近期,中国清洁交通伙伴关系(CCTP)举办了第十五期沙龙研讨会,围绕适应“双碳”目标和全面电动化转型的下一代基础设施,邀请了来自14家机构的20余位专家、学者和企业代表,从能源、城市、交通协同推进交通零排放转型过程中基础设施建设、如何满足全面电动化背景下不同车型、不同应用场景充电的需求以及如何减少充电行为对电网的影响等多个热点问题进行了深入探讨。清华四川能源互联网研究院新能源汽车储能研究所首席战略官兼副所长李立理博士做先导发言,本文根据李立理博士发言整理和总结。
新能源汽车市场:短期1年看关注、中期2-3年看供给、长期3-5年看充电。加快充电侧破局是避免未来2-3年陷入充电瓶颈的关键
2021年11月新能源汽车市场渗透率为17.8%,但是新能源汽车渗透率受三方面因素影响,分别是消费者关注度、供给侧满足度和充电侧满足度。短时间内渗透率的提升主要受快变量的影响,随着时间推移,关注度、供给侧增速效应将放缓,充电侧“天花板”制约效应在2-3年后凸显,即对于新能源汽车市场,短期1年看消费者关注度、中期2-3年看供给侧满足度、长期3-5年看充电侧满足度。
对比充电不突破情景和充电突破两种情景,充电侧实现突破可以极大提高新能源汽车渗透率。
充电不突破情景:
• 渗透率增速持续放缓;
• 2025年渗透率达到31.4%;
• 出现“充电天花板”效应。
充电突破情景:
• 渗透率保持较高增速;
• 2025年渗透率41.3%;
• 实现“基础设施拉动”效应。
V1G实现“减碳”,V2G实现“负碳”,充电设施将成为新型电力系统负荷侧最主要的灵活性资源
英国的研究表明,通过V1G+V2G,可使英国充电负荷在2030年左右达峰,到2035年前实现“净削峰”效应。2020年,英国73%的灵活性都是由热力发电提供,但通过采用V1G+V2G(40%),在2050年英国整体灵活性资源中传统的热力发电会降到9%,V2G会提高到17%,与占比18%的储能达到同一体量。
我们对中国做了类似的场景分析,通过V1G+V2G(领先场景),假设2035年30%的车具有V2G的能力,那么电网的最大负荷测算有望降低约1.6亿千瓦,中国充电负荷同样可在2030年左右实现“净削峰”效应。中国车网互动和含V2G的最大负荷调节潜力到2030和2035分别可达1.2亿和4亿千瓦。
充电设施2.0时代:推动三个关键领域的变革
展望1:大功率快充
即充即走型设施导入大功率快充的趋势
• 保时捷、华为等公司均已经量产了快充技术,提供了内在驱动力和实践经验;
• 3C快充已纳入众多国内外车企新平台规划,如大众、现代、比亚迪、广汽、激励、华为、小鹏、理想等;
• 大功率快充标准已基本就绪。欧洲已经实现800V 350千瓦快充,中日合作的Chaoji标准验证测试已经基本就绪,正在推进中;
• 预计2023年左右,轻型车的3C级以上超级快充进入中高端市场,重卡快充在加州等地区实现初步验证。2025年,3C及以上快充进入主流市场,新建充电桩大部分具备3C及以上充电能力,重卡快充完成欧美多个区域验证。2025-2030年,有望基本完成快充网络升级和基本覆盖。重卡快充实现全球范围加速导入。
3C快充模式下,同等面积轻型车快充站服务能力和体验将与加油站相当
典型城市中型加油站2500平米,油罐区和营业区约520平米,配4通道8加注位、年加油量4000吨,每小时最大服务能力120辆车/小时,每小时车辆行驶里程最大补给能力6万公里。同等占地面积2500平米的充电站,考虑配电和营业占地760平,配置50个快充车位,并发数是加油站约6倍。2C时的车辆服务能力能达到加油站的80%,里程服务能力达到加油站的64%。3C时的车辆服务能力是加油站的1.2 倍,里程服务能力与加油站相当,日均利用小时达3小时可与加油站日均服务量相当。
