关于电力系统适应电动汽车发展的认识与建议
来源：中能传媒能源安全新战略研究院 时间：2023-06-06 13:20
关于电力系统适应电动汽车发展的认识与建议
谢国兴
（中国能源研究会能源监管专业委员会委员）
一、我国新能源汽车产业发展现状
2022年我国新能源汽车保持爆发式增长态势，全年产销量分别完成705.8万辆和688.7万辆，同比分别增长96.9%和93.4%，连续8年位居全球第一。根据公安部发布的信息，截至2022年底，全国新能源汽车保有量达1310万辆，占汽车总量的4.1%。从具体车型来看，纯电动汽车是新能源车市消费的主力，全年销量536.5万辆，同比增长81.6%；插电式混动汽车销量151.8万辆，同比增长1.5倍。
图 2018—2022年全国电动汽车保有量和纯电动汽车保有量
截至2022年12月，全国充电基础设施累计数量为521万台，同比增加99.1%。公共充电站增量为3.7万座，保有量为11.1万座。桩车比为1：2.7，充电基础设施建设基本能够满足新能源汽车的快速发展。
据中汽协预测，2023年我国新能源汽车销量将达900万辆，同比增长35%。
国务院办公厅《关于印发新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）的通知》提出了新能源汽车发展愿景：到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里，新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右；到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，燃料电池汽车实现商业化应用，高度自动驾驶汽车实现规模化应用；力争经过15年的持续努力，我国新能源汽车核心技术达到国际先进水平，质量品牌具备较强国际竞争力，充换电服务网络便捷高效，氢燃料供给体系建设稳步推进，有效促进节能减排水平和社会运行效率的提升。
2023年1月，工业和信息化部、交通运输部等八部门印发了《关于组织开展公共领域车辆全面电动化先行区试点工作的通知》，在全国范围内启动公共领域车辆全面电动化先行区试点工作。公共领域车辆包括公务用车、城市公交、出租（包括巡游出租和网络预约出租汽车）、环卫、邮政快递、城市物流配送、机场等领域用车，试点期为2023—2025年。《通知》明确三个主要目标：一是车辆电动化水平大幅提高。试点领域新增及更新车辆中新能源汽车比例显著提高，其中城市公交、出租、环卫、邮政快递、城市物流配送领域力争达到80%。二是充换电服务体系保障有力。建成适度超前、布局均衡、智能高效的充换电基础设施体系，服务保障能力显著提升，新增公共充电桩（标准桩）与公共领域新能源汽车推广数量（标准车）比例力争达到1：1，高速公路服务区充电设施车位占比预期不低于小型停车位的10%，形成一批典型的综合能源服务示范站。三是新技术新模式创新应用。建立健全适应新能源汽车创新发展的智能交通系统、绿色能源供给系统、新型信息通信网络体系，实现新能源汽车与电网高效互动，与交通、通信等领域融合发展。智能有序充电、大功率充电、快速换电等新技术应用有效扩大，车网融合等新技术得到充分验证。
新能源汽车主要是指电动汽车，其占比约在95%以上，氢燃料电池汽车发展还相对缓慢，在新能源汽车行业中产销量占比很小。电动汽包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车，两者以纯电动汽车占比最大（约大于80%），其次是插电式混合动力汽车。在国家政策的积极支持下，我国电动汽车产业呈跨越式发展态势，尽管当前技术上仍存在短板，但是，总体上将引领世界汽车工业的革命性转变。无论是电动汽车技术进步，还是政府支持性政策，包括电价政策的支持，都为电动汽车产销两旺的局面奠定了坚实基础，它将逐步替代燃油汽车，新能源汽车是值得期待的朝阳产业，前景可期。
二、电动汽车发展对电力系统发展带来的影响
（一）电动汽车对电力供应和投资带来重大影响
至2022年底，全国新能源汽车保有量达1310万辆，按平均电池功率60千瓦计，则电动汽车名义电池功率近8亿千瓦。即使充电同时率为10%，则需要8000万千瓦电力装机容量。随着电动汽车替代燃油车进程加速，相关机构预测，到2030年，全国电动汽车保有量有望达到1亿辆。按电动汽车功率60千瓦、充电同时率10%预测，需要6亿千瓦电力装机容量去适应电动汽车充电需要。因此，电动汽车的发展将对电力投资发展和保障供应带来前所未有的重大影响。电动汽车将持续快速替代燃油车，至2030年电动汽车成为主流车型是大概率事件，替代用电力电量必将是继空调负荷之后又一重要电力消费场景，这给电力发展和保障供应带来新的机遇和挑战。
