關于電力系統適應電動汽車發展的認識與建議
來源：中能傳媒能源安全新戰略研究院 時間：2023-06-06 13:20
關于電力系統適應電動汽車發展的認識與建議
謝國興
（中國能源研究會能源監管專業委員會委員）
一、我國新能源汽車產業發展現狀
2022年我國新能源汽車保持爆發式增長態勢，全年產銷量分別完成705.8萬輛和688.7萬輛，同比分別增長96.9%和93.4%，連續8年位居全球第一。根據公安部發布的信息，截至2022年底，全國新能源汽車保有量達1310萬輛，占汽車總量的4.1%。從具體車型來看，純電動汽車是新能源車市消費的主力，全年銷量536.5萬輛，同比增長81.6%；插電式混動汽車銷量151.8萬輛，同比增長1.5倍。
圖 2018—2022年全國電動汽車保有量和純電動汽車保有量
截至2022年12月，全國充電基礎設施累計數量為521萬臺，同比增加99.1%。公共充電站增量為3.7萬座，保有量為11.1萬座。樁車比為1：2.7，充電基礎設施建設基本能夠滿足新能源汽車的快速發展。
據中汽協預測，2023年我國新能源汽車銷量將達900萬輛，同比增長35%。
國務院辦公廳《關于印發新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）的通知》提出了新能源汽車發展愿景：到2025年，純電動乘用車新車平均電耗降至12.0千瓦時/百公里，新能源汽車新車銷售量達到汽車新車銷售總量的20%左右；到2035年，純電動汽車成為新銷售車輛的主流，公共領域用車全面電動化，燃料電池汽車實現商業化應用，高度自動駕駛汽車實現規?；瘧茫涣幗涍^15年的持續努力，我國新能源汽車核心技術達到國際先進水平，質量品牌具備較強國際競爭力，充換電服務網絡便捷高效，氫燃料供給體系建設穩步推進，有效促進節能減排水平和社會運行效率的提升。
2023年1月，工業和信息化部、交通運輸部等八部門印發了《關于組織開展公共領域車輛全面電動化先行區試點工作的通知》，在全國范圍內啟動公共領域車輛全面電動化先行區試點工作。公共領域車輛包括公務用車、城市公交、出租（包括巡游出租和網絡預約出租汽車）、環衛、郵政快遞、城市物流配送、機場等領域用車，試點期為2023—2025年。《通知》明確三個主要目標：一是車輛電動化水平大幅提高。試點領域新增及更新車輛中新能源汽車比例顯著提高，其中城市公交、出租、環衛、郵政快遞、城市物流配送領域力爭達到80%。二是充換電服務體系保障有力。建成適度超前、布局均衡、智能高效的充換電基礎設施體系，服務保障能力顯著提升，新增公共充電樁（標準樁）與公共領域新能源汽車推廣數量（標準車）比例力爭達到1：1，高速公路服務區充電設施車位占比預期不低于小型停車位的10%，形成一批典型的綜合能源服務示范站。三是新技術新模式創新應用。建立健全適應新能源汽車創新發展的智能交通系統、綠色能源供給系統、新型信息通信網絡體系，實現新能源汽車與電網高效互動，與交通、通信等領域融合發展。智能有序充電、大功率充電、快速換電等新技術應用有效擴大，車網融合等新技術得到充分驗證。
新能源汽車主要是指電動汽車，其占比約在95%以上，氫燃料電池汽車發展還相對緩慢，在新能源汽車行業中產銷量占比很小。電動汽包括純電動汽車和插電式混合動力汽車，兩者以純電動汽車占比最大（約大于80%），其次是插電式混合動力汽車。在國家政策的積極支持下，我國電動汽車產業呈跨越式發展態勢，盡管當前技術上仍存在短板，但是，總體上將引領世界汽車工業的革命性轉變。無論是電動汽車技術進步，還是政府支持性政策，包括電價政策的支持，都為電動汽車產銷兩旺的局面奠定了堅實基礎，它將逐步替代燃油汽車，新能源汽車是值得期待的朝陽產業，前景可期。
二、電動汽車發展對電力系統發展帶來的影響
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至2022年底，全國新能源汽車保有量達1310萬輛，按平均電池功率60千瓦計，則電動汽車名義電池功率近8億千瓦。即使充電同時率為10%，則需要8000萬千瓦電力裝機容量。隨著電動汽車替代燃油車進程加速，相關機構預測，到2030年，全國電動汽車保有量有望達到1億輛。按電動汽車功率60千瓦、充電同時率10%預測，需要6億千瓦電力裝機容量去適應電動汽車充電需要。因此，電動汽車的發展將對電力投資發展和保障供應帶來前所未有的重大影響。電動汽車將持續快速替代燃油車，至2030年電動汽車成為主流車型是大概率事件，替代用電力電量必將是繼空調負荷之后又一重要電力消費場景，這給電力發展和保障供應帶來新的機遇和挑戰。
