根據(jù)歐盟“EUCO30”項(xiàng)目預(yù)測(cè)，2030年歐洲電動(dòng)車將達(dá)到3500萬輛，2050年達(dá)到1億9000萬輛。按照這個(gè)預(yù)測(cè)，2050年歐盟乘用車交通能源需求的34%將會(huì)是電力，增加的相關(guān)電力需求達(dá)到3560億千瓦時(shí)。大規(guī)模電動(dòng)車的應(yīng)用將增加電力需求并對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響，歐盟對(duì)此展開研究，2018年6月，部分相關(guān)成果匯集成文——《電動(dòng)車對(duì)電力系統(tǒng)和可再生能源消納的影響》（以下簡(jiǎn)稱“報(bào)告”）。研究結(jié)果表明，通過IT技術(shù)和政策措施，把所有的電動(dòng)車統(tǒng)合成一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，將能增強(qiáng)電網(wǎng)的彈性，擴(kuò)大新能源消納空間。對(duì)大力發(fā)展電動(dòng)車的中國(guó)而言，這個(gè)思路毫無疑問也是一個(gè)重要的參照。
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即刻充電消耗電力系統(tǒng)調(diào)峰容量
而智能充電提高電網(wǎng)彈性
電動(dòng)車大規(guī)模替代現(xiàn)有燃油汽車后，作為一個(gè)整體，電動(dòng)車的充電將成為影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)重要因素。這種影響意味著交通部門增加額外的電力需求。這種影響不僅僅是電力需求總量的增加，而且還包括對(duì)全天每小時(shí)的電力負(fù)荷曲線產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)發(fā)電、輸電、配電等基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高要求。
如果沒有任何政策引導(dǎo)、沒有任何管理措施規(guī)范，電動(dòng)車隨意地到站即刻充電將導(dǎo)致電力系統(tǒng)無法滿足部分其他潛在電力需求，也會(huì)額外消耗電力系統(tǒng)的調(diào)峰容量。但是，如果協(xié)調(diào)好充電過程，那么電動(dòng)車充電對(duì)電力系統(tǒng)的影響就能夠得到控制。電動(dòng)車反而能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)增加彈性，減少電力基礎(chǔ)設(shè)施的投資。與未協(xié)調(diào)的充電過程相比，智能充電也能幫助減少電力負(fù)荷波動(dòng)，最終降低電力價(jià)格。整體上看，如果采用優(yōu)化的充電策略，電力系統(tǒng)的彈性將會(huì)得到增強(qiáng)，進(jìn)而擴(kuò)大新能源的消納空間。
車網(wǎng)一體讓電能在電動(dòng)車和
電力系統(tǒng)之間雙向流動(dòng)
智能充電實(shí)施的不同階段代表著電動(dòng)車和電力系統(tǒng)一體化融合的不同層次。這些不同階段包括：常規(guī)情景、安全情景、主動(dòng)情景和智能電網(wǎng)情景階段。從常規(guī)情景到智能電網(wǎng)情景，電動(dòng)車消費(fèi)電力占電力系統(tǒng)全部電力需求的比重在不斷上升。常規(guī)情景和安全情景階段，這個(gè)比重在20%左右，主動(dòng)情景和智能電網(wǎng)情景階段，這個(gè)比重在40%左右。
在常規(guī)情景中，假定電動(dòng)車一到充電站就開始充電，越早完成充電越好。這一階段電動(dòng)車和電力系統(tǒng)的融合程度是最低的。其中不涉及任何負(fù)荷管理，也沒有激勵(lì)措施來平抑充電過程。這種情景下，電力系統(tǒng)將會(huì)受到負(fù)面影響，因此強(qiáng)化電網(wǎng)和電力系統(tǒng)勢(shì)在必行。
在安全情景中，負(fù)荷管理被引入，這對(duì)電動(dòng)車使用者充電行為模式將產(chǎn)生一些影響。帶來的好處是減少電網(wǎng)尖峰負(fù)荷，降低電網(wǎng)強(qiáng)化建設(shè)的需求等。負(fù)荷管理的具體措施可以是采用分時(shí)電價(jià)?；A(chǔ)設(shè)施之間通信暢通是這個(gè)政策實(shí)施的前提。
在主動(dòng)情景中，電動(dòng)車電力消費(fèi)占全網(wǎng)電力消費(fèi)的比重達(dá)到40%左右，負(fù)荷管理被頻繁使用。這個(gè)階段負(fù)荷管理更加復(fù)雜，電動(dòng)車服務(wù)提供商將和配電網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)度員相互溝通。相應(yīng)地，這個(gè)階段的激勵(lì)政策將更有彈性以適應(yīng)不同負(fù)荷管理措施下變化的充電行為模式。比如，在電力市場(chǎng)價(jià)格最低時(shí)充電或者在尖峰負(fù)荷時(shí)限制充電等。而只有引入實(shí)時(shí)電價(jià)政策，在市場(chǎng)價(jià)格最低時(shí)充電才有可能實(shí)現(xiàn)。