3C快充模式下,中重型货运有望复制出租网约领域电动化成功路径
日行驶200公里的31吨货车使用3C快充,每天只需充电15分钟,每天获得油电差价收益约104元,且运营期间基本无需充电。当里程达到400公里,每天充电30分钟,油电差价收益约208元,与4小时休息20分钟的要求可较好匹配,对运营扰动有限。因此从技术和经济效益角度来说,货运电动化都是可行且具有发展潜力。
展望2:智能双向“电力到车位(ETTP)”—— 万亿级新型融合基础设施,构建新能源汽车产业的“FTTH固网WIFI”基础设施,进入充电2.0时代
首先解决电力到车位的问题,之后加入智能双向技术体系建成“交通+能源+建筑+信息融合新型基础设施”,再导入物联网和区块链信息,对扩大新能源汽车消费促进交通低碳化转型、助力新型电力系统建设促进电力低碳化转型、支撑“低碳”建筑促进建筑低碳化转型均具有重要意义。
这样的社区充电就进入充电2.0时代。目前居民用电价格由工商业和大工业两类用户进行交叉补贴,实际居民供电成本高于居民用电价格。进入充电2.0时代则可能把居民用户从高成本电力用户变成对电力系统来说高收益的电力用户,这是很重要的性质上的改变。
符合多方共赢的“帕累托改进”决定了智能双向ETTP具有良好可行性
在智能双向ETTP模式下,政府能够找到新的万亿级新型基础设施投资方向,实现节能减排和双碳目标。分布式聚合商能增加市场主体,带来新的商业模式和就业机会。车企和电池企业也能通过引入长寿命电池技术等获得竞争优势,提高电池收益率和周转率这两个最重要资产的核心指标。用户获得了新的驾驶体验。电动汽车用户、车企和电池企业、分布式资源聚合商、电力企业、政府等多主体最终可取得多方共赢。
“十四五”政策建议:分类施策,统筹推进
针对不同匹配市场和设施对象,提出加快普及型、全面提升型、试点突破型和夯实基础型四大类政策建议。
快普及型政策,主要的设施对象是居民区与单位充电桩,匹配市场是私人车辆和单位用车,“十四五”的政策重点是实现固定车位“应接尽接”和公共车位“共享高效”。
全面提升型政策,主要设施对象是轻型车辆公共快充网络,匹配市场是运营车辆和轻型商用车,以及私人和单位车辆。政策重点包括制定城乡公共快充网络规划、补足低线城市和乡镇短板和加快导入大功率快充并初步成网等。
试点突破型政策,主要设施对象是中重型商用车充电保障体系,匹配市场是中重型货车和中大型客车。政策重点是:试点城市政策、试点城市群和试点线路政策等。
夯实基础型政策,主要设施对象是智能有序充电和V2G体系,匹配市场包括私人和单位场景,也包括大功率充换电站的柔性接入等。政策重点包括强制性社区智能桩和有序充电政策法规、零售电价机制与聚合参与力电力市场交易机制、以及场站柔性并网运行激励机制等。
“十四五”关键基础设施政策工具包
大功率快充支撑政策工具包建议
• 更有约束力的政府大功率快充网络规划,尤其是高速快充网络规划,需要做好“总量动态调控”机制,与补贴挂钩,可采取“先到先得”和“补贴竞价”等机制;
• 更大力度发挥输配电价疏导机制的支持力度,可考虑借鉴加州的“电力倒桩(Make Ready)支持”;
• 引入柔性并网运行和绿电交易支持政策,设计特定时段的“低价”绿电交易机制。
智能双向“电力到车位ETTP”
• 选择城市试点,明确智能充放电桩强制法规要求,形成城市级实施方案以及跨部门协调机制;
• 完善配套建筑和电力标准体系;
• 推动形成智能双向ETTP国家级战略目标和行动方案;
• 完善电力零售价格机制和聚合交易机制,完善并网与计量体系、配套政府监管体系,实现商业场景落地。
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