電動(dòng)汽車發(fā)展速度迅猛未來(lái)可期

中國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展速度還是非常快的。今年年初國(guó)際可再生能源署對(duì)電動(dòng)汽車、可再生能源的發(fā)展有一個(gè)國(guó)別之間差異的統(tǒng)計(jì)。中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)銷量目前處于領(lǐng)先的位置，去年乘用車來(lái)講中國(guó)的銷售達(dá)到35萬(wàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第二位美國(guó)的。

中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)也對(duì)所有電動(dòng)汽車的產(chǎn)銷量都有了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，到2016年中國(guó)全部電動(dòng)汽車的產(chǎn)銷量已經(jīng)超過(guò)了50萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)占比較大的比例，跟其他國(guó)家有一些差異。今年上半年來(lái)講，中國(guó)電動(dòng)汽車整個(gè)銷量大約20萬(wàn)輛左右，增速還是呈現(xiàn)比較放緩的趨勢(shì)。充電基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)看，如果按80%的車和私人樁的比例來(lái)測(cè)算，大約接近100萬(wàn)個(gè)家用充電樁，公用充電樁剛剛主持人介紹到差不多有16萬(wàn)、17萬(wàn)左右，可以說(shuō)無(wú)論車還是充電基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)講，中國(guó)的發(fā)展還是非常迅速的。

就未來(lái)來(lái)看，我們也有很多研究機(jī)構(gòu)對(duì)未來(lái)的電動(dòng)汽車充電，包括車輛本身未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)有一些判斷、一些預(yù)測(cè)。比如說(shuō)澎博新能源財(cái)經(jīng)，包括美國(guó)的一些實(shí)驗(yàn)室，都對(duì)電動(dòng)汽車在內(nèi)的各類電動(dòng)汽車的數(shù)量、市場(chǎng)占比都有一些預(yù)測(cè)。

就這張圖來(lái)看，彭博新能源和阿貢能源實(shí)驗(yàn)室他們看好的還是電動(dòng)汽車技術(shù)，右邊這張圖里面，美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室更加看好的還是插電式混合動(dòng)力汽車和燃料混合動(dòng)力汽車。

下面這張圖是國(guó)際能源署的預(yù)測(cè)，三種情形預(yù)測(cè)2030年全球汽車保有量，中間這張圖預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車總量達(dá)到1億輛，這樣的預(yù)測(cè)跟中國(guó)目前國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)包括政府部門的判斷來(lái)講，這種預(yù)測(cè)就可能是偏保守的預(yù)測(cè)了。

電動(dòng)汽車發(fā)展對(duì)于電網(wǎng)的價(jià)值

電動(dòng)汽車大規(guī)模發(fā)展之后，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)怎樣的價(jià)值？我們認(rèn)為其核心價(jià)值提升電力系統(tǒng)的靈活性。

在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)模型的方式，電動(dòng)汽車在其中其實(shí)起到兩種方面的角色，一方面，可以作為一種負(fù)荷側(cè)新生的用電需求。電動(dòng)汽車是一種靈活的用電負(fù)荷，他的充電時(shí)間是可以隨著我們系統(tǒng)的需求來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的，因此它是可以來(lái)提升系統(tǒng)的靈活性。另一方面，電動(dòng)汽車也是分布式的儲(chǔ)能資源，很可能成為新生的替代傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)的一種新的儲(chǔ)能方式。

從這兩個(gè)角度來(lái)講，電動(dòng)汽車是有很大的潛力來(lái)提升整個(gè)電力系統(tǒng)的靈活性。最終，系統(tǒng)靈活性一旦提升之后，發(fā)電側(cè)就會(huì)有更多的清潔能源的消納能力，電動(dòng)汽車的用電就有風(fēng)能、太陽(yáng)能等波動(dòng)的能源。中國(guó)目前大規(guī)模發(fā)展汽車仍然存在環(huán)境方面爭(zhēng)議的。

四大因素影響電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)