在智能電網(wǎng)情景中，電動(dòng)車和電網(wǎng)的融合程度是最高的。這個(gè)階段最醒目的變化是能量在電動(dòng)車和電網(wǎng)之間雙向流動(dòng)。雙向流動(dòng)使得電動(dòng)車能夠把蓄電池中的電注入到電網(wǎng)中，這被稱作“Vehicle-to-Grid（V2G）”。電動(dòng)車向電網(wǎng)提供服務(wù)成為了可能，一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性的市場(chǎng)也就形成了。這種深度融合提高了電網(wǎng)的彈性，甚至能讓電力系統(tǒng)更好地消納可再生能源而不需要額外的電力系統(tǒng)和電網(wǎng)建設(shè)。
實(shí)時(shí)電價(jià)充電可削減調(diào)峰容量
電動(dòng)車主也節(jié)省電費(fèi)
電動(dòng)車充電模式可分為四種：即刻充電模式（Immediatescenario,Imm）、分時(shí)電價(jià)充電模式（Time-of-use,ToU）、實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式（RealtimePrice,RTP）和混合充電模式（Mix）。即刻充電模式也就是電動(dòng)車什么時(shí)候到什么時(shí)候充電的模式，是一種隨意行為模式。分時(shí)電價(jià)充電模式和實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式則運(yùn)用了電價(jià)激勵(lì)措施改變了人們的充電行為。分時(shí)電價(jià)充電模式將引導(dǎo)人們按照靜態(tài)的固定價(jià)格表在時(shí)間允許范圍內(nèi)最低電價(jià)時(shí)充電。實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式將按照隨每小時(shí)不停變化的實(shí)時(shí)電價(jià)引導(dǎo)人們?cè)跁r(shí)間允許范圍內(nèi)最低電價(jià)時(shí)充電。在實(shí)際運(yùn)行過程中，考慮到電動(dòng)車必須在到達(dá)充電樁和離開充電樁之間充電，分時(shí)電價(jià)充電模式和實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式下，仍然會(huì)有即刻充電的存在。
在實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式的基礎(chǔ)上，如果電動(dòng)車服從電網(wǎng)調(diào)度，限制最大同時(shí)在線充電容量，則形成遵從電網(wǎng)模式（Gridcompliant,GC）；如果電動(dòng)車能夠向電網(wǎng)注入電能，就會(huì)形成車網(wǎng)一體模式（VehicletoGrid,V2G）。
研究表明，2030年，電動(dòng)車在即刻充電模式下將因?yàn)樵诟呤Ｓ嘭?fù)荷時(shí)期充電導(dǎo)致尖峰負(fù)荷增加。如果沒有充足的電力供應(yīng)，負(fù)荷損失將不可避免。采用分時(shí)電價(jià)充電模式，激勵(lì)人們?cè)诘碗妰r(jià)時(shí)段充電，將避免增加額外的高峰負(fù)荷（包括日高峰和晚高峰負(fù)荷），進(jìn)而顯著地減少未滿足的潛在電力需求（expectedenergynotserved）。同時(shí)，相比于即刻充電模式，分時(shí)電價(jià)充電模式也減少了對(duì)調(diào)峰容量的消耗，這會(huì)降低電力系統(tǒng)供電的邊際成本。采用實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式可以進(jìn)一步削減調(diào)峰容量，并充分利用基荷容量。當(dāng)然，電動(dòng)車使用者也會(huì)從中受益，節(jié)省電費(fèi)。
車網(wǎng)一體化系統(tǒng)融合
亟需匯集眾多消費(fèi)者的中間商
毫無疑問，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，電動(dòng)車必須和電力系統(tǒng)融合，其益處是顯而易見的。但是，采用哪種對(duì)電力系統(tǒng)友好而成本較低的方法去融合是值得進(jìn)一步討論的。從歐盟的經(jīng)驗(yàn)看，導(dǎo)入隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)電價(jià)體系，比如分時(shí)電價(jià)或者實(shí)時(shí)電價(jià)，能在電動(dòng)車保有規(guī)模不斷擴(kuò)大的將來很好地避免未協(xié)調(diào)的充電行為對(duì)電網(wǎng)帶來的沖擊。此外，車網(wǎng)一體化（V2G）思路也值得我們借鑒。電動(dòng)車智能充電不僅可以作為一種和電力系統(tǒng)融合的方式，也可以把電動(dòng)車中安裝的電池作為電力系統(tǒng)重要的儲(chǔ)能系統(tǒng)來增加電力系統(tǒng)彈性。
分時(shí)電價(jià)充電模式或者實(shí)時(shí)電價(jià)充電模式需要通信和數(shù)據(jù)流在終端消費(fèi)者和服務(wù)提供商或者中間商以及電網(wǎng)調(diào)度中心之間無障礙傳輸。采用最新計(jì)量產(chǎn)品和信息科技就顯得尤為重要。這就要求我們?cè)诎l(fā)展電動(dòng)車時(shí)，也要把相關(guān)配套設(shè)備及設(shè)施的研發(fā)建設(shè)提上議事日程。
要想打通車網(wǎng)之間的通道，發(fā)展車網(wǎng)一體化（V2G）不僅需要高級(jí)通信技術(shù)和管理解決方案，而且需要讓電動(dòng)車所有者或中間商能夠進(jìn)入各自對(duì)應(yīng)的市場(chǎng)，并接入系統(tǒng)服務(wù)。因此，能匯集眾多終端消費(fèi)者的中間商需要被引入交易系統(tǒng)中，為稀缺的電力系統(tǒng)彈性建立有效的稀缺資源價(jià)格體系也迫在眉睫。