电动车数量大涨会造成严重缺电吗？研究称：不会

电动汽车数量的急剧增加会导致严重的电力短缺吗？研究表明:没有

8月16日，麦肯锡公司写了一篇文章，讨论电动汽车对全球能源系统的潜在影响。文章称，电动汽车不太可能引发电力需求危机，但将重塑负荷曲线。能源公司如何有效利用负荷曲线的变化？

文章的主要内容如下:

电动汽车会很快面临替代交通堵塞吗？随着汽车加速电气化进程，能源生产商和经销商需要了解电动汽车对电力需求的潜在影响。好消息是，麦肯锡的研究和分析显示，电动汽车的预期增长不会在短期至中期内显著增加总电网电力需求，从而限制了创造新发电能力的需求。

以德国的信息为例，到2030年，电动汽车的增长不太可能导致电力需求的大幅增加。相反，它可能将总电力需求增加约1%，并需要增加约5兆瓦的发电能力。到2050年，这个数字可能会增加到4%左右，需要增加大约20千兆瓦的发电能力。几乎所有这些新的发电能力都可能涉及可再生能源，包括风力、太阳能和天然气发电。

重塑电力负荷曲线

尽管电动汽车销量的增长不太可能导致总电力需求的大幅增长，但它可能重塑电力负荷曲线。最明显的影响将是夜间高峰负荷的增加。当人们下班回家或完成一天的工作时，他们会给自己的电动车充电。然而，在系统层面，影响相对较小。同样，以德国为例，我们预计到2030年峰值负荷将增加约1%，到2050年增加约5%，这是电力系统可能承受的增幅。

然而，负荷曲线的变化将在地方层面带来挑战，因为电动汽车的区域分布可能会因地而异——在某些地方可能会有很大差异。麦肯锡对电动汽车普及率的地理空间分析和预测表明，郊区很可能成为电动汽车早期普及的热点。因此，即使从全国范围来看，电动汽车的普及率仍然很低，但仍可能有大量电动汽车的地区。

热点居民区和电动汽车充电的其他集中地点，如公共电动汽车快速充电站和商业车库，将大大增加当地的高峰负荷。为了预测住宅负荷曲线的变化，麦肯锡对其进行了蒙特卡罗研究和分析。分析表明，对于一条普通的150户住宅供电线路，当电动汽车普及率达到25%时，当地峰值负荷将增加30%左右。

虽然这个数字并不低，但住宅区的峰值负荷增长并不像一些人认为的那样快。这是因为，尽管电动汽车很容易使单个家庭的峰值功耗翻倍，但许多家庭(包括拥有电动汽车的家庭和没有电动汽车的家庭)的聚集将减少变电站峰值负载的相对增加，即使峰值负载异常。

除了高峰负荷的增加，公共快速充电站的高波动负荷分配也需要额外的系统来平衡。为了更详细地研究这种情况，我们模拟了快速充电站的负载曲线。这里，单个快速充电站可能很快超过典型馈线变压器的峰值负载能力。

电动车辆充电需求导致变电站峰值负荷增加，如果不加以控制，最终将导致本地变压器超出容量，需要升级。基于麦肯锡的地理空间分析和各地区电动汽车渗透率分布数据以及目前使用的变压器数据，可以发现与全国电动汽车渗透率相对应的资本支出需求呈S曲线形状。换句话说，尽管在电动汽车普及率较低时，与设施升级相关的投资需求非常小，但随着电动汽车数量的增加，这一需求将迅速增加，并最终在电动汽车达到高普及率水平时再次稳定下来。我们估计，如果不采取纠正措施，每辆电动汽车对电网投资的累计需求可能会超过数百欧元。

探索潜在的解决方案

能源公司有几种方法来解决这种情况。它们可以影响充电行为:例如，分时电价可以鼓励电动汽车车主在午夜后充电，而不是在晚上。分析表明，这可能会使峰值负载增加一半。分时定价系统易于实施，并且已经过验证。它还需要监管，因为它会导致“计时器尖峰”，即许多人不经意地为他们的充电器设定了相同的开始充电的时间。

此外，能源公司可以部署更多本地解决方案，例如在储能装置上安装变压器，在低峰值需求期间为该装置充电。然后，能量存储单元在峰值需求期间放电，从而降低峰值负载。另一个选择是使用小型火力发电厂，如果发电厂产生的热量可以在当地使用，这可能是一个有吸引力的解决方案。

随着电池成本持续快速下降，使用储能技术来平滑负载曲线将变得越来越有吸引力。该技术的其他应用包括公共快速充电站、电动公交车和卡车的停车场充电堆以及住宅部署，即更多的电动汽车车主结合使用屋顶太阳能电池板和家用储能设备。几个因素可以推动安装储能装置的商业案例。这包括削减高峰负荷以降低需求成本(基于高峰负荷的额外成本)，避免电网升级，以及在特定时间使用较低的电价(当能源价格较低时给电池充电)。能源用户也可能因提供灵活服务而寻求补偿。

对电网升级或替代解决方案的一些投资是不可避免的，但企业可以通过解决根本问题来大大减少此类投资。一个例子是通过改变电动车辆的充电负载来避免峰值负载的增加。对电动汽车车主充电行为、驾驶和停车模式的早期观察表明，在电动汽车接入电网的大部分时间里，他们不会主动充电。在以住宅为基础的私人收费中，这一比例超过80%，而在公共收费站中，这一比例仅为25%左右。这种情况有可能转移充电负载。通过从系统层面优化充电时间和速度，充电过程可以实现智能化。

通过智能引导收费行为创造价值

人们电动汽车充电行为的集中协调和智能引导可以在多个层面创造价值。首先，它可以使高峰负荷调节更加有效，从而大大减少上述电网投资。其次，它可以再次改变负荷曲线而不是峰值负荷调节，从而优化发电成本(将需求从峰值发电转移到基本负荷发电)。此外，在太阳能和风力发电过剩时加快充电，或在可再生能源发电较少时降低充电速度，将有助于整合更高比例的可再生能源发电。最后，智能充电可以通过提供响应需求的服务来提供有价值的系统平衡(频率响应)服务。

该方法的下一个改进包括车辆到电网(V2G)的计划，这不仅将改变电动车辆的电力需求，而且使电动车辆在特定条件下向电网输送能量成为可能。试点研究表明，电动汽车车主非常愿意参与协调智能充电计划。根据不同地区的情况，该计划每年能为每辆电动汽车创造的总价值可能高达数百欧元。

为了实现这些好处，能源公司必须对智能充电基础设施进行一些预先投资，并努力实现与其他利益相关者的有效合作。然而，一旦这些目标确立，电动汽车将不再引起人们对能源系统的担忧。相反，它们将使能源系统更具成本效益、更灵活、更环保，并带来各种好处。

预计道路上的电动汽车数量将会增加，这将给电力公司带来挑战。尽管到2030年电动汽车不会导致电力需求的显著增加，但它们将重塑负荷曲线，从而给电网带来新的压力。本文提供的建议可以帮助能源公司克服这一挑战，并有效地在道路上集成越来越多的电动汽车，从而为能源系统创造巨大的利益。(乐邦)