電動(dòng)車與電力系統(tǒng)的互動(dòng)的方式主要包括四類影響因素，包括規(guī)模即電動(dòng)汽車本身的數(shù)量規(guī)模、動(dòng)力電池技術(shù)（主要體現(xiàn)在進(jìn)步之后也會(huì)直接影響到儲(chǔ)能的能力）、還有不同電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)的模式（包括充放電、有序充電，或者退役電池做儲(chǔ)能的方式）以及最后一種就是布局（因?yàn)殡妱?dòng)汽車不同的電力分布也會(huì)影響到它與系統(tǒng)互動(dòng)的效果。）

首先是車輛數(shù)的情況。我們這里采用的一個(gè)總量的數(shù)據(jù)是中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)做的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展路線圖》，他預(yù)測(cè)2030年全國(guó)電動(dòng)汽車總的保有量達(dá)到8千萬(wàn)輛以上，我們就此對(duì)這個(gè)總量進(jìn)行了拆分，左邊這張表里面不同的車型后面的百分比就是我們認(rèn)為它到2030年之后電動(dòng)汽車技術(shù)在這類車型中的滲透率情況。右邊這張圖是我們對(duì)2030年之前各類電動(dòng)汽車車型數(shù)量規(guī)模的預(yù)測(cè)，到2030年仍然是電動(dòng)乘用車的保有量是明顯占據(jù)絕對(duì)的主體。

我們也對(duì)2030年電動(dòng)汽車儲(chǔ)能規(guī)模進(jìn)行了判斷，如果我們直接以功率來(lái)衡量?jī)?chǔ)能的能力，我們認(rèn)為8千萬(wàn)輛電動(dòng)汽車所能帶來(lái)的理論的儲(chǔ)能規(guī)模大約就是7.3億千瓦，就是說(shuō)電動(dòng)汽車的裝機(jī)規(guī)模功率來(lái)講可以起到非常好的對(duì)大規(guī)模新能源消納的促進(jìn)作用。另外7.3億千瓦，到去年為止全國(guó)的抽水蓄能裝機(jī)大概2500萬(wàn)千瓦左右，就是說(shuō)電動(dòng)汽車的數(shù)量規(guī)模差不多就是目前全國(guó)抽水蓄能規(guī)模的接近30倍。

從電量角度來(lái)講，我們?nèi)匀皇且?030年20億千瓦的風(fēng)電光伏的裝機(jī)來(lái)看，它日均發(fā)電量大約就是接近100億千瓦時(shí)，我們假設(shè)把所有的這部分電存到電動(dòng)汽車8千萬(wàn)輛里面，電動(dòng)汽車所帶來(lái)的理論的觸電能力大約就是55億千瓦時(shí)，從這點(diǎn)對(duì)比來(lái)看，電動(dòng)汽車是非常合適來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)因?yàn)樾履茉唇槿胱兇笠院笏a(chǎn)能的日內(nèi)小時(shí)級(jí)的調(diào)峰的需求。

第二，動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步。國(guó)內(nèi)外很多的研究機(jī)構(gòu)對(duì)此有很多的判斷。技術(shù)路線大致是相似的，動(dòng)力電池的技術(shù)仍然是采用鋰電池技術(shù)，從目前的三元材料的鋰電池逐步過(guò)渡到到高碳材料等等。包括鋰硫、鋰空氣都是這樣的情況，這是各個(gè)研究機(jī)構(gòu)總的判斷的總結(jié)。

第三，電動(dòng)汽車與電網(wǎng)模式及互動(dòng)的效果。這是一個(gè)宏觀的總體的分析，實(shí)際的互動(dòng)效果還取決于電動(dòng)汽車本身用戶是否能夠跟隨電網(wǎng)的調(diào)度指令以及是否有這個(gè)積極性響應(yīng)，因此我們具體分析中還是針對(duì)一個(gè)案例，就是京津塘案例做了一個(gè)具體的案例分析，包括三種電動(dòng)汽車的互動(dòng)模式，有序充電，單純的一種充電的引導(dǎo)的方式，改變它的充電時(shí)間。第二類，電池的梯次利用，退役之后電池還是存在很大的儲(chǔ)能效果，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)充電和放電雙向的調(diào)節(jié)能力。最后就是V2G，實(shí)際上是有序充電和電池梯次利用的結(jié)合，比如它的充電需求和放電的量實(shí)際上之差就是車輛滿足道路出行用能的需求。結(jié)合這三方面的協(xié)同分析之后，我們還是采用了電動(dòng)汽車這樣的互動(dòng)模型，REEV模型，來(lái)看互動(dòng)效果。

