“双碳”目标下车-建筑-电网（VBG）协同互动的探索

碳中和目标驱动了能源系统的转型、重塑，在能源供给侧，未来将建成以新能源供给为主体的新型电力系统，大幅降低对化石燃料的依赖；未来碳中和阶段风电、光电（以下简称风光电）等零碳电力将占据80%以上的电力装机容量，提供60%以上的电量。能源供给结构的变革需要能源供需两侧实现协同、友好互动，特别是风光电等可再生能源的波动性导致供给与终端需求难以轻易实现匹配，这也对各类终端用户提出了更高要求，需能主动适应未来能源供给侧变化特点、主动响应能源系统的变化。从能源系统的终端用户构成来看，建筑、交通是除工业外的两大重要终端用能领域，也是实现“双碳”目标的关键部门。如何实现两大终端间的协同、如何使得终端用户与能源供给侧（如电网）之间友好互动，是亟待研究的重大课题。

从建筑、交通面向碳中和的关键技术路径和发展趋势来看，建筑领域提出通过充分利用建筑表面光伏等可再生能源、建筑能源系统的全面电气化、提高系统效率并实现灵活调节等方式来实现建筑能源系统的低碳化目标；未来建筑将成为集电力生产、消费、调蓄“三位一体”的复合体。交通领域也将电气化作为重要发展方向，汽车电动化减少了对燃油等化石能源的消耗，降低了直接碳排放，同时也为实现电力系统清洁低碳提供了重要动力；氢燃料电池汽车目前还主要在商用车领域，与私家车的电动化发展路径存在显著差别。因而，电气化是建筑、交通共同的低碳化技术发展方向，建筑、交通将成为重要的电力系统终端用户，在此基础上能否实现二者的有机融合、共同成为电力系统的良好用户？如何充分发挥这两大终端的协同作用来与供给侧（电力系统）友好互动？如何真正成为电力系统可利用、可调度的终端负载，促进新型电力系统的供需匹配？需要什么样的系统模式、关键技术或设备来实现上述目标？这些都是亟待回答的重要问题。

车-建筑-电网（VBG）协同互动有助于构建面向碳中和的新型城乡能源系统，为此需对其关键问题开展探索。本文将从建筑、汽车的用能规律与需求特征，已有的用户侧与电力系统互动方式，二者协同互动可发挥的优势，如何实现协同互动等方面进行分析，对如何实现车、建筑、电力系统的协同互动进行研究和发展展望，以期为实现能源系统终端用户与供给侧之间的协同、构建零碳能源系统提供有益参考。

为便于分析，本文后续主要针对与建筑关系紧密的私家车等车辆，商用车、具有特殊用途的车辆等与建筑关联性不强的车辆不再讨论。

2.1  建筑用能规律、用能需求

建筑是重要的电力系统终端用户，建筑中包含如图2所示的照明、暖通空调、电器设备等多种类型的用电负载，用来满足建筑中的人员使用、系统运行保障等功能需求。不同类型建筑的用电功率、容量等需求不同，在建筑配电系统设计中通常根据建筑功能、具有的用电分级负荷类型及同时使用系数等确定其配电系统所需容量、功率设计指标。而在实际运行中，建筑用电负荷特征受建筑功能类型、使用特点、气候特征等多种因素影响，不同类型建筑会呈现出不同的用电特征和变化规律。

面向促进新型电力系统建设的需求，建筑等用户侧要想成为友好用户、柔性负载，需要关注的不单单是电量（单位kW·h）的问题，更重要的是实时功率（单位kW），需要对建筑的逐时用电特征等规律进行深入分析。当前，对建筑用电负荷特征的研究已可利用很多实际建筑的用电数据来挖掘其用电规律，例如图2示出了几类典型建筑的逐时用电特征，从典型周的用电特征来看，建筑用电需求既受到使用作息的影响（如日间与夜间、工作日与周末存在显著差异），又受到室外气候变化的影响（不同季节的用电差异显著）。对于一座既有或新建建筑，当期望使其成为电力系统的柔性用户或可调节负载时，预测其逐时用电特征就变得极为重要。对于一座新建建筑，根据建筑功能类型、使用作息及所处气候区等基本信息，可以基于大量建筑的已有逐时用电数据来初步预测其未来用电规律，如其逐时能耗可包含由建筑作息、使用功能决定的基础电耗（如照明、办公设备电耗）和由室外气候影响的变动能耗（暖通空调系统能耗）两部分；对于既有建筑，则可根据其已有的逐时用电特征和后续使用情况、室外气候等来提前预测其逐时用电需求。这样，就可得到建筑的逐时用电特征，根据建筑逐时用电特征更好地了解其用电特征与风光电等波动性电源间的匹配关系、如何在满足其用电需求基础上进行建筑逐时用电功率的柔性调节。

