尹璐《私人电动乘用车规模化增长与电网协同发展策略》

发布日期:2023-09-18

核心提示:我的汇报共分以下五个方面的内容:第一个是研究背景。大家都知道利用电动汽车来替代传统燃油车,以降低污染物和温室气体排放已经
 
我的汇报共分以下五个方面的内容:

第一个是研究背景。
大家都知道利用电动汽车来替代传统燃油车,以降低污染物和温室气体排放已经是各国的共识,很多国家都出台了禁售燃油车的时间表,我国虽然还没有一个明确的时间节点,但是从2012年以来,我国始终坚持纯电驱动的新能源汽车发展策略,一直在积极推动着各项电动汽车的发展,特别是2021年的时候,国务院的“2030年碳达峰行动方案”明确提出了2030年新能源和清洁能源动力的交通汽车比例要达到40%。
 
2022年以前新能源车的产销量统计,可以看到近几年新能源汽车有显著的增长。
在大量的电动汽车保有量中,私人电动汽车占据了相当大的规模,右上角的图是全球的电动汽车比例,其中轻型乘用车占到百分之八九十的比例,其中很大一部分是私人电动汽车。

2021年的时候,北京的各类电动汽车保有量,其中私人电动汽车占到75%。这次研究更多还是以北京为例,按照“十四五”规划,到2025年的时候,私人电动车会达到137万辆,占比不到70%。
面对如此大量的私人电动乘用车充电需求,我们主要研究是目前的电力配套设施能不能满足电动汽车的需求,以及目前的设施有多大的潜力可以挖掘,以及怎么样挖掘一些潜力和实现路径。
 
下面我先逐一地开始介绍。
首先明确一点,私人乘用车的充电需求是多少?单桩功率都知道,小区供电大概是7000瓦,其实它的充电需求不仅仅是功率的表现,它是由充电时间、充电时长、充电功率共同决定的充电需求。
我们对电动汽车的车辆参数也做了一些调研,近几年电动汽车的续航里程呈现逐年上涨的趋势,其中2021年200公里以内的电动汽车增长比较快,主要是因为一些短途的出行需求导致的,但是整体还是续航里程越来越长,而能效方面下降的幅度不大,但能效还是逐年提高的。目前来看,百公里的能效水平大概15度电左右。
对于用户的用车习惯,这是我们拿到国家发布的数据,在日均行驶里程方面,大型城市基本都是60公里以内,每天大概50多公里的样子。出行和到达的时间更多是集中在早晚两个高峰,这是北京的电动汽车行驶数据,基本上早晨是7-11点,下午是4-8点,这和大家传统认知的早晚高峰是重合的。
在充电和出行时间的比例方面,日均的行驶时间就是1.9小时,大部分是静止的停车状态,其中夜间的停车时长大概10个小时左右。
在私家电动车大概率都是以7kWh的慢充电桩为主,只有少部分是快充。基本上在北京都是晚上回家在自己的充电桩上充电,充电时间基本上是晚上5点回家后直接插上,一直充到晚上充完,等于到11点之前高峰结束了。而这个充电特性恰好和居民负荷的用电高峰是完全重合的状态。
虽然现在电动汽车的里程越来越长,但是有50%以上的人在SOC不到50%的时候开始充,说明什么?大家还是普遍有里程焦虑,希望车是一直保持满电。频次上可以看到,一天一充的人占到32%,其实我们的车已经支持一周充一两次就可以了,但这种车主也占到了27%,不到30%,所以大家普遍存在里程焦虑。
 
总结私人乘用车主要是以下几个特点:以上班代步为主,充电习惯与生活作息时间同步,充电的行为处于下班后集中充电的状态,相对有序,晚上具备较长的静默停车时间,但目前没有完全地利用上。
总体来看,我们需要满足单车的日充电量9度电,从统计来说,只要能够满足每天让车充够9度电,基本可以满足大部分人的行驶需求。
 
另外一方面,居民小区现在的电力设施是什么样?我们调研了北京地区869个小区的车位配置数量,2000年以前称之为老旧小区,2016年以后是新建小区,中间是次新小区。2018年以来车位数量在逐渐增加,目前的新建小区车位配比基本上是1:1-1.5,老旧小区平均车位比例是1:0.33,新小区大概是1.28。
特别是北京的城市特点,它的老城区里老旧小区特别多,像东城、西城的老小区比例小于0.3个车位的比例占到50%以上,甚至70%。
我们计算了一下,到2025年有这么多车需要充电,小区的容量又是按照之前的北京标准,1.3千瓦一户的标准配置的配电容量,够不够?拿2021年的复合数据做了计算,
第一部分是小区户均常规用电负荷,2021年老旧小区是1.09,新小区是0.96,差不多1200左右。未来考虑可能会有一些增长,但因为是户均,所以增长量不是很大。
对于小区的户均充电负荷,按照车位配桩率,30-95%是北京市规划的车位配充率数量。
在这样的比例下,我们又知道了户均的车位数以及单桩充电功率和通车率,我们就很容易计算得到25、35和50年各类小区一起充的话,充电需求是多少。
 