（二）电动汽车对配电网运行带来新的影响
随着电动汽车快速发展，其保有量不断增大，规模化充电将使电网总负荷“峰上加峰”，负荷波动，谐波、电压损失和三相不平衡等情况加剧。电动车主充电行为的不确定性，会加重配电网调度和管理难度，现有配电网存在严重不适应性。特别是现有老旧居民住宅小区，往往在设计时没有考虑私家电动汽车的用电负荷，而私人充电桩功率一般在4千瓦~15千瓦，为了缩短充电时间，大部分业主会安装7千瓦或更大容量的充电桩。而一般家庭日常用电负荷在3千瓦~5千瓦左右。因此，电动私家车的充电功率将增加居民用电负荷100%或以上。现有配电设施无法满足电动私家车日益增长的用电需要，如果不加快改造老旧小区配电设施，无序安装私人充电桩，不加强管理，将给小区配电系统带来严重安全隐患。
（三）增加电力交叉补贴，进一步扭曲电价机制
现行电动汽车充电价格执行国家发展改革委《关于电动汽车用电价格政策有关问题的通知》规定的政策。通知明确对电动汽车充换电设施用电实行扶持性电价政策。政策执行期到2020年底，由于疫情等原因，至今未有新的政策出台。
按照现在的电动汽车保有量，其用电量已不是个小数。现行充电价格对电动汽车发展和提升居民购置电动私家车来说无疑是很大支持，可以大大降低使用成本。当前电力行业燃料及建设运行维护成本居高不下，并呈增长态势，低价充电政策对电力企业经营发展带来极大的负面影响。一是电动汽车充电特性表现为“容量大而电量小”。不同于工商业用电稳定而连续。与一般工商业用电相比，电动汽车充电特性使电力系统发、输、配电的设备产能利用率大大降低。二是居民电动汽车充电采用的是峰谷电价。浙江居民低谷用电价格为0.288元/千瓦时，这样的电价对居民使用电动汽车的“燃料成本”来说几乎可以忽略不计。居民电价是依靠交叉补贴而稳定于低价，并非电力真实成本基础上的价格。毋庸置疑，如果不调整现行充电价格，电动汽车发展将加大交叉补贴量。三是电动汽车用电与居民生活用电不应归类为居民生活用电。居民生活用电与电动汽车充电有着本质区别，居民生活用电是为了保障百姓日常家庭生活所需，即保障民生基本需要，而电动汽车显然不是。四是近几年发电燃料成本大幅上升，发电上网电价包含不了生产成本，大部分发电企业亏损经营，这种状况显然不可持续。电动汽车的高速发展将加剧电力企业的亏损。五是电动汽车充电电价与燃油汽车油价相差悬殊，充电价格不能反映电能的真实成本与价值。六是充电价格不是由市场形成的价格，没有形成充电价格的市场机制，与电力市场化改革不相适应。
三、关于电力系统适应电动汽车发展的几点建议
随着电动汽车技术进步、政府支持政策的持续落实，社会对电动汽车的认知度和接受度不断提高，电动汽车将迎来高速发展态势。电力行业适应电动汽车发展的重点是在电源建设、电网改造、小区配电设施改造、安全管理、电价政策等方面，为此建议：
（一）电动汽车充电负荷应当纳入电力发展规划与建设及改造的重要因素予以考虑
随着电动汽车渗透率的不断提高，高速公路、乡村道路上的电动汽车会越来越多，这将更凸显电动汽车充电的随机特性。电动汽车电池和充电桩为了适应车主充电速度和续航里程需要，往往会通过增加电池容量和充电桩功率予以满足，由此，形成充电功率大而电能消耗量小的情景，由此会降低电力系统设备的利用率，即资产利用率。不难推断，电动汽车充电对电力系统的影响将举足轻重。在电力发展规划与建设及改造中，建议将电动汽车用电增长作为重要因素之一并作负荷预测，以适应电动汽车高速发展的需要。
（二）建立独立的电动汽车充电电价，以使电能的成本与价值得以体现，同时又有利于电动汽车的健康发展
现行电动汽车充电电价的政策已执行近9年，电动汽车发展今非昔比。譬如杭州，电动汽车的渗透率已达40%，支持电动汽车发展的政策持续不断，市场对新能源汽车的认可度在快速提高，由于充电价格极低，激发了民众和企业购买电动汽车的积极性。但是，现行充电电价政策对电力行业产生越来越大的影响。为此，建议对现有电动汽车充电电价政策进行调整，以减少电力交叉补贴，应当研究出台电动汽车独立充电电价，此电价应当涵盖发电、输电、配电和充电服务等全链条成本的电能价格，并建立与电力燃料价格变动相关联的，含容量补偿的市场价格机制（类似于成品油价格机制），以弥补电力设施利用率低、增加交叉补贴、投资回收困难等问题，使充电电价与电力行业、电动汽车发展相协调。