以下就是針對(duì)這個(gè)案例，京津塘地區(qū)2030年的一些假設(shè)，包括各類機(jī)組的占比容量的情況，它的一些技術(shù)參數(shù)等。我們直接看一下結(jié)果（下圖），這里對(duì)比的是兩種情況，左邊是電動(dòng)汽車無(wú)序充電，右邊是有序充電的情況。在無(wú)序充電下，凌晨和午間都會(huì)有非常明顯的棄風(fēng)和棄光的壓力，電動(dòng)汽車起到的作用就是將搬來(lái)的充電負(fù)荷高峰傍晚時(shí)段，挪到了凌晨時(shí)段，起到了削峰填谷的作用。這樣轉(zhuǎn)移之后直接帶來(lái)一個(gè)效果，系統(tǒng)原始負(fù)荷的高峰傍晚時(shí)段的高峰得到削減，使得火電處理得到明顯下降，由于火電有最低處理的限制，一旦高峰時(shí)段處理下降之后，全天時(shí)段都會(huì)有下降，從而給凌晨和午間留下了更多的發(fā)電空間，就減少了棄風(fēng)和棄光。

這張圖是我們對(duì)不同充電基礎(chǔ)設(shè)施情景下對(duì)電動(dòng)汽車系統(tǒng)價(jià)值的分析，左邊這張圖是以有序充電來(lái)看，電動(dòng)汽車減少棄風(fēng)棄光的效果，藍(lán)色和紅色部分分別是棄風(fēng)棄光一天之內(nèi)波動(dòng)的情況，電動(dòng)汽車采取有序充電之后，就把更多的傍晚時(shí)間充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到了凌晨，更多的幫助和消納凌晨時(shí)段可能棄掉的峰電。右邊這張圖釋放了白天充電的時(shí)間，因?yàn)樽筮呥@這張圖并沒(méi)有對(duì)白天公共地點(diǎn)的充電沒(méi)有設(shè)置很大的空間，右邊這張圖假設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施不受限制，用戶可以自由在白天不同的充電基礎(chǔ)設(shè)施選擇他的充電地點(diǎn)之后，右邊這張圖可以更明顯的看到，在左邊這張圖基礎(chǔ)上有更多的傍晚時(shí)段的充電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到了日間時(shí)段，就是說(shuō)幫助消納了白天午間時(shí)段太陽(yáng)能發(fā)電的效果。

電動(dòng)汽車對(duì)于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值

剛才說(shuō)的就是電動(dòng)汽車與電網(wǎng)的互動(dòng)潛力，下面來(lái)分析對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值到底有多大，其實(shí)電動(dòng)汽車可以為整個(gè)系統(tǒng)發(fā)輸配各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生不同的價(jià)值。

經(jīng)濟(jì)性分析過(guò)程中比較重要的因素就是電池成本的判斷，這邊實(shí)際上也有很多的研究機(jī)構(gòu)對(duì)以往的鋰電池的成本下降的速度，以及未來(lái)進(jìn)一步成本下降的空間進(jìn)行了一些預(yù)測(cè)，但我們最后還是選擇了國(guó)內(nèi)的也是“節(jié)能與新能源汽車路線圖”里邊的判斷，到2030年動(dòng)力電池的系統(tǒng)成本每千瓦時(shí)要降低到9000億元，我們對(duì)退役電池也是有樂(lè)觀的估計(jì)，到2030年成本是新購(gòu)買電池的一半，V2G的成本相對(duì)高一些，有序充電來(lái)講沒(méi)有一個(gè)充放電對(duì)電池壽命的著孫，因此它的成本相對(duì)是比較低的。

結(jié)合剛才的假設(shè)之后我們得到了各類技術(shù)的成本效率分析的結(jié)果，我們這里一般是四類技術(shù)，左邊是有序充電，右邊是電池，這個(gè)是V2G，我們衡量的標(biāo)準(zhǔn)是每千瓦時(shí)資源每年給系統(tǒng)帶來(lái)的綜合價(jià)值。