到2025年的时候,老旧小区的充电负荷加上它的常规负荷已经达到了1.3千瓦每户的原始预留标准,所以如果我们放任电动汽车由用户的行驶特点进行充电,目前的电力设施肯定是不够用的。
这也是我们调研的几个典型小区的配电负载率情况,虽然夜间大负荷点是重载了,但是它在凌晨后半夜时段有很大的预量为电动汽车提供充电负荷,而且这和用户的家用电器使用习惯是强相关的。无论小区是新建的,还是老小区,峰谷差率基本是60%,这肯定有一些内在规律的。
如果夜间取最低谷的5小时左右,平均峰谷差率是50%左右,所以即使用户自身的用电负荷已经发展到了比较饱和的程度,我们仍然有大概50%的户均容量可以用于电动汽车充电。
基于这个理论,我们测算了一下到底是多少,拿每天充9度电,小区充电比例80%做了一个测算,如果夜间取5个小时的充电时长,得到左下角这张图,在2035年之前老旧小区和新建小区都不会超过目前的电力负荷承载密度,所以这说明我们需要用一些手段来协调电动汽车的充电负荷时间,以匹配目前的电力配套,这样可以大大减少电网的全社会投资成本。
基于目前市场上的技术水平,我们觉得在2025年左右,还是以有序充电为主,V2G目前相对比较超前,暂时不考虑。作为有序的引导,分为直接和间接两种模式,一种是直接调整电动汽车的充电功率时序或者功率。第二种,通过价格引导机制或者是一些奖励手段,来新他自主地优化充电时序。
整体来说,测试分为“分时补能电价激励、需求响应激励以及碳普惠激励”三个大的类型。
 
具体来说:
(1)分时电价。
把期望他充电的时段作为补电电价,特别是前半夜小区回来之后作为峰段电价,利用用户倾向于低价充电的心理来实现充电负荷的转移。
这是电动汽车公司在北京做的有序充电的例子,当峰谷价差达到4毛钱左右的时候,有序充电的占比基本上达到50%,所以这也是一个比较有参考价值的峰谷差标准。
(2)电网需求响应。
对于需求响应方面,主要是通过政府来出台相关的制度,由负负荷聚合商基于电网的调度直接调度充电负荷,这是上海做的例子。通过这种需求响应,能够使得填谷的效应达到原有负荷的7.8倍,这个效果还是非常可观的。
(3)电动汽车碳普惠机制。
这是电动汽车的碳普惠机制,未来当碳排放权的机制更加完善之后,我们可以利用中国的核证自愿减排的量,还有北京市碳排放权这些交易机制,让电动汽车车主参与有序充电的时候,可以获得更多的碳排放权,以此获得更多的收益。
为了实现这种有序充电,实施路径应该是什么?首先是针对不同的小区场景,我们需要配置不同的充电设施。比如老旧小区是以车位少、改造难度大的特点,但是人口规模相对是稳定的,这种情况下,更多应该是推动政府在周边建设公共充电桩,辅助固定车位的有序充电。补充手段是对一些公共车位开展共享充电。
对于次新小区,车位配比不是很高,但也不是很低,这种区域还是建议以固定车位充电为主,辅助以公共充电桩以及补充一些少量的共享充电桩。
对于新建小区,因为它的车位预留非常多,同时人口增长还有较大空间,所以对于新建小区还是以固定车位充电为主,补充以公共的充电桩。
具体的推进策略,2023-2025年优先开展老旧和次新小区内部及周边的公共充电桩建设。新建小区是按序配公共桩,另外保证拥有固定车位的车主全面地配置有序充电桩,优先引导老旧小区和次新小区参与有序充电的示范。
2026年以后,主要是推动居民区的充电设施全面地参与有序调控,优先引导老旧和次新小区内部及周边的公共桩改造成大功率充电桩,来增加充电的频次。
 
最后是一些政策建议:
1、建议政府能够结合居民区的实际情况出台居住区的分时电价政策,这可能需要一个长时间的深化研究过程。
2、明确各方的管理职责,建议由街道办牵头,统筹辖区内居住区的充电设施建设,物业公司、业主委员会、电网企业、政府相关部门能够统一地协调,共同地推进工作。
3、优化现有的商业模式,对于没有固定车位或者固定车位不足的老旧小区、次新小区,结合小区改造,优化旁周边的停车设施,来引入充电企业或者物业公司进行统建统营,实现居民的公共充电设施建设。
4、构建标准体系,由政府牵头,尽快地出台有序充电的一套完善标准。
5、新建小区建议全部配置有序充电桩。
6、建议政府统筹管理有序充电管理工作,由电网企业具体实施对接和调度工作。

 
 
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