崛起的電動汽車產業對電網產生的影響分析

　　Energy Post前首席編輯和創始人KarelBeckman采訪了DNV GL的三位專家，分別是電動汽車業務全球負責人Jeremy Parkers，北歐和波羅的海能源咨詢主管Erik Dugstad，以及西北歐、中東非能源市場主管Martijn Duvoort。他們將為大家分享電動汽車發展與電網運營之間的關系，主要包括智能充電的潛在收益、電動汽車集成的好處、利用大數據尋求平衡和公共交通的作用這幾個關鍵問題。

　　未來電動汽車何去何從?Parkes引用了DNV GL的《能源轉型前景展望》報告中的數據：到2032年，全球乘用交通工具有一半為電動的，現在這一比例僅占2.5%。這些都將對電網運營帶來很大的挑戰。因此，在他看來，我們已經處于交通運輸業變革的起點，未來電動汽車將急劇增長，對電網運營產生深遠的影響。

　　智能充電的發展趨勢

　　電動化革命已經發生，而挪威正在引領這一革命。這是Dugstad所持的觀點。他舉例：“現在，挪威新出售的汽車中有一半是電動的，路上行駛的汽車大約10%是電動的，Oslo甚至達到了16%，Bergen則接近20%。”

　　那么，挪威的電網是如何應對這一情況的呢?Dugstad說：”我們是幸運的，因為我們有相對強大的配電網。這是由于挪威幾乎所有的供暖都是用電。對于電網運營商來說，做好準備至關重要，監管者鼓勵正確的行為也是如此。“這并不意味著電網就需要加強或擴展。實際上，我們更希望智能充電發揮作用。他進一步表示，在荷蘭、英國和德國這些配電網絡相對弱一點的國家，由于供暖主要來自天然氣，智能充電帶來的潛在收益更高。

圖：全球不同類型和動力系統的路面交通工具數量統計(單位：百萬輛)

　　注：燃油型汽車包括內燃機汽車(ICEVs)和插電式混合動力汽車(PHEVs)。

　　電動汽車包括純電動汽車(BEVs)和燃料電池電動汽車(FCEVs)。

　　歷史數據來源:OICA (2016)，IEA GEVO (2018)

　　對現狀的改變

　　電動汽車對現有的電網運營帶來了怎樣的改變?Duvoort認為：“傳統的電網運營模式將來自集中式發電基地(包括大型太陽能或風電場)的電力輸送給終端用戶。這種模式將徹底改變。隨著屋頂太陽能等分布式可再生能源的興起，電動汽車也隨之發展，本地區域層面的供需必須同時平衡。電網運營將變得更加復雜。”

　　Duvoort回憶，在2010年加入DNV GL后，他的第一項工作就是幫助日產在全球實現其第一款100%電動汽車日產聆風的量產。“當時，如何處理充電問題還存在很多不確定性。配電運營商擔心電動汽車充電對電網的影響。汽車制造商擔心在家充電會導致安全風險，從而對電動汽車的形象產生負面影響。”現在，電動汽車已經做好了擴大規模的準備。與此同時，加熱/冷卻技術(如熱泵)的電氣化和分布式太陽能光伏發電趨勢不可阻擋。這意味著電網運營將會受到沖擊。“在電網協同工作上，具備不同特性的不同技術將被引入。”

　　Duvoort說，所有這一切意味著舊的、相對簡單的系統將朝著更加“基于風險運作”的方向轉變，這對電網運營商和市場參與者提出了更多的要求，包括他們的IT能力和人際技能。

　　“當大量車輛同時開始充電時，電動汽車可能是問題的一部分，也可能是臨時電網擁堵解決方案的一部分。”電網運營的本質是要有足夠的遠見，可以提供適當的激勵政策，以智能的方式利用現有的靈活性。”

　　雖然這對一些人來說聽起來有些聳人聽聞，但他表示，這么多進展同時發生是有好處的。“能源轉型帶來了許多變化。屋頂光伏隨處可見;在荷蘭，供暖正從燃氣供暖轉向電力供暖。因此，電動汽車也只是電網運營商需要改變工作機制的原因之一。”

　　電動汽車與電網融合的好處

　　對電網運營商來說，電動汽車實際上可能會幫助他們應對系統中日益增長的靈活性需求。電動汽車電池可以作為一個分布式儲能單元，它們是可再生能源的最佳CP。

　　Duvoort表示，DNV GL進行了一項研究，假如電動汽車在晚上6點到早上6點之間可以停在家里，而且能在這期間充電并充滿電，從而讓電動汽車電池提供電力系統的靈活性，看是否可以利用V2G技術獲利。結果發現，電動汽車配合電網調度的潛在收益大約為每年每輛車1000歐元。不過也存在一個問題：這些收益分散在不同供電者之中。

