崛起的电动汽车产业对电网产生的影响分析

　　Energy Post前首席编辑和创始人KarelBeckman采访了DNV GL的三位专家，分别是电动汽车业务全球负责人Jeremy Parkers，北欧和波罗的海能源咨询主管Erik Dugstad，以及西北欧、中东非能源市场主管Martijn Duvoort。他们将为大家分享电动汽车发展与电网运营之间的关系，主要包括智能充电的潜在收益、电动汽车集成的好处、利用大数据寻求平衡和公共交通的作用这几个关键问题。

　　未来电动汽车何去何从?Parkes引用了DNV GL的《能源转型前景展望》报告中的数据：到2032年，全球乘用交通工具有一半为电动的，现在这一比例仅占2.5%。这些都将对电网运营带来很大的挑战。因此，在他看来，我们已经处于交通运输业变革的起点，未来电动汽车将急剧增长，对电网运营产生深远的影响。

智能充电的发展趋势

　　电动化革命已经发生，而挪威正在引领这一革命。这是Dugstad所持的观点。他举例：“现在，挪威新出售的汽车中有一半是电动的，路上行驶的汽车大约10%是电动的，Oslo甚至达到了16%，Bergen则接近20%。”

　　那么，挪威的电网是如何应对这一情况的呢?Dugstad说：”我们是幸运的，因为我们有相对强大的配电网。这是由于挪威几乎所有的供暖都是用电。对于电网运营商来说，做好准备至关重要，监管者鼓励正确的行为也是如此。“这并不意味着电网就需要加强或扩展。实际上，我们更希望智能充电发挥作用。他进一步表示，在荷兰、英国和德国这些配电网络相对弱一点的国家，由于供暖主要来自天然气，智能充电带来的潜在收益更高。

图：全球不同类型和动力系统的路面交通工具数量统计(单位：百万辆)

　　注：燃油型汽车包括内燃机汽车(ICEVs)和插电式混合动力汽车(PHEVs)。

　　电动汽车包括纯电动汽车(BEVs)和燃料电池电动汽车(FCEVs)。

　　历史数据来源:OICA (2016)，IEA GEVO (2018)

对现状的改变

　　电动汽车对现有的电网运营带来了怎样的改变?Duvoort认为：“传统的电网运营模式将来自集中式发电基地(包括大型太阳能或风电场)的电力输送给终端用户。这种模式将彻底改变。随着屋顶太阳能等分布式可再生能源的兴起，电动汽车也随之发展，本地区域层面的供需必须同时平衡。电网运营将变得更加复杂。”

　　Duvoort回忆，在2010年加入DNV GL后，他的第一项工作就是帮助日产在全球实现其第一款100%电动汽车日产聆风的量产。“当时，如何处理充电问题还存在很多不确定性。配电运营商担心电动汽车充电对电网的影响。汽车制造商担心在家充电会导致安全风险，从而对电动汽车的形象产生负面影响。”现在，电动汽车已经做好了扩大规模的准备。与此同时，加热/冷却技术(如热泵)的电气化和分布式太阳能光伏发电趋势不可阻挡。这意味着电网运营将会受到冲击。“在电网协同工作上，具备不同特性的不同技术将被引入。”

　　Duvoort说，所有这一切意味着旧的、相对简单的系统将朝着更加“基于风险运作”的方向转变，这对电网运营商和市场参与者提出了更多的要求，包括他们的IT能力和人际技能。

　　“当大量车辆同时开始充电时，电动汽车可能是问题的一部分，也可能是临时电网拥堵解决方案的一部分。”电网运营的本质是要有足够的远见，可以提供适当的激励政策，以智能的方式利用现有的灵活性。”

　　虽然这对一些人来说听起来有些耸人听闻，但他表示，这么多进展同时发生是有好处的。“能源转型带来了许多变化。屋顶光伏随处可见;在荷兰，供暖正从燃气供暖转向电力供暖。因此，电动汽车也只是电网运营商需要改变工作机制的原因之一。”

电动汽车与电网融合的好处

　　对电网运营商来说，电动汽车实际上可能会帮助他们应对系统中日益增长的灵活性需求。电动汽车电池可以作为一个分布式储能单元，它们是可再生能源的最佳CP。

　　Duvoort表示，DNV GL进行了一项研究，假如电动汽车在晚上6点到早上6点之间可以停在家里，而且能在这期间充电并充满电，从而让电动汽车电池提供电力系统的灵活性，看是否可以利用V2G技术获利。结果发现，电动汽车配合电网调度的潜在收益大约为每年每辆车1000欧元。不过也存在一个问题：这些收益分散在不同供电者之中。

