降低不同年份电力企业收入的波动性和不平衡比例。

其次，加州政府还积极推进车网互动的放电补偿价格机制，加州跨部门成立的车网互动工作组在2020 年建议将车网互动放电补偿纳入加州普遍使用的净电量计量（NEM）的零售价格机制［1］，CPUC也将放电价格补偿机制作为车与电网集成（vehiclegrid integration，VGI）战略的近期优先重点任务之一。加州CPUC 在2022 年8 月正式发布决议明确将开展基于MGCC 计算方法的放电补偿价格机制研究［42］，并在2022 年10 月批准PG&E 结合电动商用车实时电价试点制定美国首个车网互动放电价格［43］。

零售电价机制具有激励力度大、确定性高、简单易行等优势，加州之前就是通过零售电价促进了分布式光伏的发展。随着加州车网互动相关零售电价机制出台，有望显著刺激加州车网互动尤其是V2X产品规模的增长。

3.2 批发市场改革

电动汽车作为分布式能源需要通过聚合方式参与批发市场，美国联邦能源监管委员会（FERC）在2020 年出台2222 命令，要求所有ISO 和区域输电组织（RTO）制定配套合规文件，以加快推动分布式能源全面参与批发市场［44］。

CAISO 在2021 年7 月提交了针对FERC 2222命令［44］的配套合规方案，FERC 在2022 年6 月反馈了首次审议决定；随后，CAISO 根据FERC 首次审议决定在2022 年8 月提交了修改后的合规方案，并在2023 年5 月获得FERC 批准，完整方案最晚应不迟于2024 年11 月正式生效。

根据CAISO 的最新合规方案，未来电动汽车和充电设施等车网互动资源可通过聚合成分布式能源聚合（distributed energy resource aggregation，DERA）单元参与加州批发市场，DERA 将成为聚合商参与市场交易的基础单元。一个DERA 需要满足位于同一个子负荷聚合点（sub-load aggregation point，sub-LAP）和最大功率不超过20 MW 的要求；并应遵循CAISO 对于DERA 单元在计量通信、计划申报、出清结算等方面的要求，具体要点如表6所示。

表6 CAISO 响应FERC 2222 命令的合规方案中关于DERA 的要点Table 6 Main points of DERA in CAISO’s compliance filing in response to FERC 2222

加州关于分布式资源进入批发市场的机制设计和落地实施为车网互动发展提供了重要的市场保障，尤其是有利于促进车网互动负荷聚合商的发展。

4 对中国的启示与建议

近年来，车网互动在中国相关产业规划和发展指导意见中被列入重点支持方向［19-20］，但在配套政策法规、技术标准以及市场机制建设等方面仍有大量工作需要开展。从美国加州的进展和经验来看，中国后续推进车网互动发展应更加注重系统性和协同性，更好发挥政府统筹协调作用，具体建议如下。

1）强化顶层设计，完善法治保障

当前，中国众多利益相关方对于发展车网互动的重要性和紧迫性仍缺乏足够共识，尤其对于V2X发展前景存在较大分歧，尚未形成多方发展合力。

因此，近、中期应加快推进中国车网互动顶层设计研究，尽早明确中国车网互动发展战略目标和实施路径，出台顶层设计政策文件，引导产业链上下游形成发展合力，统筹推动各项准备工作，力争使中国与国际先行地区同步在2026 年左右实现车网互动的商业化导入，在2030 年前实现车网互动的规模化商业应用。

此外，还有必要及时开展地方和国家立法工作，通过立法来明确相关主管部门在车网互动方面的监管权责，为构建覆盖车-桩-网全环节的监管体系提供法律依据。近、中期可重点鼓励地方立法先行先试，明确相关地方政府部门的监管主体责任和监管目标手段，为下一步国家层面立法提供参考和借鉴。

2）强化部门协同，突破政策阻碍

按照“法定职责必须为”的原则，还要加快构建能源、汽车、交通等多部门协同推进机制，突破阻碍车网互动发展的关键瓶颈。

首先，应加大政府对于车网互动试点示范的支持推动力度。应将推动车网互动试点示范纳入政府重点工作范围，制定专项支持政策，强化资金保障，由政府牵头组织电网企业、车企、充电运营商、车辆租赁和运营企业、电动汽车用户等联合开展试点示范，通过示范开展政策、机制和模式创新，形成可复制推广方案。近、中期可借鉴加州经验，鼓励中国电网企业牵头承担车网互动和V2X 试点示范任务，由电网企业为试点项目用户提供建设与运行补贴，并将电网公司相关投资和成本纳入输配电价统一回收。

其次，应加快完善电动汽车分表计量和配套电力并网政策要求。一是加快构建符合中国实际的电动汽车充电设施分表计量体系，支持电网企业开发低成本、高可靠的新型分表计量技术解决方案，鼓励电网企业与第三方合作探索新型可信计量方案，为表后充电设施参与分时电价和电力交易提供计量基础和结算依据；二是尽快明确V2X 设备并网管理要求，完善配套技术规范和并网管理流程，建设配套测试认证体系，为V2X 充电设备以及电动车辆并网提供政策依据。