橫向?qū)Ρ葋?lái)講，顯然是電池價(jià)值更高，主要的原因，鋰電池放到車體內(nèi)充放電自由度都會(huì)下降，這個(gè)價(jià)值就會(huì)有所降低。數(shù)量級(jí)來(lái)講，各類技術(shù)每年產(chǎn)生的價(jià)值是80—350元的水平，差距還是很大的，價(jià)值結(jié)構(gòu)來(lái)講，各類技術(shù)的結(jié)構(gòu)也是比較相似的，基本上容量?jī)r(jià)值高于能量?jī)r(jià)值，能量?jī)r(jià)值主要是減少發(fā)電和輸配電基礎(chǔ)設(shè)施的成本，容量?jī)r(jià)值包括減少火電機(jī)組的能量包括減少風(fēng)電棄電的價(jià)值。成本來(lái)講，有序充電成本非常低，大約10元/年，其他電池來(lái)講可以達(dá)到120元/年的成本。

現(xiàn)在問(wèn)題是，我們每類技術(shù)的成本和價(jià)值的差異都很大，所以我們很難直接的來(lái)對(duì)比哪類基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)性最好，所以我們直觀的采用了一個(gè)價(jià)值成本比的方式，就是說(shuō)如果要用價(jià)值成本比更高性價(jià)比就比較高，從上邊這張圖可以看到，有序充電雖然價(jià)值規(guī)模比較小，由于成本非常低，所以綜合來(lái)看經(jīng)濟(jì)性還是非常好的。

但是我們?cè)谧钭筮呥@個(gè)部分，這四個(gè)柱狀圖里邊，我們包括了電動(dòng)汽車也好、儲(chǔ)能也好，各類價(jià)值的總和，實(shí)際上我們知道，其實(shí)對(duì)比容量?jī)r(jià)值、能量?jī)r(jià)值的時(shí)候，容量?jī)r(jià)值是存在不確定性的，特別是中國(guó)目前是存在發(fā)電容量供大與求這樣的局面，所以到2030年之前是否還是這樣的情況存在一定的不確定性，因此我們?cè)谧钣疫呥@個(gè)圖里邊也是對(duì)單純的發(fā)電能量?jī)r(jià)值進(jìn)行對(duì)比，如果我們完全不考慮容量?jī)r(jià)值之后，單純考慮發(fā)電側(cè)，就是新能源發(fā)電廠和火電廠它的這部分獲取的價(jià)值之后，電動(dòng)汽車的價(jià)值，有序充電還是比較高的水平，其他的各類技術(shù)經(jīng)濟(jì)性就非常低了，是低于1的。

我們新能源發(fā)展的速度比較低，以及新能源發(fā)展速度比較高之后，電動(dòng)汽車所產(chǎn)生的價(jià)值差異。當(dāng)然新能源如果占比比較低的話，系統(tǒng)的容量?jī)r(jià)值的規(guī)律還是比較規(guī)律的，基本上冬季和夏季夜間的情況，我們主要看到的是像傳統(tǒng)的需求響應(yīng)資源應(yīng)用價(jià)值可能更低一些，因?yàn)楦嗟倪€是幫助應(yīng)對(duì)每天規(guī)律出現(xiàn)的一些容量不足或者削峰填谷的場(chǎng)景，右邊是出內(nèi)或者長(zhǎng)時(shí)間并網(wǎng)的資源，應(yīng)用價(jià)值更高一些。

電動(dòng)汽車充電電價(jià)應(yīng)引進(jìn)更多分時(shí)電價(jià)

這張圖就是各個(gè)利益相關(guān)方買單關(guān)系的梳理，包括用戶、可再生能源發(fā)電商、火電發(fā)電商、電網(wǎng)公司等等，電動(dòng)汽車所產(chǎn)生的價(jià)值，分別可以通過(guò)減少棄風(fēng)棄光來(lái)減少火電廠發(fā)電的燃料消耗，包括減少電網(wǎng)公司線損等等，分別被不同的利益主體獲取。

在這樣一個(gè)利益分配的過(guò)程中，我們認(rèn)為實(shí)際上充電價(jià)格是一個(gè)非常重要的因素，因?yàn)橹苯記Q定了電動(dòng)汽車的價(jià)值在不同利益主體之間的分配，因此我們也看了國(guó)外的一些案例，比如說(shuō)在美國(guó)，美國(guó)的圣地亞哥和波特蘭都對(duì)電動(dòng)汽車這邊專門的充電價(jià)格的政策。