（三）重视并规范老旧小区充电设施建设改造政策措施，以适应电动汽车发展的需要
电动汽车已是城乡节能减排、实施“双碳”战略目标、实现高质量发展的重要举措。城市充电设施建设除电网方面困难外，住宅小区充电桩建设也是一大难题。以杭州市为例，2015年之后的新建小区均按照车位占比的10%预留了充电设施变压器容量和用电配套设施。2021年杭州市政府修订了《杭州市住宅工程户内外配电设计技术导则》，明确新建住宅小区应100%配套充电设施，充电表箱安装到位比例应不少于35%、宜大于50%。但大量2015年之前的存量居民小区没有预留充电桩建设安装条件。随着居民充电桩业务增加，需要投入大量资金进行配套设施建设。电动汽车车主对此反应日趋增大，每年地方两会上都有很多相关提案。为规范有序推进居民小区充电设施建设与改造建议：一是政府住建等部门应当修订完善城市和住宅小区配电建设设计规范，将电动汽车充电配电容量纳入到设计规范中，以保障新建住宅小区充电设施与住房或车位同时交付；二是政府住建部门应会同电力企业等出台老旧小区充电桩改造方案，以有序推进老旧小区充电设施改造；三是政府部门应明文要求住宅小区业委会和物业公司主动配合电力企业对小区充电桩实施改造；四是针对没有设计停车库的存量居民小区，政府部门应将充电桩配套设施改造纳入老旧小区改造范畴，设立专项改造资金，制定建设改造行动计划，有序高效推进老旧小区充电配套改造；五是针对新建小区，应当修订和完善并严格执行住宅小区有关充电设施配套设计标准，100%预留充电桩建设安装条件，满足用户直接装表接电需求；六是政府部门应当加强监管，保障改造资金到位，计划按时推进，工程质量和安全措施等切实落实到位。
（四）加强充电设施数字化智能化建设，以提高充电设施使用效率和节能降耗
与经济性相比，充电的方便性和续航能力显得更为重要。影响充电设施建设的主要因素：一是城市可用于充电设施建设的场地少且贵，协调处理十分困难；二是高速公路设计建设中没有考虑充电设施建设场地，只能在现有服务区停车位上建设，但是高速公路服务区投资方对充电设施建设并没有高的积极性。三是充电桩数字化水平低下，导致想充电的找不到充电桩，而不少充电桩却不能有效利用，“忙闲”不一，充电桩利用率相差显著，加大了车主充电焦虑。四是不同时期建设的城市居民住宅小区，建设充电设施条件相差很大，有的老旧小区内部道路狭窄，停车位很少；有的住宅小区只有路面公共停车位，谁先占有就谁停；有的住宅小区即使有停车库，但归业主个人所有，如果每个车位都装充电桩显然不经济。建议：一是以城市为主体建设充电桩公共数字化系统，将所有充电资源信息纳入到公共数字化系统中统一管理。在此基础上，逐步形成一省或全国充电桩数字化系统，让所有电动汽车共享信息，共享充电桩，车开到任何一个地方都能找到最近处充电桩充电。二是积极推行居民住宅小区充电桩智能化。鼓励一桩多用，就近共享的智能化充电模式，即使是私家车位，也可以采用一桩多充，自动充电，分开计量，单独计费的方式。三是大力推行V2G模式，加快V2G充电桩建成落地。V2G技术即电动汽车和电网之间相互进行智能电力交换的技术，在电网低负荷时期，电动汽车可以作为负荷接入电网充电；电网高负荷时期，电动汽车电池可以作为电源向电网馈电，从而达到“削峰填谷”，实现车网互济的目的。
（五）同时推进氢燃料电池动力汽车和天然气汽车发展，以合理配置电力能源资源
电动汽车固然有其节能环保和低碳的特性，但是电动汽车续航里程、车身偏重、充电及电力设施利用率低、电池寿命及安全性、电池退役后处理等仍存在不少值得关注的技术难题。氢燃料电动汽车目前虽然经济性不尽人意，但是随着技术进步，其经济性也将逐步提高。氢燃料电池具有比电化学储能更好的特性，应用场景更具有多样化。在重型卡车、河海航运、电氢互换、电力调峰等方面比电化学储能更具有灵活性和可靠性。特别是工业副产氢、可再生能源制氢具有很好的低碳环保与经济应用前景。
天然气属于化石能源，但它的主要成分是CH4，达到98%以上，它归属清洁能源。虽然碳排放量相对较高，但低于石油制品，更低于煤炭。在交通领域使用，比电动汽车成本高些，但是比成品油便宜。天然气汽车制造或改装相对简单，费用低，使用寿命远比电池要长。另外，它不会对电力系统构成不利影响。因此，建议在发展电动汽车的同时推进氢燃料电池动力汽车和天然气汽车发展，以合理配置电力能源资源。
责任编辑：吴苏灵
