电动汽车规模化增进将影响到电网的升级革新，为能够合理举行新增设施建设与旧有设施革新升级的计划，需要就电动汽车推广对电网带来的影响举行定量剖析。

6月18日，在中国电动汽车百人会与天下资源研究所配合举行的“中国电动汽车和电网协同路线图研究”公布会上，双方团结公布了《新能源汽车若何更好地接入电网：中国电动汽车与电网协同的路线图与政策建议》系列讲述（以下简称讲述）。其中，讲述量化剖析了未来电动汽车对电网的影响，并在此基础上，进一步定量剖析差别的车网协同措施能在多大水平上缓解电动汽车数目增进对电网的影响。

据公安部统计，停止2019年底，天下新能源汽车保有量达381万辆，其中纯电动汽车保有量310万辆，占新能源汽车总量81.19%。今年上半年受疫情影响，车市销量不佳，凭据乘联会公布的数据，1-5月新能源狭义乘用车累计销量23万辆。

而据中国汽车技术研究中央有限公司数据资源中央在2019年的展望，在基准情景下（执行现有政策），2050年中国纯电动乘用车保有量将到达2.3亿辆；在激进情景下（基准情景基础上思量2035年起实行分区域、分车型的禁燃政策），纯电动乘用车保有量将在2050年上升至3.5亿辆。

讲述以此展望数据为基础，以中国电动汽车充电和出行的为基础确立模子，对未来差别情景下电动汽车对发电侧（宏观层面）、配电侧（微观层面）带来的影响举行评估，并在此基础上进一步思量在车网协同的条件下，行使电动汽车负荷的天真特征，能够多大水平缓解其数目增进对配电侧带来的影响。

一、未来主力军：私人电动车的出行与充电纪律

由于私人电动汽车未来将在数目上占绝对优势，且在出行与充电行为上存在较强的随机性，因此，对私人电动汽车出行和充电行为特征的深入领会是剖析电动汽车对电网影响的条件。

讲述以都会为单元，凭据新能源汽车规模、都会经济生长水平的差别，选择了8个具有代表性的都会——北京、上海、深圳、南京、苏州、厦门、芜湖和临沂——对23.4万辆私人电动汽车的数据举行剖析。需要指出的是，讲述所选择的研究数据为2018年夏日（6-8月）工作日的住民出行和充电数据。

01 日行驶里程80%不跨越50公里，充电频次以一天一充为主

图1 | 日行驶里程统计

私人车在工作日的出行以一样平常通勤为主。无论都会巨细，私人电动车的日行驶里程基本一致：50%的私人电动汽车日行驶里程小于30公里，而80%的私人电动汽车日行驶里程不跨越50公里。

图2 | 充电频次统计

只管以日行驶里程推算，电动汽车搭载的动力电池容量在40-60kWh，然则从充电频次上看，依然是以“一天一充”为主。其中，快充频次略低于慢充，“一天一充”与“一周及以上1充”占比相当。此外，现在各个都会私人电动汽车充电以慢充为主，且以3.5kW慢充最为主流，仅有北京快充占比高达30%。

02 各地起始充电时间在细节上有差异，多倾向于一次充满

在讲述选择的八个都会中，私人电动汽车的起始充电时间纪律大致上相同，然则受到差别都会工作时间、峰谷电价差、充电桩配套完善水平等因素的影响，起始充电时间在细节上有所差异：芜湖的起始充电时间集中在早晨7点到9点之间，解释住民是在到达办公地址后最先充电；而苏州、南京、厦门和临沂的起始充电时间在集中在下昼17点到晚上20点，是下班后最先充电；而北京、上海、深圳等则是集中在晚上20点之后，尤其深圳的岑岭期在晚上23-24点。

图3 | 起始充电时间

私人电动汽车快充与慢充起始充电时间差异较为显著，但差别都会的快充、慢充纪律相似。其中快充最先时间与燃油车加油时间漫衍类似，多发生于日间。未来快充、慢充充电比例的转变会导致全社会的充电起始时间曲线发生转变，特别是决议未来的宏观层面充电负荷峰值是集中于夜间照样日间。而无论选择快充照样慢充，住民在充电时更习惯于充满。