建筑是峰谷差最显著的一类用电负载，也是导致电网逐时负荷峰谷差异显著的最主要成因，例如夏季建筑空调负荷是电力系统峰值的重要成因，降低空调导致的电力负荷峰值对于电网安全平稳运行有着重要作用，空调系统中的水蓄冷/冰蓄冷等技术即是辅助实现电力削峰的重要手段。图3给出了多座实际建筑逐时用电负荷的延时曲线，可以看出这些建筑的全年逐时用电负荷多数情况下处于较低水平，仅很少时刻达到或接近峰值负荷，这与区域、城市电网的负荷变化情况类似：一年中通常仅有几个或数个小时达到峰值负荷、达到峰值负荷90%以上的小时数占比也小于10%，即便达到峰值负荷时建筑也一般不会达到其设计的配电容量上限。这也表明在多数时刻建筑配电系统运行在部分负荷工况，建筑配电系统的容量仍有较大富余的运行空间，说明建筑侧在实际运行中有较大的配电容量上的富余。因而，如何使得建筑用电负荷更加平稳或者更好地适应电力系统对友好用户的需求，如何更好地利用建筑配电系统设计容量、提高建筑配电系统或台区变压器的利用效果，是需要深入研究的问题。

2.2  电动汽车用能规律、用能需求

未来电动汽车也将是电力系统的重要终端用电负载，其用能特征受到电动汽车自身性能、车辆使用需求、人员充电行为习惯等因素的影响。在以通勤、日常生活为主的私家车使用模式下，电动汽车的整体电量需求与建筑用电需求相比并不高，例如对未来建筑用电需求和交通用电需求的预测表明电动汽车的总用电需求显著低于建筑的整体用电需求；以大致的测算数据来看，1万m ² 办公建筑的单位面积电耗通常为50~100 kW·h/（m ² ·a）；若对应的电动汽车数量为100辆、通勤+日常生活的电动汽车年行驶里程约为1万~2万km，折合到单位建筑面积对应的电动汽车电耗也仅为10~20 kW·h/（m ² ·a），要显著低于建筑自身用电需求。从车的使用特点来看，电动汽车日均使用电量通常仅为10%~20%左右（例如一周充电一次），这就说明相对于一天内的正常行驶需求来看其电池容量具有较大的富余。

发展电动汽车，当前需要破解的难题除了车辆自身、电池等的技术研究外，还需要在解决充电桩等充电基础设施的可及性来保障电动汽车用户的充电需求、避免电动汽车无序充电对电网造成巨大负荷冲击等方面寻求解决方案。电动汽车充电功率大，无序充电会对电网功率造成巨大冲击，有研究表明未来电动汽车若无序充电将使得电网负荷增加10%~20%；若能采用有序充电、智能充电等手段，则可有望缓解对电力系统的冲击或压力。图4给出了当前模式下某电动汽车充电站的典型运行时间充电需求，从使用模式看，用户的充电行为习惯决定了其充电使用规律：从充电时间来看，不少用户选择在傍晚充电，增加了对傍晚电力系统高峰时的负荷需求；从充电的持续时间来看，部分快充模式下充电时间较短，不少充电桩的利用率偏低、充电时段外充电桩处于闲置状态。