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隨著電動汽車快速發展，其保有量不斷增大，規模化充電將使電網總負荷“峰上加峰”，負荷波動，諧波、電壓損失和三相不平衡等情況加劇。電動車主充電行為的不確定性，會加重配電網調度和管理難度，現有配電網存在嚴重不適應性。特別是現有老舊居民住宅小區，往往在設計時沒有考慮私家電動汽車的用電負荷，而私人充電樁功率一般在4千瓦~15千瓦，為了縮短充電時間，大部分業主會安裝7千瓦或更大容量的充電樁。而一般家庭日常用電負荷在3千瓦~5千瓦左右。因此，電動私家車的充電功率將增加居民用電負荷100%或以上?，F有配電設施無法滿足電動私家車日益增長的用電需要，如果不加快改造老舊小區配電設施，無序安裝私人充電樁，不加強管理，將給小區配電系統帶來嚴重安全隱患。
（三）增加電力交叉補貼，進一步扭曲電價機制
現行電動汽車充電價格執行國家發展改革委《關于電動汽車用電價格政策有關問題的通知》規定的政策。通知明確對電動汽車充換電設施用電實行扶持性電價政策。政策執行期到2020年底，由于疫情等原因，至今未有新的政策出臺。
按照現在的電動汽車保有量，其用電量已不是個小數?，F行充電價格對電動汽車發展和提升居民購置電動私家車來說無疑是很大支持，可以大大降低使用成本。當前電力行業燃料及建設運行維護成本居高不下，并呈增長態勢，低價充電政策對電力企業經營發展帶來極大的負面影響。一是電動汽車充電特性表現為“容量大而電量小”。不同于工商業用電穩定而連續。與一般工商業用電相比，電動汽車充電特性使電力系統發、輸、配電的設備產能利用率大大降低。二是居民電動汽車充電采用的是峰谷電價。浙江居民低谷用電價格為0.288元/千瓦時，這樣的電價對居民使用電動汽車的“燃料成本”來說幾乎可以忽略不計。居民電價是依靠交叉補貼而穩定于低價，并非電力真實成本基礎上的價格。毋庸置疑，如果不調整現行充電價格，電動汽車發展將加大交叉補貼量。三是電動汽車用電與居民生活用電不應歸類為居民生活用電。居民生活用電與電動汽車充電有著本質區別，居民生活用電是為了保障百姓日常家庭生活所需，即保障民生基本需要，而電動汽車顯然不是。四是近幾年發電燃料成本大幅上升，發電上網電價包含不了生產成本，大部分發電企業虧損經營，這種狀況顯然不可持續。電動汽車的高速發展將加劇電力企業的虧損。五是電動汽車充電電價與燃油汽車油價相差懸殊，充電價格不能反映電能的真實成本與價值。六是充電價格不是由市場形成的價格，沒有形成充電價格的市場機制，與電力市場化改革不相適應。
三、關于電力系統適應電動汽車發展的幾點建議
隨著電動汽車技術進步、政府支持政策的持續落實，社會對電動汽車的認知度和接受度不斷提高，電動汽車將迎來高速發展態勢。電力行業適應電動汽車發展的重點是在電源建設、電網改造、小區配電設施改造、安全管理、電價政策等方面，為此建議：
（一）電動汽車充電負荷應當納入電力發展規劃與建設及改造的重要因素予以考慮
隨著電動汽車滲透率的不斷提高，高速公路、鄉村道路上的電動汽車會越來越多，這將更凸顯電動汽車充電的隨機特性。電動汽車電池和充電樁為了適應車主充電速度和續航里程需要，往往會通過增加電池容量和充電樁功率予以滿足，由此，形成充電功率大而電能消耗量小的情景，由此會降低電力系統設備的利用率，即資產利用率。不難推斷，電動汽車充電對電力系統的影響將舉足輕重。在電力發展規劃與建設及改造中，建議將電動汽車用電增長作為重要因素之一并作負荷預測，以適應電動汽車高速發展的需要。
?。ǘ┙ⅹ毩⒌碾妱悠嚦潆婋妰r，以使電能的成本與價值得以體現，同時又有利于電動汽車的健康發展
現行電動汽車充電電價的政策已執行近9年，電動汽車發展今非昔比。譬如杭州，電動汽車的滲透率已達40%，支持電動汽車發展的政策持續不斷，市場對新能源汽車的認可度在快速提高，由于充電價格極低，激發了民眾和企業購買電動汽車的積極性。但是，現行充電電價政策對電力行業產生越來越大的影響。為此，建議對現有電動汽車充電電價政策進行調整，以減少電力交叉補貼，應當研究出臺電動汽車獨立充電電價，此電價應當涵蓋發電、輸電、配電和充電服務等全鏈條成本的電能價格，并建立與電力燃料價格變動相關聯的，含容量補償的市場價格機制（類似于成品油價格機制），以彌補電力設施利用率低、增加交叉補貼、投資回收困難等問題，使充電電價與電力行業、電動汽車發展相協調。