图4 | 差别都会快、慢充起始充电时间对比

二、差别都会场景下电动汽车若何影响电网？

电动汽车对发电侧的影响需要连系都会特点与差别情景做具体剖析。讲述选择了八个都会中差异较大的北京与苏州举行对比剖析：北京代表电动汽车市场规模大，快充占有一定比例的都会，都会用电量以住民用电和第三产业用电为主；苏州则代表电动汽车规模中等，以慢充为主的都会，都会用电量以工业用电为主。

01 政策影响下差别都会的电动汽车保有量展望

思量到两个都会在生长新能源汽车上政策有所差别，故而两个都会的基准情景与激进情景设定有所差别：

1. 北京基准情景：假设于2030年最先实行禁燃政策。

2. 北京激进情景：假设于2025年最先实行禁燃政策，自2030年对所有换购车辆执行禁燃政策。

3. 苏州基准情景：无禁燃政策，根据既有政策生长。

4. 苏州激进情景：假设于2038年最先实行禁燃政策。

讲述在此基础上对两个都会2035年与2050年的电动汽车保有量举行了展望。其中在新能源乘用车方面，北京激进情景下乘用车将所有为新能源车，数目预计为673万辆；苏州激进情景下新能源乘用车占比81%，达489万辆。

图5 | 北京和苏州未来新能源乘用车保有量展望

02 都会特点决议快充比例生长

随着大功率快充商业化，差别都会在充电类型选择上会出现异质化。一些大型都会的停车位数目欠缺，充电桩建设会面临先天制约，如北京和广州；另一些都会的老旧小区电网容量不足、缺乏配电网扩容条件，如西南地区的都会。

以上两种情形下，在未来，都会相对加倍依赖公共快充，快充占比可能相对更高。而在一些停车位充实、配电网容量足够的都会，可能仍会沿用现在慢充为主的模式，快充占比虽然会上升，但仍然会以慢充为主流。

图6 | 北京、苏州未来快充比例展望

03 电动车未来对全网用电量/负荷的影响仍存在较大变数

在基准情景与激进情景下，电动汽车的充电负荷组成与负荷曲线有显著差异。

从用电量来看，北京2050年激进情景下，电动汽车日用电量约占北京全社会用电量的10.9%；基准情景下占比约为5.0%；苏州2050年激进情景下，电动汽车用电量将占全社会用电量的8.6%，基准情景下的电动汽车用电量则占3.0%。

从夏日用电负荷来看（对比此前网络的夏日出行与充电数据），北京2050年激进情景下，叠加电动汽车充电后负荷峰值提高3928MW，相当于五个800MW装机容量的发电厂满负荷着力，日负荷的峰谷差继续扩大；而苏州同样条件下，负荷峰值提高3787MW。

图7 | 北京与苏州2050年差别情景下夏日负荷对比

整体从宏旁观，电动车对全网的用电量、负荷可能造成的影响仍然存在较大变数。未来两个都会新能源汽车对全网峰值负荷可能造成的影响幅度区间较大：2035年两个都会峰值负荷增幅大致在1.6%～11.9%区间，2050年峰值负荷增幅也在3.1%～11.3%区间。这种不确定性不仅受新能源汽车未来推广规模的影响，也受私人车快充占比和充电同时率的影响：当快充比例高时，因充电频率降低，车辆充电功率和每次充电的电量也更高，若是快充车辆集中在同一时间充电，更易对电网发生较大的影响。

图8 | 两个都会电动汽车充电对全网峰值负荷转变影响

三、电动汽车充电模式转变若何影响配电网？

与对发电侧的影响在中长期浮现差别，电动汽车无序充电对配电网的影响在当前已经出现，一些重载的配变系统和集中式大功率快充站所在的配变已经受到影响。在配电网层面，电动汽车无序充电时的充电负荷随机性更大，且随着规模增进，充电随机性的细小转变可能造成内陆负荷的猛烈转变，导致配变超容，影响其平安稳固运行。故而，对配电侧的定量剖析也就更为重要。

思量到10kV配电线路最易受到电动汽车规模化推广的影响，讲述仅剖析了10kV的情形。在10kV配变中，差别场景如住宅小区、办公场所、商业场所等，受电动汽车充电影响的水平与紧迫性差别。思量到讲述仅针对住宅小区定量剖析了车网协同措施带来的缓解效果，故文章摘取讲述中住宅小区的未来电网负荷特征展望以及在差别车网协同措施下的转变数据。

