理解 ISO 15118-2 和 ISO 15118-20：车辆到电网 (V2G) 的未来

1. 概述

ISO 15118 是定义电动汽车 (EV) 与充电基础设施 (EVSE – 电动汽车供电设备) 之间数字通信的国际标准。它实现了安全、自动化和可互操作的充电——包括用于车辆到电网 (V2G) 的双向电流。

该标准的两个关键部分是：

• ISO 15118-2 – 目前广泛部署的用于交流和直流充电的通信层。
• ISO 15118-20 – 扩展了功能、可扩展性和双向能量交换的下一代框架。

它们共同构成了智能能源生态系统的基础，其中电动汽车充当分布式能源资源。

2. ISO 15118-2：今天的定义

ISO 15118-2 规定了：

• EV 和 EVSE 之间的数字通信协议。
• 使用数字证书的即插即充 (Plug & Charge) 认证。
• 会话建立、充电协商和计量数据交换。
• 交流和直流充电工作流程。
• 对双向能量传输的基本支持。

关键技术特性：

• 通信层： 基于电力线通信 (PLC) 的 TCP/IP (HomePlug Green PHY)。
• 安全模型： 具有数字证书的公钥基础设施 (PKI)。
• 消息格式： 在定义的状态中交换的基于 XML 的消息。
• 核心用例： 无需用户交互的自动支付和安全充电。

ISO 15118-2 的局限性：

• 对大规模电网服务的优化有限。
• 对动态功率流的控制不够灵活。
• 未完全与现代能源市场机制接轨。
• 对高级能源管理策略的支持有限。

3. ISO 15118-20：有哪些变化

ISO 15118-20 是一个重大演进，而非小幅更新。它为智能充电和 V2G 引入了更加模块化和可扩展的架构。

主要改进：

• 原生支持双向充电 (V2G, V2H, V2B)。
• 改进的会话管理和状态处理。
• 更细粒度的能量和功率协商。
• 更好地与电网运营商和能源市场整合。
• 支持除了 PLC 之外的多种通信传输层。

新的通信选项包括：

• PLC (如同 ISO 15118-2)。
• 以太网。
• Wi-Fi。
• 蜂窝网络 (未来扩展中的 LTE/5G)。

这使得 ISO 15118-20 更能适应现实世界的充电生态系统。

4. ISO 15118-20 下 V2G 如何工作

典型的 V2G 交互遵循以下步骤：

1. EV 连接到双向充电器。
2. 通过数字证书进行相互认证。
3. EVSE 请求电池状态和容量。
4. 电网或能源提供商发送功率流请求。
5. EV 协商允许的放电速率和持续时间。
6. 能量从 EV 流向电网或建筑物。
7. 记录并报告计量数据。
8. 通过后端系统进行结算。

这实现了：

• 公用事业的削峰填谷。
• 频率调节。
• 家庭备用电源 (V2H)。
• 能源套利 (低充高卖)。

5. 互操作性：ISO 15118-2 vs ISO 15118-20

ISO 15118-20 旨在在许多部署中向后兼容，但并非所有旧充电器都能在不进行固件或硬件升级的情况下支持它。

6. 行业影响

ISO 15118-20 实现了：

• 更智能的充电网络。
• EV 电池大规模并入电网。
• 减少对固定储能的需求。
• 更有弹性的电网。
• 降低消费者的能源成本。
• 为 EV 车主创造新的收入流。

汽车制造商、公用事业公司和充电器制造商已经在调整路线图以采用 ISO 15118-20。

7. 尚存的挑战

尽管有优势，但仍存在若干障碍：

• 双向充电器的部署成本。
• 某些地区 V2G 的监管批准。
• 电池退化问题。
• 能源交易的市场标准化。
• 规模化的网络安全风险。

这些问题是技术、经济和监管方面的——不仅仅是协议相关的。

8. 结论

ISO 15118-2 为安全、自动化的 EV 充电奠定了基础。ISO 15118-20 将这一基础转化为完整的 V2G 生态系统。

它们共同代表了从被动电动汽车向主动电网参与者的转变。