在國(guó)內(nèi)目前政府是鼓勵(lì)電動(dòng)汽車執(zhí)行分時(shí)電價(jià)、峰谷電價(jià)的，實(shí)際操作過(guò)程中可能更多的電動(dòng)汽車還是采用電一價(jià)格的操作模式，我們認(rèn)為還是應(yīng)該進(jìn)一步的落實(shí)分時(shí)電價(jià)的政策，畢竟相比于其他的一些用電用戶來(lái)講，電動(dòng)汽車不論從軟件、硬件來(lái)講完全可以實(shí)現(xiàn)分時(shí)電價(jià)的劑量。

我們應(yīng)該適時(shí)考慮引入一些更多時(shí)段的分時(shí)電價(jià)的政策。一方面，新能源接入規(guī)模越來(lái)越大，系統(tǒng)的波動(dòng)也會(huì)越來(lái)越頻繁，因此波時(shí)段的分時(shí)電價(jià)，能夠反映不同時(shí)段的價(jià)值情況，另外一方面，對(duì)于電動(dòng)汽車也好、對(duì)于電池也好，更多時(shí)段價(jià)格的曲線能夠幫助這些技術(shù)能夠更多的充放電服務(wù)實(shí)現(xiàn)套利，降低他們比較高的投資成本的障礙。最后一個(gè)就是放電價(jià)格，目前來(lái)講放電可能還是存在電池的成本以及配電側(cè)的升級(jí)以及像一些體制機(jī)制的問(wèn)題，實(shí)際上我們認(rèn)為隨著電動(dòng)汽車的數(shù)量不斷的擴(kuò)大，特別是電池成本的下降空間還是非常大的，我們認(rèn)為放電價(jià)格的政策也應(yīng)該適時(shí)的考慮?？紤]到電動(dòng)汽車是分散式的、分布式的資源，而且并網(wǎng)點(diǎn)往往電壓等級(jí)也是比較低的，反向輸電的過(guò)程也不涉及到不同臺(tái)區(qū)之間電力的傳輸，因此我們考慮是否可以直接采用分時(shí)用電價(jià)格，來(lái)執(zhí)行他的放電價(jià)格。

最后，未來(lái)如果我們形成了競(jìng)爭(zhēng)性的電力市場(chǎng)，可能充放電服務(wù)商就會(huì)起到非常重要的角色，來(lái)幫助聯(lián)系電動(dòng)汽車，分散電動(dòng)汽車用戶充電行為，當(dāng)然也可以與新能源發(fā)電廠簽訂一些雙邊的合同，直接使得波動(dòng)的可再生能源與靈活的電力負(fù)荷進(jìn)行銜接。

最后是一個(gè)結(jié)論的總結(jié)，我們認(rèn)為8千萬(wàn)輛電動(dòng)汽車到2030年能帶來(lái)的理論儲(chǔ)能規(guī)模是7億千瓦和55億千瓦時(shí)，是完全能夠?qū)崿F(xiàn)新能源規(guī)模提升以后系統(tǒng)所需的日內(nèi)調(diào)峰的需求，我們的案例里面是800萬(wàn)輛電動(dòng)汽車在京津塘地區(qū)每年能產(chǎn)生的能量?jī)r(jià)值，單純考慮能量?jī)r(jià)值大約就是57—170億元，當(dāng)然不同技術(shù)價(jià)值是有所差異的，進(jìn)一步考慮成本之后電池成本是比較高的，綜合考慮成本之后有序充電目前還是性價(jià)比最高的一種技術(shù)選擇。最后我們認(rèn)為充放電價(jià)格設(shè)計(jì)是非常重要的因素，不同的利益相關(guān)方之間的價(jià)值歸屬。

不同時(shí)期電動(dòng)汽車?yán)碚摰膬?chǔ)能潛力，到2030年儲(chǔ)能規(guī)模是非常巨大的，730GW和5500GW時(shí)，要實(shí)現(xiàn)這樣的理論潛力，不同車型有不同的與電網(wǎng)互動(dòng)的戰(zhàn)略選擇，當(dāng)然要想促進(jìn)這樣一個(gè)互動(dòng)依舊需要一些政策上的支持。