01 无序充电下电网负荷特征

讲述中设定住宅小区住民户为1907户，对应10kV的配变额定容量约为4200kW，现在负载率最高为54%，靠近全市10kV负载率平均水平。

住民小区的配变相对懦弱，易受影响：

1.当车辆电动化比例跨越25%、充电同时率跨越20%，小区配变会重载；

2.当车辆电动化比例跨越50%时，小区配变将面临超载的风险。

图9 | 差别电动汽车渗透率带来的住宅小区用电负荷转变

电动汽车的夜间充电岑岭不仅易造成小区配变超载，也加剧小区用电负荷的峰谷差。例如，当电动汽车户渗透率50%、同时率20%时，小区用电负荷将从1052kW倍增至2299kW。这意味着，即便小区对配变做扩容，增添的变压器也主要用于夜间20点半至23点短暂的电动汽车充电岑岭时段，行使率有限。

讲述指出，该案例中小区配变负载率不高，属于全市平均水平。现实中，一些都会老旧小区自己就面临重度负载情形，电动汽车户均渗透率未到达25%时就有增容需要。

02 智能有序充电才气真正“削峰填谷”

有序充电可以分为两种差别模式：

1. 峰谷电价：基于价钱指导模式，指导用户自发在“低谷”充电。

2. 智能治理：凭据负荷状态以及车辆的充电状态，自动优化充电的时序、功率等。

假设该住民小区100%电动化，两种差别手段带来的缓解水平有所差别。单纯的峰谷电价只能起到延时充电的作用。从下图可以看到，无论响应率若干，峰谷电价单一措施下住宅小区配变的用电岑岭仍然倘佯80%负载率限值左右。而当50%小区电动汽车用户介入智能有序充电后，已无配变增容的需要。

图10 | 有序充电的削峰填谷效果

而且，随着响应峰谷电价的电动汽车车主群体扩大，会发生负荷的反弹。当住宅小区所有电动汽车车主将充电延迟到破晓最先时，反而形成了另一个用电峰值，导致小区用电岑岭不降反升。峰谷电价的实行需要连系智能控制，才气实现最理想的削峰填谷效果。

03 双向充放电10％介入率与有序充电50％介入率效果相当

让电动汽车能够在内陆负荷峰值时放电，在负荷谷时充电，只需调动更少数目的电动汽车车辆，就可以实现比有序充电更理想的“削峰填谷”效果：10%电动汽车介入双向充放电时，其削峰填谷效果与50%的电动汽车介入有序充电的效果相当。

图11 | 差别车网协同措施对配电网的影响

此外，由于接纳双向充放电能更充实地行使内陆配变的开放容量，内陆配变基本无增容需要。

图12 | 双向充放电削峰填谷效果

而随着介入V2G的车辆数增添，每辆车所孝敬的放电电量将逐渐削减，这也更知足部门车辆临时性出行的刚需，缓解频仍充放电对动力电池衰减的影响。

图13 | 介入双向充放电车辆的V2G负荷曲线

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作为新能源汽车推广应用的重要基础设施，我国充电桩建设不断提速，但运营市场“两难”问题依然突出——供给侧盈利难，需求侧充电难。

日前在常州举行的中国国际光储充/国际社区充电产业大会上，阳光电源（/news/itemid-.shtml

编者按：本文部分内容来自NRDC专家Miles Muller在海口2021世界新能源汽车大会上的发言稿。 

本博客作者：邹以宁 

中国已成为全球电动汽车保有量最大的国家并且仍在高速增长，其他国家的电动汽车保有量也在快速增长。随着电动汽车规模的进一步扩大，充电需求将对电网的平稳运行带来巨大影响。车网相连一方面带来了挑战，另一方面也带来利用电动汽车改善电网灵活性和提升电能服务质量的良机。本文介绍了如何通过车网协同（VGI）来挖掘电动汽车的经济潜力。 

车网协同是什么？ 

首先来看车网协同的基本原理。电力系统的装机容量是按系统的最大用电负荷来规划设计的。也就是说，大多数时候，煤电、光伏等发电设备的利用率不到100%。而多数电动汽车一天中大部分时间都处在闲置状态，可以当作是带轮子的电池，从而发挥移动储能的作用。 

因此，在用电需求较低且可再生能源充足时对电动汽车充电，可以提高电网的利用率并增加对新能源的消纳，即“填谷”；在用电需求较高且可再生能源不足时放电，可以降低用电尖峰时段的负荷，即“削峰”。此外，利用电动汽车“填谷”，即提高用电需求较低时的电网利用率，相当于通过增加售电量来分摊电网投资和运维成本，起到了降低电价的效果。 