　　因此，負責調度的各方可以通過降低他們的調度成本，特別是頻率控制儲能的成本，從V2G技術中節省資金。另一方面，電力供應商可以通過投資組合優化來節省資金，例如根據當日市場價格變動優化電動汽車的充放電周期。現在的問題是，誰將帶頭開發新的商業模式，以獲取這些潛在的利益?目前，已經有一些商業模式在探索之中。

　　運用大數據尋找平衡

　　如果實現不了V2G所預期的效果呢?Parkes認為，電網運營商將不得不尋找其他方式，將接入系統中的波動性可再生能源發電比例整合并提升。“例如，在電網中增加儲能容量。這是完全可行的，盡管在一定程度上可能減緩能源轉型。”對Dugstad來說，利用智能充電和需求響應技術開發本地靈活市場是一種途徑，最好是電動汽車，但如果沒有電動汽車，就不用了。在他看來，必須確保開發靈活的市場，或者最重要的是定義電網市場的各個參與者的角色，看他們如何合作。

　　未來，當引入主動系統管理(ASM)時，配電系統運營商將負責保持電網的平衡。因此，預測電動汽車市場的發展趨勢對他們來說非常重要。晚上在家充電什么時候會成為常態?白天時段的辦公室充電規模會變多大?路邊快充系統怎么樣?

　　對此，DNV GL在荷蘭開發了一個名為NEMO的模型框架，通過一系列工具來預測電動汽車和其他“現代”的負荷和發電設備對電網的影響。這些模型正是由“大數據”支撐，讓DNV GL能夠支持輸配電運營者有效規劃電動汽車的使用。“在NEMO的幫助下，運營商可以確定哪里需要接入新的連接點，哪里可能需要額外充電，系統可能出現哪些限制，等等。”Parkes如此評價。使用NEMO后發現，由于電動汽車和分布式發電的出現，并沒有解決電網擁堵問題的靈丹妙藥。而是需要結合各種解決方案，具體問題具體分析。

　　公共交通的角色

　　如果說預期中的電動乘用車數量激增應該引起電網運營商的注意，那還不夠。實際上，將對電網運營產生更大影響的是公共汽車和其他重型交通工具(如渡輪)的電氣化。

　　Dugstad認為，公共汽車和渡輪的電氣化進程比大多數人想象中要快得多。他曾經舉過挪威的幾個例子：Oslo的公共交通運營商Ruter正在購買200輛電動公交車，作為“去化石燃料戰略”的一部分;未來幾年，大約70艘電動渡輪將在挪威海灣投入使用。而且，電動公交已經具備了匹敵燃油車的成本競爭力，這就意味著公共交通運營商不需要太多刺激政策就會選擇電動車。荷蘭的發展情況也類似。Duvoort表示，對電網運營的影響可能比預期更具破壞性，這是因為公共交通運營商都選擇自己的系統，幾乎不做咨詢。

　　Dugstad和Duvoort都敦促電網運營商與公共交通公司和市政當局接觸，討論公共交通系統的電氣化問題。在挪威部分地區，DNV GL已經與當地的交通運營商合作，為預期的電動交通發展做規劃。

　　電動汽車革命是否將延續下去

　　電動汽車是否會像大多數專家認為的那樣取得成功?答案是肯定的。雖然大眾媒體也有一些反對電動車的聲音，譬如有人認為它們并不比汽油車或柴油車更環保，還有人擔心電池的安全性和對環境的影響。

　　Dugstad承認，關于電池材料的來源，有人權和環境方面的考慮。然而，他認為這些問題最終是可以解決的。他建議，電池制造商可以利用DNV GL的產品MyStory。這一工具給他們提供追蹤產品的社會、環境、道德等方面影響的途徑，關于這些產品經驗證的實證都存儲在區塊鏈平臺上。

　　Duvoort也指出，電動汽車肯定和燃油車一樣安全，不過他也補充道，電動汽車的風險是不同的。公共安全部門還不熟悉電動汽車。他們必須學會如何處理突發事件。

　　“最新型的電池安全性和耐用性比預期還好。”Parkes也如此評價，“如今，電池無法維持車輛壽命的風險幾乎不存在。”