未来电力系统的发展，迫切需要用户侧与电网进行友好互动，协同帮助电网完成调节任务，促进整个电力系统供需之间的平衡、匹配。建筑、交通是重要的电力终端用户，在“双碳”目标和新型电力系统建设目标下，两者均需要由单纯的能源消费者、用能终端转变为兼具电力消费、能量调蓄功能的复合体，并在电力系统中实现与电网侧的良好互动。
3.1  车网互动的研究进展

车网互动（vehicle to grid，V2G）是当前新兴研究热点，旨在将电动汽车作为电网的有效调蓄资源来响应电网的供需调节，充分利用电动汽车的蓄电池容量，参与到与电力系统的互动和调度中。在信息化、数字化推动下，实现电动汽车与电网之间的友好互动成为新能源汽车、新型电力系统等领域的重要发展目标。

车网互动技术是构建新型电力系统的重要组成部分，相关政策对此也给予了大力支持，例如国家能源局、科技部发布关于印发《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知中指出：“研究电动汽车与电网能量双向交互调控策略，构建电动汽车负荷聚合系统，实现电动汽车与电网融合发展”。目前交通、电力领域已针对电动汽车的充电需求、如何将电动汽车作为重要储能资源参与到电力系统互动中等方向开展了探索性研究。

从宏观角度来看，电动汽车具有非常可观的蓄电池容量，未来3亿辆电动汽车具有的电池总量可在200亿kW·h以上（按每辆车电池容量约65 kW·h估计），考虑实际利用需求、电动汽车剩余电量（state of charge，SOC）保障需求等因素后，估计可用于参与电力系统调节的蓄电池容量也可在100亿kW·h以上，有望成为解决电力系统中短周期能量调蓄的最有潜力选择。

从微观角度来看，电动汽车到底能发挥多大的调节能力、如何参与到与电力系统的互动中，还需要针对其充电需求、满足充电需求基础上实现互动的策略、接入电网的方式及互动响应调节手段等开展研究。很多研究评估了电动汽车的充电需求对电力系统容量的压力，由于现有电动汽车充电时间段多集中在晚上和白天用电高峰，未来3亿辆电动汽车的充电负荷将使电网最高用电负荷增加约20%。

电动汽车未来到底快充还是慢充？当前为了满足部分电动汽车的快速充电需求，快充方式、换电方式得到一定发展，但快充对电网配电容量要求过高；在适宜场景下慢充是既能符合电动汽车数量规模发展要求又能解决其充电需求的最佳途径，例如私家车平时在家或者在单位慢充（单位建慢充桩的潜力还完全没有挖掘出来）。未来随着充电桩等基础设施的规划布局进一步完善，可实现对电动汽车充电行为的引导、转变，例如在充电桩较少时，受制于充电桩数量影响，部分电动汽车用户的充电行为多为一次充满、追求大功率快充等方式；而当充电桩数量足够多、电动汽车用户可在多种场景下进行充电时，用户的充电行为有望转变为可接受小功率、灵活充放，不再有“电量焦虑”等问题。

要想更好地发挥电动汽车蓄电池具有的等效储能能力，需要既能满足电动车的本身充电需求，又需要寻求电动汽车与电力系统间形成良好互动的模式。从满足充电需求上来看，电动汽车充电需要一定的功率、配电容量要求；从与电网互动来看，单独一辆车与电网互动的意义不大，目前有考虑将大规模车通过先进通讯方式与电网连接来实现互动的方式，但面临实际大量车的使用特点、车自身电量需求千差万别等瓶颈，也很难在实际中推进。这样就需要更好的车与电力互动方式来破解这种困境，既能解决车的充电需求，又能发挥电动汽车蓄电池的调蓄潜力，实现车真正成为新型电力系统中重要的调蓄资源并发挥调蓄作用的目标。
3.2  建筑与电网互动研究现状

碳中和目标下建筑能源系统面临灵活调节、适应电网调控等新要求，建筑柔性及建筑与电网互动的相关研究也日渐受到重视，可划分为“自上而下”的电网侧对用户侧需求响应等方面的工作和“自下而上”的建筑侧自发研究自身具有的柔性能力及互动潜力。