　　因此，负责调度的各方可以通过降低他们的调度成本，特别是频率控制储能的成本，从V2G技术中节省资金。另一方面，电力供应商可以通过投资组合优化来节省资金，例如根据当日市场价格变动优化电动汽车的充放电周期。现在的问题是，谁将带头开发新的商业模式，以获取这些潜在的利益?目前，已经有一些商业模式在探索之中。

运用大数据寻找平衡

　　如果实现不了V2G所预期的效果呢?Parkes认为，电网运营商将不得不寻找其他方式，将接入系统中的波动性可再生能源发电比例整合并提升。“例如，在电网中增加储能容量。这是完全可行的，尽管在一定程度上可能减缓能源转型。”对Dugstad来说，利用智能充电和需求响应技术开发本地灵活市场是一种途径，最好是电动汽车，但如果没有电动汽车，就不用了。在他看来，必须确保开发灵活的市场，或者最重要的是定义电网市场的各个参与者的角色，看他们如何合作。

　　未来，当引入主动系统管理(ASM)时，配电系统运营商将负责保持电网的平衡。因此，预测电动汽车市场的发展趋势对他们来说非常重要。晚上在家充电什么时候会成为常态?白天时段的办公室充电规模会变多大?路边快充系统怎么样?

　　对此，DNV GL在荷兰开发了一个名为NEMO的模型框架，通过一系列工具来预测电动汽车和其他“现代”的负荷和发电设备对电网的影响。这些模型正是由“大数据”支撑，让DNV GL能够支持输配电运营者有效规划电动汽车的使用。“在NEMO的帮助下，运营商可以确定哪里需要接入新的连接点，哪里可能需要额外充电，系统可能出现哪些限制，等等。”Parkes如此评价。使用NEMO后发现，由于电动汽车和分布式发电的出现，并没有解决电网拥堵问题的灵丹妙药。而是需要结合各种解决方案，具体问题具体分析。

公共交通的角色

　　如果说预期中的电动乘用车数量激增应该引起电网运营商的注意，那还不够。实际上，将对电网运营产生更大影响的是公共汽车和其他重型交通工具(如渡轮)的电气化。

　　Dugstad认为，公共汽车和渡轮的电气化进程比大多数人想象中要快得多。他曾经举过挪威的几个例子：Oslo的公共交通运营商Ruter正在购买200辆电动公交车，作为“去化石燃料战略”的一部分;未来几年，大约70艘电动渡轮将在挪威海湾投入使用。而且，电动公交已经具备了匹敌燃油车的成本竞争力，这就意味着公共交通运营商不需要太多刺激政策就会选择电动车。荷兰的发展情况也类似。Duvoort表示，对电网运营的影响可能比预期更具破坏性，这是因为公共交通运营商都选择自己的系统，几乎不做咨询。

　　Dugstad和Duvoort都敦促电网运营商与公共交通公司和市政当局接触，讨论公共交通系统的电气化问题。在挪威部分地区，DNV GL已经与当地的交通运营商合作，为预期的电动交通发展做规划。

电动汽车革命是否将延续下去

　　电动汽车是否会像大多数专家认为的那样取得成功?答案是肯定的。虽然大众媒体也有一些反对电动车的声音，譬如有人认为它们并不比汽油车或柴油车更环保，还有人担心电池的安全性和对环境的影响。

　　Dugstad承认，关于电池材料的来源，有人权和环境方面的考虑。然而，他认为这些问题最终是可以解决的。他建议，电池制造商可以利用DNV GL的产品MyStory。这一工具给他们提供追踪产品的社会、环境、道德等方面影响的途径，关于这些产品经验证的实证都存储在区块链平台上。

　　Duvoort也指出，电动汽车肯定和燃油车一样安全，不过他也补充道，电动汽车的风险是不同的。公共安全部门还不熟悉电动汽车。他们必须学会如何处理突发事件。

　　“最新型的电池安全性和耐用性比预期还好。”Parkes也如此评价，“如今，电池无法维持车辆寿命的风险几乎不存在。”