车网协同一般包括三种模式。第一种是有序充电（V1G）。当用电需求低、电网有剩余供电能力时可为电动车充电，当电力紧张时则减少充电。有序充电既可以手动完成，也可以让汽车或充电设备自动完成。第二种是车到家/楼（V2B）。使用电动汽车为家庭或建筑物供电，停电时可以作为建筑物的备用电源。第三种是车网互动（V2G）。在用电需求高、电力供应紧张时，电动汽车可向电网馈电，从而提高电网的灵活性，并作为灵活的需求侧资源参与需求响应而获取收益。又或者，在用电需求低、可再生电力供应充足时，电动汽车可以充电储能，更多地利用清洁能源。 

车网协同的经济潜力有多大？ 

美国和中国的最新研究均显示，车网协同能创造的经济效益十分可观。斯奈普斯能源经济学咨询公司（Synapse Energy Economics）的研究证实，电动汽车在用电需求较低时段充电、为电网“填谷”，的确能够降低供电成本，最终降低用户电费。该研究基于美国电动汽车用户数量最多的两家电力公司的数据，对比了电动汽车充电给电力公司带来的收入和为电动汽车充电所需的能源成本、配电和输电网升级的相关成本，以及部署充电站的成本总和。研究发现，年期间，电动汽车用户给电力公司带来收入比相关支出高出约8.06

美国许多州都实行了收入脱钩（revenue decoupling）机制。在这种机制下，电力公司等公用企业的收入与销售量相脱离。上述两家电力公司因电动汽车充电多得到的8亿多美元收入将在下一轮电价调整中体现，即将收益通过降电价的形式回馈给电力公司所有的用户，从而减少用户的电费账单。 

劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）和太平洋天然气和电力公司（Pacific Gas & Electric）的研究表明，一些简单的智能车网整合政策，例如将电动汽车充电时间转移到非高峰时段，就可以让电网在无需大规模升级的前提下适应高电动汽车渗透率，减少75%配电网的升级需求。 劳伦斯伯克利国家实验室的另一项研究表明，电动汽车的确可以发挥移动储能的作用。该研究估算，电动汽车仅采用有序充电模式（部署相关设备的成本低于 1.5 亿美元）就可以为加州提供 1GW 的储能容量，在低成本下帮助加州实现三分之一的储能目标，并为电力用户节省开支高达15 亿美元。NRDC与国家发改委能源研究所和中关村储能联盟合作的研究也发现，电动汽车可以通过有序充电、V2G、退役电池储能等方式，经济高效地为电力系统提供储能或相似应用价值。 

如何推进车网协同？ 

尽管创造的经济价值如此可观，而且车网协同的原理听起来似乎很简单，但车网协同的实施并非易事。一个主要原因是推动电动汽车与电网协同发展涉及多个部门、多种技术和电网服务。在某种程度上，车网协同的推广难度恰恰在于它的涉及面如此之广，难以单凭一种手段将其变为现实。为推动车网协同，需要促进部门之间的沟通协调、改进完善现有政策并适时推出新政策，引导对新技术进行投资，还要提高电动汽车用户对车网协同益处的认知。 

NRDC在中国致力于推动电动汽车作为需求侧资源，帮助电网提高灵活性、可靠性和运行效率，促进可再生资源消纳，从而推动电力部门实现经济性的低碳转型。今年，NRDC与国家发改委能源研究所合作完成了，总结分析了2019年以来国内电动汽车与电网互动的试点项目，并基于案例分析评估可再生能源与电动汽车协同的效果，在设施标准、电价政策、市场机制及用户引导方面提出了相关建议，包括制定更加灵活的充放电价格机制 、电动汽车参与辅助服务市场、完善电池质保以提升车主参与等。报告还建议， 力争到“十四五”末期形成5亿千瓦以上的电动汽车灵活调节资源，这一规模将远超届时抽水蓄能装机规模。

同时，为了更好地调动终端用户积极性，NRDC也支持中国电动汽车百人会完成了国内首份车网协同的用户手册——《电动汽车与电网协同能力建设指南》，推动车网协同参与主体的多元化，提出实用、可操作的用户侧参与策略，实现电动汽车作为电网灵活性资源的价值。