担心电动汽车会让全球能源系统供需失衡纯属杞人忧天?

2019-02-11 13:24:46 来源:互联网
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因地制宜修改负荷曲线的方法

电动汽车的发展有可能很快就遇到新的瓶颈了么?

 

随着交通工具电气化的加速,能源供应商和分销商要意识到电动汽车对于电力需求的潜在影响力(图1)。好消息是:分析师认为直到本世纪中叶电气化交通工具的计划增长量不会推动电网负荷需求的整体增长,从而限制了这期间对于新增装机容量的需求。

 

电动汽车对全球能源系统的潜在影响

 

以德国的数据为例,2030年之前,电动汽车的增长似乎不会导致负荷需求的大幅增加。事实上,负荷只增加了1%,需要新增5GW的发电装机容量。这一数字将在2050年增加4%,需要额外20GW的装机容量。几乎所有这些新增的装机都涉及可再生能源,包括风电和光伏,以及天然气发电机组。

 

重塑电力负荷曲线

尽管电动汽车销量的增加不太可能引起负荷需求的显著增加,却的确有可能重塑电力负荷曲线。最显著的影响就是晚间峰荷的增长,比如人们在完成一天的工作之后回家,给他们的电动汽车充电。然而,在系统层面上,这种行为最多只造成百分之几的影响。再用德国举个例子,我们预计其负荷峰值会在2030年上涨约1%,2050年上涨5%,系统基本可以消纳这样规模的增长。

 

然而,地区层面负荷曲线的变化却会受到挑战,因为不同地区电动汽车的增速是有差异的的,有些情况下差距更甚。麦肯锡咨询公司公司的空间分析师对于地区电动汽车渗透率的预测表明,郊区很有可能成为早期电动汽车发展的热点地区。因此,尽管当前国家范围内电动汽车的渗透水平还比较低,依然存在部分地区拥有可观的电动汽车保有量(图2)。

 

电动汽车对全球能源系统的潜在影响

 

这些住宅热点和其他如公共电动汽车快速充电站和商业停车场等电动汽车集中充电区域将出现地区峰荷的显著增长。为了预测住宅区负荷曲线的变化,本公司运用了蒙特卡洛法进行分析。对于一个拥有150个家庭且地区电动汽车渗透率为25%的典型住宅馈线,分析结果预测峰值负荷大约会上升30%(图3)。

 

电动汽车对全球能源系统的潜在影响

 

尽管住宅区峰值负荷的上涨十分明显,却没有想象的那么夸张。这是因为尽管一辆电动汽车很容易就能把单个家庭的峰荷加倍,多个家庭(有的家庭有电动汽车,有的没有)的负荷整合起来则减少了变电站峰值负荷的相对增加。图3在假设没有延时或者“智能”(即集中控制的)充电的情况下阐释了一典型变电站电动汽车负荷的峰值和平均值。

 

除了峰值负荷的增长,公共快速充电站的负荷具有波动性和冲激性,也需要额外的系统容量进行平抑。我们通过模拟快速充电站的负荷曲线更细致地研究了这种情况(图4)。在这种情况下,一个单一快速充电站可能很快就超过了典型馈线变压器的最大容量。

 

电动汽车对全球能源系统的潜在影响

 

来自电动汽车充电功率需求的变电站峰荷增长会最终不可控地超过配电变压器最大容量,需要增容。把麦肯锡咨询公司地理学家对于每个地区电动汽车渗透率的分布和当前变压器的使用数据结合起来可以发现,国家层面电动汽车分布需要的基建费用服从S曲线。换句话说,尽管低电动汽车渗透率下扩容需要的投资很少,随着电动汽车的快速增加,该投资将迅速增加,最终在高渗透率水平下达到饱和。在未经修正的情况下,我们预计对于每一辆电动汽车,累计电网投资可能达到数百欧元。

 

 
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