对于电网侧“自上而下”的研究，针对用户侧需求响应已有较多政策支持，电力系统中也已开展了相关的技术研究和实践。目前电力系统提出了需求侧响应、虚拟电厂、负荷聚集商、电力市场交易等模式来推动与电力系统用户间的互动，例如需求侧响应期望通过调度用户参与到电网的供需调节中，已有将数据中心等特殊类型的建筑用户纳入到虚拟电厂模式中的应用，也有通过邀约方式引导大规模居民用户参与到电力系统需求侧响应的实践和示范，对实现电力系统与用户侧友好互动提供了有益探索。但这些互动方式通常仅在一年中的部分时刻开展，并非实时互动；如何能够更好地调动起海量建筑终端用户的互动潜力，还需更好的解决方案。

对于建筑侧“自下而上”的研究，多从挖掘建筑自身具有的柔性用能能力和实现建筑自身柔性用能等目标展开，旨在将建筑从原来电力系统中的刚性负载变为灵活的柔性负载。例如国际能源署住宅和社区协议IEA EBC Annex 67项目开展了针对建筑柔性/灵活性的研究；建筑中的空调系统能够发挥很大的柔性响应或调节能力，也得到了越来越多的关注；建筑内部的机电设备等也有望成为可利用的柔性用电资源，目前适用于柔性调节目标的建筑机电设备产品也正得到开发。当前得到广泛关注的“光储直柔”建筑也是致力于实现建筑的柔性用电，协助解决新型电力系统面临的供需平衡和调节问题。

需要注意的是，实现建筑与电网的友好互动，既需要建筑自身能够具有柔性用电的能力、尽力挖掘建筑具有的储能/等效储能资源，又需要电网侧能够有效指导建筑参与到电网的调节中来。从调节需求的规模来看，目前电网需求侧响应、虚拟电厂等方式需求的功率调节容量等通常都很大（例如至少在MW级及以上），通常远高于单个建筑的用电功率，这就造成了电网调度指令很难具体到对每个建筑都给出调节指令（如功率变化曲线），如何解决这一上层电网有调节需求、下层建筑自身具有柔性/灵活性调节能力之间的堵点，更好发挥建筑作为重要用户侧可调节资源的作用，仍需要深入的研究。

要实现建筑与电力系统的互动，需要建筑自身具备较好的柔性用能能力或等效储能资源，单独利用建筑既有的空调系统（建筑热惯性）、建筑机电设备等作为柔性资源时，通常仍会面临柔性资源不足的情况，需要额外设置一定容量的蓄电池等蓄能方式才可实现消纳自身光伏、与外部电网友好互动等目标，但蓄电池的高成本又限制了建筑与电网互动的经济性。因而只有解决建筑与电网互动时缺少经济合理的蓄能资源这一瓶颈，才能更好地实现“荷随源动”，使得建筑成为新型电力系统中的友好用户，达成建筑与电网友好互动的目标。

4.1  VBG系统协同互动的优势

从上述车、建筑分别与电网互动的研究进展来看，单独通过车或建筑与电网之间互动，难以实现较好的用户侧用能特征的互补、互动效果，也会受到建筑或车自身用电需求与变化特征的约束，单个类别的用户与电网互动时可调节、可协调的余地也受限。建筑要想与电网友好互动，需要有一定的储能调蓄资源和柔性用电调节能力，单独投入蓄电池等进行储能会导致较高成本；电动汽车要实现与电网友好互动，则需要以满足电动汽车充电功率需求为基础，保证一定的充电功率。因而，单独一种电力终端用户参与互动很难实现较好效果，而车、建筑两大终端用户之间联合起来，则有望发挥出“1+1>2”的协同效果（如图5所示）。   

建筑与电动汽车协同起来与电力系统间实现良好互动，具有独特优势和广阔发展潜力。电动汽车与建筑用电需求之间可实现有效互补，建筑缺少蓄电能力但有功率富余，电动汽车缺少功率但有容量/电池富余，两者可实现完美互补。从某种程度上来看，车是移动的建筑，电动汽车也是移动的蓄电池；建筑+车既是重要的电力系统终端用户，二者结合整体又可视为一种具有能量蓄存释放能力的电池，且其蓄放能力可根据外部电力系统供给特点、自身光伏分布式电源特点等进行一定范围的调节，这就使得未来电力系统中的用户侧具有了重要的调节能力，能够促进用户侧在消纳自身分布式可再生能源、更好保障自身用电需求、促进未来新型电力系统的供需匹配等方面发挥更大作用。