最后，应加快完善电池、整车与充电设施相关行业管理政策。近、中期应优先推动将智能有序充电功能逐步纳入电动汽车和充电设施的产品强制性要求范围，加快完善配套产品准入和检测认证体系，与车辆产品公告管理、车辆销售上牌、充电设施报装接电等重点环节的管理政策有效衔接。要积极研究面向V2X 场景的行业管理政策体系，设计促进V2X 车辆和充换电设备市场导入的配套政策，完善V2X 功能检测认证、电池质保等关键环节行业监管体系。

3）加快标准制定、修订，提升标准支撑能力

近、中期应加快制定和推广智能有序充电的国家与行业标准。总结目前中国上海、深圳等地出台的智能充电桩相关地方标准经验，加快形成全国统一的智能充电桩技术标准，同步建立对应的一致性测试标准，支持智能有序充电模式在全国范围推广应用。

近、中期还应加快完善桩-平台通信标准对于智能有序充电的支持能力；应对标OCPP 等国际主流标准，完善中电联T/CEC 102 系列团体标准，能够更好支持和满足各类智能充放电场景下的标准化交互需求，满足由电网企业、虚拟电厂运营商或负荷聚合商等第三方进行智能充放电管控的要求，为车网互动资源参与有序充放电和聚合交易提供统一开放的桩-平台标准支撑。

针对V2X 场景，应加快研究交、直流两种模式下的V2X 车-桩通信标准。应结合中国充电技术标准体系特点，对标国际相关标准，加快制定交、直流两种模式下的V2X 车-桩通信标准。其中，针对交流V2X 模式，还需解决交流充电接口缺乏数字通信的问题，推动交流充电技术标准整体升级。

针对V2X 场景，还应从车-桩-网3 个环节协同推进V2X 并网技术标准研究。建议对标IEEE 1547、UL 1741 等标准完善中国V2X 并网技术标准和设备标准，对标IEEE 2030.5 完善V2X 并网的通信标准；对于交流V2X 模式还应对标SAE J3072 制定电动汽车车载充电机的并网标准规范。通过制定覆盖车-桩-网各环节的并网技术标准体系，满足V2X 车辆和充电设备的规模化生产和并网要求。

为统筹好各方面标准编制，建议由政府主管部门牵头，建立车网互动标准的多方协同推进机制，依托行业组织或研究机构搭建车网互动标准化协作平台，明确标准化实施路线图，搭建公共测试验证平台，系统高效推进车网互动相关标准制订，并通过与政府支持政策挂钩等方式加快标准的市场化导入进程。

4）推进市场机制改革，构建可持续商业模式

在零售市场的电价机制方面，改革零售市场电价是加州推动车网互动发展的一个重要启示。针对公共领域的电动商用车，建议与现货市场价格衔接，制定更灵活的分时电价机制，促进公共领域车型率先参与车网互动；同步探索通过引入发电/电网容量边际定价以及放电价格补偿等机制进一步扩展车网互动收益。对于居民电动汽车，首先应加快在全国范围推广峰谷分时电价，在此基础上，应鼓励电网企业研究探索适合居民电动汽车V2X 场景的零售市场放电价格机制。

在批发市场的交易机制方面，重点需要解决车网互动资源的聚合机制和交易品种设计等关键问题。近、中期，建议借鉴加州的DERA 市场机制建设经验，优先结合中国调峰辅助服务和需求响应等市场建设，引入DERA 基础单元，合理确定单个基础单元的规模范围和空间分布要求，建立统一的交易模型，提高分布式能源管理的精细化程度。在此基础上，建议进一步扩大聚合交易品种和市场参与度，引入双向充放电和容量市场等机制，进一步细化配套计量、通信以及出清结算相关市场规则。同时，应加强电力交易、电网调度等部门与配电网运行和电力营销相关业务部门的信息互动及业务衔接，解决资源真实性、同一资源参与多个市场的“双重计算”、配电网安全校核等问题。

5 结语

在新能源汽车市场快速发展和新型电力系统加快建设的背景下，规模化车网互动得到了各方面高度关注和重视。美国加州近些年在车网互动配套政策法规体系建设、技术标准制定与导入、电价与市场机制设计等方面开展了大量工作，取得了重要进展，对于中国具有重要借鉴意义。结合美国加州经验与中国车网互动发展实际，中国应重点强化顶层设计和法治保障，通过强化部门协同破除政策障碍，并加快推进关键标准制修订和市场机制改革相关工作，为车网互动规模化应用夯实基础。下一步，随着中国车网互动不断深入推进，应持续跟踪美国加州以及其他车网互动先行地区进展，吸收借鉴国际有益经验，科学高效推进中国车网互动的规模化应用。