（三）重視并規范老舊小區充電設施建設改造政策措施，以適應電動汽車發展的需要
電動汽車已是城鄉節能減排、實施“雙碳”戰略目標、實現高質量發展的重要舉措。城市充電設施建設除電網方面困難外，住宅小區充電樁建設也是一大難題。以杭州市為例，2015年之后的新建小區均按照車位占比的10%預留了充電設施變壓器容量和用電配套設施。2021年杭州市政府修訂了《杭州市住宅工程戶內外配電設計技術導則》，明確新建住宅小區應100%配套充電設施，充電表箱安裝到位比例應不少于35%、宜大于50%。但大量2015年之前的存量居民小區沒有預留充電樁建設安裝條件。隨著居民充電樁業務增加，需要投入大量資金進行配套設施建設。電動汽車車主對此反應日趨增大，每年地方兩會上都有很多相關提案。為規范有序推進居民小區充電設施建設與改造建議：一是政府住建等部門應當修訂完善城市和住宅小區配電建設設計規范，將電動汽車充電配電容量納入到設計規范中，以保障新建住宅小區充電設施與住房或車位同時交付；二是政府住建部門應會同電力企業等出臺老舊小區充電樁改造方案，以有序推進老舊小區充電設施改造；三是政府部門應明文要求住宅小區業委會和物業公司主動配合電力企業對小區充電樁實施改造；四是針對沒有設計停車庫的存量居民小區，政府部門應將充電樁配套設施改造納入老舊小區改造范疇，設立專項改造資金，制定建設改造行動計劃，有序高效推進老舊小區充電配套改造；五是針對新建小區，應當修訂和完善并嚴格執行住宅小區有關充電設施配套設計標準，100%預留充電樁建設安裝條件，滿足用戶直接裝表接電需求；六是政府部門應當加強監管，保障改造資金到位，計劃按時推進，工程質量和安全措施等切實落實到位。
?。ㄋ模┘訌姵潆娫O施數字化智能化建設，以提高充電設施使用效率和節能降耗
與經濟性相比，充電的方便性和續航能力顯得更為重要。影響充電設施建設的主要因素：一是城市可用于充電設施建設的場地少且貴，協調處理十分困難；二是高速公路設計建設中沒有考慮充電設施建設場地，只能在現有服務區停車位上建設，但是高速公路服務區投資方對充電設施建設并沒有高的積極性。三是充電樁數字化水平低下，導致想充電的找不到充電樁，而不少充電樁卻不能有效利用，“忙閑”不一，充電樁利用率相差顯著，加大了車主充電焦慮。四是不同時期建設的城市居民住宅小區，建設充電設施條件相差很大，有的老舊小區內部道路狹窄，停車位很少；有的住宅小區只有路面公共停車位，誰先占有就誰停；有的住宅小區即使有停車庫，但歸業主個人所有，如果每個車位都裝充電樁顯然不經濟。建議：一是以城市為主體建設充電樁公共數字化系統，將所有充電資源信息納入到公共數字化系統中統一管理。在此基礎上，逐步形成一省或全國充電樁數字化系統，讓所有電動汽車共享信息，共享充電樁，車開到任何一個地方都能找到最近處充電樁充電。二是積極推行居民住宅小區充電樁智能化。鼓勵一樁多用，就近共享的智能化充電模式，即使是私家車位，也可以采用一樁多充，自動充電，分開計量，單獨計費的方式。三是大力推行V2G模式，加快V2G充電樁建成落地。V2G技術即電動汽車和電網之間相互進行智能電力交換的技術，在電網低負荷時期，電動汽車可以作為負荷接入電網充電；電網高負荷時期，電動汽車電池可以作為電源向電網饋電，從而達到“削峰填谷”，實現車網互濟的目的。
?。ㄎ澹┩瑫r推進氫燃料電池動力汽車和天然氣汽車發展，以合理配置電力能源資源
電動汽車固然有其節能環保和低碳的特性，但是電動汽車續航里程、車身偏重、充電及電力設施利用率低、電池壽命及安全性、電池退役后處理等仍存在不少值得關注的技術難題。氫燃料電動汽車目前雖然經濟性不盡人意，但是隨著技術進步，其經濟性也將逐步提高。氫燃料電池具有比電化學儲能更好的特性，應用場景更具有多樣化。在重型卡車、河海航運、電氫互換、電力調峰等方面比電化學儲能更具有靈活性和可靠性。特別是工業副產氫、可再生能源制氫具有很好的低碳環保與經濟應用前景。
天然氣屬于化石能源，但它的主要成分是CH4，達到98%以上，它歸屬清潔能源。雖然碳排放量相對較高，但低于石油制品，更低于煤炭。在交通領域使用，比電動汽車成本高些，但是比成品油便宜。天然氣汽車制造或改裝相對簡單，費用低，使用壽命遠比電池要長。另外，它不會對電力系統構成不利影響。因此，建議在發展電動汽車的同時推進氫燃料電池動力汽車和天然氣汽車發展，以合理配置電力能源資源。
責任編輯：吳蘇靈