1） 在消纳自身分布式光伏等可再生能源方面，既需要建筑等用户充分利用自身表面资源发展分布式光伏等可再生能源，又需要建筑等用户侧实现更好的分布式可再生能源的自我消纳。分布式光伏是低碳电力系统中的重要组成部分，发展分布式光伏需要的是表面资源，建筑表面、室外停车场顶棚等有望成为重要的分布式光伏资源，同时又需要解决这些分布式可再生能源如何更好消纳的问题。

① 建筑在消纳自身分布式光伏时，很多情况下会出现某些时刻光伏发电需求超过建筑自身用电需求的情况，单独依靠建筑消纳掉自身的光伏会存在一定困难，而当建筑具有蓄能资源或储能能力时，就能更好地实现光伏就地利用和自消纳，这也是“光储直柔”建筑在消纳建筑自身分布式光伏方面具有的优势。

② 与电动汽车结合的光伏利用模式也得到了快速发展，出现了将光伏与电动汽车联合的方式，但光伏发电与电动汽车充电之间往往难以做到匹配，也就有了“光储充”等使用模式来实现利用分布式光伏满足电动汽车用电需求，但由于车辆使用行为、停留特点、充电行为等影响，电动汽车的充电需求与光伏发电需求之间难以良好匹配，就很难实现较高的光伏利用率或自消纳率，“光储充”模式下很难保证对光伏的充分消纳、利用，所需额外配置的蓄电池又增加了储能投资成本，该模式的整体技术经济性有待进一步提高：配置的储能容量过大时，系统经济性难以保证；储能容量过小，又会导致实际运行中可能存在对光伏利用不足、光伏消纳率受限等局限。

③ 建筑+车二者联合起来，就能够更好地实现对分布式光伏等可再生能源的就地利用、更好消纳：车为建筑提供了可利用的蓄电池，建筑为车提供了充电功率保障，车、建筑共同作为消纳光伏等自身可再生能源的用能者、调蓄者，可显著减少系统需要的额外储能容量及投资，实现在消纳自身可再生能源上的协同。

2） 在更好保障自身电力需求方面，建筑与车联合后，两者可实现有效的电力交互，对更好地保障自身用电需求、解决电力可靠性保障问题等均有裨益。

① 二者联合将有助于解决电动汽车充电的难题，把当前电动汽车充电对电网造成的冲击利用建筑作为有效的缓冲，充分利用建筑侧配电容量的富余来解决电动汽车充电的功率需求，可将电动汽车充电需求时刻与建筑配电容量闲置时刻有效结合来实现电动汽车的有序充电并充分利用建筑配电容量，这一目标可通过具有功率调节性能的充电桩来实现。

② 二者联合后电动汽车可将自身电池作为建筑电力系统的有效储能，在电力紧张时可反向向建筑放电，在电力富余时可利用电动汽车充电消纳富余电力，这一目标需要具有双向充放电功能的充电桩来实现。从建筑电力保障的需求来看，建筑配电系统与电动汽车连通后，具有了更强的终端等效储能能力和柔性用电能力，也就增强了自身的用电保障性，这也有助于缓解未来新型电力系统中面临的终端需求保障难（主要指实时功率）的问题。

3） 在促进新型电力系统的供需匹配方面，建筑或电动汽车单独作为一种电力系统用户来看，其用电需求较难实现与电力系统供给侧的友好匹配，而建筑+电动汽车组合起来的用电曲线，则有望实现更好地与电力系统间的交互需求。

① 从车、不同类型建筑的用电需求特征来看，电动汽车用电提供了一种额外的用电需求曲线，可以与不同建筑类型的自身用电需求有效结合，组合起来变成与外部电力系统交互的综合用电需求。单个建筑加上周围电动汽车或区域内建筑群与区域内电动汽车有效融合，都能成为一种新的用电需求，而这种用电需求又可在一定程度上实现柔性响应、灵活调节，有助于实现用户侧协同起来帮助电力系统实现更好的调控。

