我的匯報共分以下五個方面的內容:
第一個是研究背景。
大家都知道利用電動汽車來替代傳統燃油車,以降低污染物和溫室氣體排放已經是各國的共識,很多國家都出臺了禁售燃油車的時間表,我國雖然還沒有一個明確的時間節點,但是從2012年以來,我國始終堅持純電驅動的新能源汽車發展策略,一直在積極推動著各項電動汽車的發展,特別是2021年的時候,國務院的“2030年碳達峰行動方案”明確提出了2030年新能源和清潔能源動力的交通汽車比例要達到40%。
2022年以前新能源車的產銷量統計,可以看到近幾年新能源汽車有顯著的增長。
在大量的電動汽車保有量中,私人電動汽車占據了相當大的規模,右上角的圖是全球的電動汽車比例,其中輕型乘用車占到百分之八九十的比例,其中很大一部分是私人電動汽車。
2021年的時候,北京的各類電動汽車保有量,其中私人電動汽車占到75%。這次研究更多還是以北京為例,按照“十四五”規劃,到2025年的時候,私人電動車會達到137萬輛,占比不到70%。
面對如此大量的私人電動乘用車充電需求,我們主要研究是目前的電力配套設施能不能滿足電動汽車的需求,以及目前的設施有多大的潛力可以挖掘,以及怎么樣挖掘一些潛力和實現路徑。
下面我先逐一地開始介紹。
首先明確一點,私人乘用車的充電需求是多少?單樁功率都知道,小區供電大概是7000瓦,其實它的充電需求不僅僅是功率的表現,它是由充電時間、充電時長、充電功率共同決定的充電需求。
我們對電動汽車的車輛參數也做了一些調研,近幾年電動汽車的續航里程呈現逐年上漲的趨勢,其中2021年200公里以內的電動汽車增長比較快,主要是因為一些短途的出行需求導致的,但是整體還是續航里程越來越長,而能效方面下降的幅度不大,但能效還是逐年提高的。目前來看,百公里的能效水平大概15度電左右。
對于用戶的用車習慣,這是我們拿到國家發布的數據,在日均行駛里程方面,大型城市基本都是60公里以內,每天大概50多公里的樣子。出行和到達的時間更多是集中在早晚兩個高峰,這是北京的電動汽車行駛數據,基本上早晨是7-11點,下午是4-8點,這和大家傳統認知的早晚高峰是重合的。
在充電和出行時間的比例方面,日均的行駛時間就是1.9小時,大部分是靜止的停車狀態,其中夜間的停車時長大概10個小時左右。
在私家電動車大概率都是以7kWh的慢充電樁為主,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電樁上充電,充電時間基本上是晚上5點回家后直接插上,一直充到晚上充完,等于到11點之前高峰結束了。而這個充電特性恰好和居民負荷的用電高峰是完全重合的狀態。
雖然現在電動汽車的里程越來越長,但是有50%以上的人在SOC不到50%的時候開始充,說明什么?大家還是普遍有里程焦慮,希望車是一直保持滿電。頻次上可以看到,一天一充的人占到32%,其實我們的車已經支持一周充一兩次就可以了,但這種車主也占到了27%,不到30%,所以大家普遍存在里程焦慮。
總結私人乘用車主要是以下幾個特點:以上班代步為主,充電習慣與生活作息時間同步,充電的行為處于下班后集中充電的狀態,相對有序,晚上具備較長的靜默停車時間,但目前沒有完全地利用上。
總體來看,我們需要滿足單車的日充電量9度電,從統計來說,只要能夠滿足每天讓車充夠9度電,基本可以滿足大部分人的行駛需求。
另外一方面,居民小區現在的電力設施是什么樣?我們調研了北京地區869個小區的車位配置數量,2000年以前稱之為老舊小區,2016年以后是新建小區,中間是次新小區。2018年以來車位數量在逐漸增加,目前的新建小區車位配比基本上是1:1-1.5,老舊小區平均車位比例是1:0.33,新小區大概是1.28。
特別是北京的城市特點,它的老城區里老舊小區特別多,像東城、西城的老小區比例小于0.3個車位的比例占到50%以上,甚至70%。
我們計算了一下,到2025年有這么多車需要充電,小區的容量又是按照之前的北京標準,1.3千瓦一戶的標準配置的配電容量,夠不夠?拿2021年的復合數據做了計算,
第一部分是小區戶均常規用電負荷,2021年老舊小區是1.09,新小區是0.96,差不多1200左右。未來考慮可能會有一些增長,但因為是戶均,所以增長量不是很大。
對于小區的戶均充電負荷,按照車位配樁率,30-95%是北京市規劃的車位配充率數量。