② 在保证电动汽车充电需求的基础上，减小其对电网的功率冲击、降低增容压力，是促进电动汽车发展的重要保障；从建筑配电系统容量来看，绝大部分时刻建筑配电系统也具有很大的运行功率的冗余，若能将建筑用电需求与电动汽车充电需求结合、将电动汽车充电桩接入到建筑配电系统中或者将充电桩与原有的建筑配电系统设计统筹考虑，则有助于更好地满足电动汽车的充电需求，更好地利用建筑配电系统容量，实现保障充电需求而不额外增容的目标。

③ 在满足充电需求后更合理地调动、利用其电池资源发挥柔性调节能力，则是期望电动汽车能够进一步发挥作用的更高层面要求。若能够对用户的充电使用习惯、充电功率等进行有效调节，则有望使得电动汽车的充电功率需求更好地适应电力系统的需求，与建筑自身用电需求协同起来，既可以帮助实现对建筑周围分布式光伏的就地消纳，也有助于协同与外部电力系统之间互动。

4.2  VBG系统架构与实现方法

图6示出了车-建筑-电网之间实现协同互动的系统架构示意（如利用“光储直柔”方式），其中建筑可充分利用自身表面资源敷设光伏、充分利用/消纳自身的可再生能源，建筑内的照明、暖通空调（HVAC）系统、其他用电设备等是重要的用电负载，电动汽车通过充电桩等来实现与建筑内配电系统的直接连接，外部电网与建筑、车之间实现连通。根据建筑配电系统中各关键部分的用电特点、用电柔性，以及电动汽车的用电需求、可实现的柔性调蓄能力，可以协同起来更好地满足分布式光伏就地消纳利用、与外部电网之间良好互动等需求。

要想实现电动汽车-建筑-电网间的协同、友好互动，需要深刻认识电动车、建筑的基本用能特征和需求变化规律、具有的柔性用能潜力和可实现的柔性用能效果，提出合理的VBG模式及设计、运行调控策略，需要有相应的软硬件支撑。
     1） 在硬件层面，要充分利用建筑周围的停车场，建设可实现有序充电的充电桩，将其配电系统与建筑配电系统充分融合，当前桩车比还远远不能满足未来电动汽车的发展规模和充电需求，大幅提升桩车比才能解决电动汽车充电难、充电焦虑及推广电动汽车的问题。充电桩的合理发展还可立足于将其作为城乡基础设施的重要发展思路，建设大规模具有功率调节能力、适应车-建筑-电网协同互动需求的充电基础设施，在办公楼、住宅小区等场合的停车位未来甚至可实施“一位一桩”的发展模式，最大限度连通建筑配电系统与电动汽车，为实现VBG协同奠定硬件基础支撑。
     2） 在软件层面，需要依照建筑、车各自的电力需求设计出实现二者协同的互动策略。建筑和车是电力系统的两大终端用户，要实现建筑与车之间的协同互动需要以充电桩为接口，设计出满足协同需求的充电桩控制逻辑。目前来看，直流桩更能适应本地光伏消纳、与建筑电力系统互联互通、小功率慢充等需求，应当开发出适应调节目标的直流充电桩控制策略，使之既能保障车的用电需求，又能适应消纳自身光伏、与外部电力系统互动等多重目标。
4.3  终端用户侧具有的等效储能/柔性资源

建筑+车两大电力终端用户在与电力系统互动时，用户侧可利用的储能/蓄能方式如图7所示，主要包含冷热类和电池类两大类储能资源。

1） 冷热类。主要指建筑自身围护结构等可发挥的等效储能能力和蓄冷蓄热等蓄能能力。冷热需求是建筑终端用户的重要能耗组成，发挥好这些等效储能资源的作用，有望在满足建筑自身需求的基础上实现建筑用户侧的柔性用能响应。一方面，从冷热相关的建筑环境控制参数来看，室内温度、相对湿度等均可在一定范围内波动（如夏季温度控制在设定温度±1 ℃或±2 ℃范围内，相对湿度可在设定值±5%或±10%范围内），这种控制参数的允许波动范围本身就为冷热相关的蓄能能力调节提供了重要空间：在一些利用建筑空调系统实现需求响应的控制策略中，有的就是将室内房间设定参数达到控制参数波动范围的上限来作为空调系统参与需求响应时的功率控制手段。另一方面，建筑自身围护结构具有一定的蓄冷蓄热能力，一定程度上可发挥等效蓄冷蓄热的效果，这也是导致供冷供热负荷时间上延迟、衰减的重要影响因素。针对不同类型的建筑，其围护结构具有的等效蓄能能力不同，例如玻璃幕墙使用较多的大空间建筑等，围护结构蓄热特性相对较小；严寒地区供暖需求为主的建筑则强调围护结构的保温蓄热特性，也发展出混凝土辐射地板等具有良好蓄热特性的供暖末端。此外，建筑供暖空调系统中应用较多的蓄冷蓄热方式也是重要的储能资源，冰蓄冷/水蓄冷等利用峰谷电价差异帮助实现电力移峰填谷的方式在很多建筑中得到较好应用，且蓄冷蓄热方式的经济性通常显著优于蓄电池方式，这些等效的储能资源对降低蓄电池容量需求、实现用户侧灵活调节目标具有重要价值。

2） 电池类。主要包括建筑内的电器设备和VBG模式下建筑周围可利用的电动汽车蓄电池。当前锂离子电池的主要用途包括电动汽车、蓄电池类电器设备及电网用储能，从其比例来看用于电动汽车的锂离子电池占近七成、用于电器设备的占近三成，因而从电池用途来看抓住电器设备和电动汽车两大类即是抓住了蓄电池的最重要资源，利用这两大类蓄电池资源有望在VBG模式下发挥出显著的调蓄效果。建筑中的电器设备，目前一大发展趋势即是蓄电池化或蓄能化，例如消费电子设备，如手机、笔记本电脑、扫地机器人等，是自带蓄电池的电器设备；电热水器等通过蓄热具有一定的等效储能能力。尽管单个电器设备通常容量较小，但整合起来能够发挥的蓄能能力则十分可观，如何进一步整合建筑中的各类电器设备具有的储能能力、如何有效发挥这些电器设备的储能蓄能效果来实现柔性用电，是需要进一步研究的问题。目前国家重点研发计划支持的“建筑机电设备直流化产品研制与示范”项目已启动对建筑中电器设备可蓄能、可调节的研制，有望为建筑电器设备的储能利用提供更多可选择的解决方案。电动汽车电池容量大、功率有望实现可调节，也就为建筑提供了完美的互补储能资源：某种程度上电动汽车可视作移动的蓄电池资源，在满足基本通行需求的基础上，电动汽车的蓄电池资源有望与建筑配电系统实现互联互通、发挥更好的协同作用，既能解决电动汽车自身的充电需求，又能解决建筑用户侧对储能资源的需求，建筑+车协同起来成为电力系统的友好用户。

对上述建筑+车的用户侧等效储能资源，已有研究提出从其等效功率、储能容量两大指标来刻画其等效储能特征，将用户侧储能资源与电力系统中对蓄电池的刻画相统一，但需要对不同建筑中到底具有多少可利用的储能资源、在不同建筑场景下如何充分调动这些用户侧储能资源来发挥作用、如何确定各类用户侧储能资源的调控运行策略等问题进一步开展研究。

1） 在基本特征方面，需要进一步研究建筑、电动汽车的基本用电特征与用电需求，需要对建筑与周边车辆的关联规律进一步刻画，揭示车辆在不同建筑间的转移及停留规律，深入挖掘典型建筑周围的停车数量、停车时间、充电需求、放电意愿等信息大数据，研究建筑未来用电需求的变化规律、充电基础设施进一步完备后的电动汽车充电行为规律，建立以建筑为中心的车辆停留行为与充放电特征分析方法；研究随着未来能源供给侧结构变化与终端侧电气化水平进一步提高，建筑、电动汽车作为两大终端用电领域所具有的柔性用电能力和互补协同潜力，揭示未来终端用户侧可为电网提供的能量调蓄能力。