在這樣的比例下,我們又知道了戶均的車位數以及單樁充電功率和通車率,我們就很容易計算得到25、35和50年各類小區一起充的話,充電需求是多少。
到2025年的時候,老舊小區的充電負荷加上它的常規負荷已經達到了1.3千瓦每戶的原始預留標準,所以如果我們放任電動汽車由用戶的行駛特點進行充電,目前的電力設施肯定是不夠用的。
這也是我們調研的幾個典型小區的配電負載率情況,雖然夜間大負荷點是重載了,但是它在凌晨后半夜時段有很大的預量為電動汽車提供充電負荷,而且這和用戶的家用電器使用習慣是強相關的。無論小區是新建的,還是老小區,峰谷差率基本是60%,這肯定有一些內在規律的。
如果夜間取最低谷的5小時左右,平均峰谷差率是50%左右,所以即使用戶自身的用電負荷已經發展到了比較飽和的程度,我們仍然有大概50%的戶均容量可以用于電動汽車充電。
基于這個理論,我們測算了一下到底是多少,拿每天充9度電,小區充電比例80%做了一個測算,如果夜間取5個小時的充電時長,得到左下角這張圖,在2035年之前老舊小區和新建小區都不會超過目前的電力負荷承載密度,所以這說明我們需要用一些手段來協調電動汽車的充電負荷時間,以匹配目前的電力配套,這樣可以大大減少電網的全社會投資成本。
基于目前市場上的技術水平,我們覺得在2025年左右,還是以有序充電為主,V2G目前相對比較超前,暫時不考慮。作為有序的引導,分為直接和間接兩種模式,一種是直接調整電動汽車的充電功率時序或者功率。第二種,通過價格引導機制或者是一些獎勵手段,來新他自主地優化充電時序。
整體來說,測試分為“分時補能電價激勵、需求響應激勵以及碳普惠激勵”三個大的類型。
具體來說:
(1)分時電價。
把期望他充電的時段作為補電電價,特別是前半夜小區回來之后作為峰段電價,利用用戶傾向于低價充電的心理來實現充電負荷的轉移。
這是電動汽車公司在北京做的有序充電的例子,當峰谷價差達到4毛錢左右的時候,有序充電的占比基本上達到50%,所以這也是一個比較有參考價值的峰谷差標準。
(2)電網需求響應。
對于需求響應方面,主要是通過政府來出臺相關的制度,由負負荷聚合商基于電網的調度直接調度充電負荷,這是上海做的例子。通過這種需求響應,能夠使得填谷的效應達到原有負荷的7.8倍,這個效果還是非常可觀的。
(3)電動汽車碳普惠機制。
這是電動汽車的碳普惠機制,未來當碳排放權的機制更加完善之后,我們可以利用中國的核證自愿減排的量,還有北京市碳排放權這些交易機制,讓電動汽車車主參與有序充電的時候,可以獲得更多的碳排放權,以此獲得更多的收益。
為了實現這種有序充電,實施路徑應該是什么?首先是針對不同的小區場景,我們需要配置不同的充電設施。比如老舊小區是以車位少、改造難度大的特點,但是人口規模相對是穩定的,這種情況下,更多應該是推動政府在周邊建設公共充電樁,輔助固定車位的有序充電。補充手段是對一些公共車位開展共享充電。
對于次新小區,車位配比不是很高,但也不是很低,這種區域還是建議以固定車位充電為主,輔助以公共充電樁以及補充一些少量的共享充電樁。
對于新建小區,因為它的車位預留非常多,同時人口增長還有較大空間,所以對于新建小區還是以固定車位充電為主,補充以公共的充電樁。
具體的推進策略,2023-2025年優先開展老舊和次新小區內部及周邊的公共充電樁建設。新建小區是按序配公共樁,另外保證擁有固定車位的車主全面地配置有序充電樁,優先引導老舊小區和次新小區參與有序充電的示范。
2026年以后,主要是推動居民區的充電設施全面地參與有序調控,優先引導老舊和次新小區內部及周邊的公共樁改造成大功率充電樁,來增加充電的頻次。
最后是一些政策建議:
1、建議政府能夠結合居民區的實際情況出臺居住區的分時電價政策,這可能需要一個長時間的深化研究過程。
2、明確各方的管理職責,建議由街道辦牽頭,統籌轄區內居住區的充電設施建設,物業公司、業主委員會、電網企業、政府相關部門能夠統一地協調,共同地推進工作。
3、優化現有的商業模式,對于沒有固定車位或者固定車位不足的老舊小區、次新小區,結合小區改造,優化旁周邊的停車設施,來引入充電企業或者物業公司進行統建統營,實現居民的公共充電設施建設。
4、構建標準體系,由政府牽頭,盡快地出臺有序充電的一套完善標準。
5、新建小區建議全部配置有序充電樁。
6、建議政府統籌管理有序充電管理工作,由電網企業具體實施對接和調度工作。