2） 在系统模式方面，需要进一步研究车-建筑-电力能量交互模式，进一步提出针对不同场景下的VBG系统方案，研究在不同功能建筑场景下电动汽车的充电需求、使用规律，研究建筑配电系统与电动汽车（含充电桩）之间互联互通的能量交互方法、技术实现方式，研究适合车、建筑、电力系统间协同的不同方案、不同建筑场景下的系统配置情况。在发展适宜的系统模式时，还需要关注使用者习惯与行为模式的影响，解决使用者充放电意愿的问题，使用者对充电调节可接受，但对电动汽车参与放电的模式是否有更好的接受程度，需要探讨；或可通过免费充电等使用模式来调动使用者参与放电的积极性。

3） 在规划设计方面，需要在规划层面明确推动建筑、车与电力系统间协同的基本任务及可实施技术路径，作为区域内建筑、交通、能源系统等规划的重要组成内容，需要根据新建、改建场景确定相应的协同互动规划方案，研究与电动汽车发展趋势、电力系统低碳化发展趋势相适应的建筑级/区域级充电桩布局规划合理发展路径。研究如何将“一位一桩”等利于VBG的停车位布置模式应用到实际建筑、区域中，设计上需要打通建筑配电/机电系统设计与充电桩设计，提出相应设计指标、设计标准，将建筑内停车位规划、配电容量设计与电力系统协同互动目标密切关联，提供可操作的设计方法指引。

4） 在关键产品方面，需要开发能够满足VBG协同互动需求的充电桩产品。充电桩是联系建筑配电系统与电动汽车蓄电池之间的重要纽带，是实现车-建筑-电网互动的关键接口，需要开发适应VBG友好互动的充电桩，例如充电桩需能满足车与建筑互动、充分消纳建筑自身光伏等目标，在保障充电功能基础上可以根据建筑配电系统的指令来实现与电动汽车之间的互动，具有直流、慢充、双向充放电等基本功能，并对充电桩的运行控制逻辑进行优化，即插即充放，但可实现有序充放电，使得电动汽车能真正成为与建筑配电系统互联互通的有效可调终端，充分发挥电动汽车蓄电池的灵活调蓄能力。

5） 在运行调控方面，需要对VBG系统中的响应顺序、调节策略进行区分。车、建筑都是能源系统的终端用户，其可利用的调节能力需要相应的调节顺序、指令来执行与电力系统间的互动。VBG模式下可利用建筑内的储能手段，也可利用电动汽车作为调节手段，建筑、车的使用保障需求不同，不同调节手段对应的可调节能力也有所差别，建筑内可利用手段的调节顺序、建筑与车的调节响应顺序如何，电力系统给出的响应指令变化时是否会影响调节的顺序和效果，如何根据与电力系统的互动目标来指引建筑+车一起来协同调节，从而实现比单独调节车、单独调节建筑更好的响应效果，是实现合理调控、充分发挥车+建筑综合协同效果的必答题。

6） 在工程实践和示范应用方面，需要面向建筑与电动汽车结合的场景进行实践探索，对不同功能的建筑场景如办公、商业、住宅中车与建筑的能量互动系统模式、规划设计与系统落地方案等开展针对性研究，对城市能源系统的终端侧协同提供各类实践案例；针对区域级建筑场景，可寻求区域内车辆与区域内多个/多类建筑之间的有效能源互动，实现区域内可再生能源完全消纳、以区域为节点与外部电力系统间更好地互动等目标；也可针对乡村建筑中建筑与各类农用车辆间的互动寻求解决方案，助力构建新型的乡村能源系统。一些特殊场景如机场航站楼/物流园区等，也可探索将其中具有重要功能的车辆电动化后与其建筑能源系统、区域内光伏等可再生能源协同互动，将能源系统调蓄任务统一纳入区域内车辆的调度管理，更好地打造区域级建筑、车辆协同的系统示范应用场景。