就目前而言，電動汽車充電無疑會對電網負荷造成強烈沖擊。而有序調節(jié)電動汽車充電負荷，則可以將這種沖擊化腐朽為神奇，提高電力系統(tǒng)的靈活性。
近日，自然資源保護協(xié)會(NRDC)與國家發(fā)改委能源研究所、國家可再生能源中心聯(lián)合發(fā)布了《電動汽車在上海市電力系統(tǒng)中的應用潛力研究》(以下簡稱《研究》)?！堆芯俊分赋?，一方面，電動汽車的普及對電網系統(tǒng)容量及安全穩(wěn)定運行提出更高要求;另一方面，若采取有序管理或雙向互動方式，電動汽車也可被視為系統(tǒng)需求響應乃至分布式儲能資源。
“大規(guī)模電動汽車的接入不僅可以降低新建電力基礎設施規(guī)模，還可帶來調峰、輔助服務等多種系統(tǒng)應用價值。相比傳統(tǒng)需求側調節(jié)資源，電動汽車具有較強的充放電調節(jié)能力，特別當電動汽車技術得到普及時，電動汽車可能成為系統(tǒng)最重要的調節(jié)資源之一?！眹野l(fā)改委能源研究所副研究員劉堅說。
問題：充電負荷對電網構成挑戰(zhàn)
目前，在電動汽車和充電基礎設施快速發(fā)展的同時，不斷上漲的充電負荷也對城市電網構成了負擔。
“大規(guī)模電動汽車充電將對現(xiàn)有配電網帶來明顯影響，若不對充電負荷采取干預措施，勢必增加發(fā)電及輸配電基礎設施投資。在配電網方面，電動汽車充電將帶來加速變壓器損耗、提高線損、引發(fā)配電網線路擁堵等問題，導致系統(tǒng)可靠性下降?！弊匀毁Y源保護協(xié)會(NRDC)研究員金亨美告訴記者。
此外，配電變壓器過載也成為了電動汽車規(guī)?；\行的主要限制因素之一。電動汽車接入造成的負荷變化可能引發(fā)分時段局部配電變壓器過載，導致變壓器內溫度升高，從而導致變壓器油劣化變質、變壓器內絕緣材料加速老化，從而縮短變壓器的壽命。據劉堅介紹，通過對27個居民小區(qū)和21座商業(yè)辦公樓宇進行分析發(fā)現(xiàn)，在交流慢速充電模式下，當電動汽車保有量占總車輛比重低于20%時，絕大多數(shù)居民小區(qū)和商業(yè)樓宇無需對10千伏配網進行改造。
對于直流快速充電而言，若電動汽車保有量占比達到20%，則有21個居民小區(qū)需要進行配電變壓器改造，1個居民小區(qū)需要同時進行10千伏線路改造;12個商業(yè)樓宇需要進行配電變壓器改造，5個商業(yè)樓宇需要同時進行10千伏線路改造。
此外，由于電動汽車充電機內含整流裝置，而整流裝置作為非線性負載，會對電網產生諧波污染?！奥俪潆姌冻潆姽β氏鄬^小，其影響主要集中在變壓器及線路容量方面，對配電網的諧波沖擊有限，但大型充電站因單點大容量并網所導致的諧波污染不容忽視?！苯鸷嗝姥a充說。
解決：對電網具有多重價值
大規(guī)模電動汽車充電對電網帶來的影響顯而易見，但解決的辦法也已清晰。
《研究》指出，電動汽車可通過需求響應的方式動態(tài)調節(jié)其充電功率，以實現(xiàn)其在電力系統(tǒng)中的多重應用價值。
“通過優(yōu)化充電策略，電動汽車的普及不僅不會對電網運行帶來明顯沖擊，反而可以成為高質量的系統(tǒng)調節(jié)資源。同時，車載電池也可作為儲能設備用于需求響應。在美國已有多種需求響應或電力市場機制有助于激勵電動汽車實現(xiàn)降低系統(tǒng)運行成本、延緩輸配電設施升級、減少線路擁堵及提供輔助服務等應用價值?！眲哉f。
除此之外，《研究》還進一步指出，電動汽車有序充電還將起到降低網損、緩解輸電擁堵、提高供電質量和供電可靠性等作用。
案例：分時電價比拉大至6:1后，上海參與需求響應的用戶比例將提升至90%
眾所周知，電動汽車有助于改善城市空氣質量，并提升國家能源安全，因此近年來受到了國家與地方的扶持。在此背景下，上海市電動汽車規(guī)模進入了高速發(fā)展階段。
2015年，上海市新增電動汽車46507輛，比上年增長3倍以上。根據《上海市電動汽車充電基礎設施專項規(guī)劃(2016~2020)》，到2017年上海市電動汽車總數(shù)將達到13.1萬輛，其中電動私家車85000輛，電動公務車24000輛，電動公交車4700輛;到2020年上海市電動汽車總量將達到26.3萬輛，其中電動私家車172000輛，電動公務車49000輛，電動公交車8000輛。
電動汽車快速發(fā)展，對充電基礎設施的建設提出要求。截至2015年底，上海已建各種充電樁共計2.17萬個，其中住宅建設的私人充電樁超過1.65萬個，機關、企事業(yè)單位專用充電樁約0.32萬個，公交、物流專用樁約0.08萬個，社會公用充電樁約0.12萬個。
雖然發(fā)展迅速，但目前的充電基礎設施遠不能夠滿足電動汽車的需求。《上海市電動汽車充電基礎設施專項規(guī)劃(2016~2020)》提出，至2020年，全市新能源車輛充電樁規(guī)模至少達到21.1萬個。
《研究》預測，到2030年，上海市將基本建成支持有序充電的軟硬件環(huán)境。當峰谷電價之比較低(2:1)時，電動汽車需求響應參與率達75%;當分時電價比進一步拉大至6:1后，參與需求響應的用戶比例提升至90%。
“開展有序充電還將帶動上海市智能充電設施、智能配電網等一系列能源互聯(lián)網相關產業(yè)發(fā)展，從而進一步加快當?shù)卣?、電機、電池及充電設施裝備制造等相關產業(yè)投資及產值增速?！苯鸷嗝勒f。
未來：雙向互動技術關乎成敗
未來，隨著電動汽車與電網雙向互動技術標準的完善，電動汽車可作為一種分散式儲能設施參與電力系統(tǒng)運行。近兩年，能夠實現(xiàn)雙向互動的V2G技術引起業(yè)界關注。
記者了解到，與一般需求響應不同，電動汽車的V2G是一種車輛與電網之間的雙向電力互動。目前國內市場上也已出現(xiàn)了具備自放電功能的電動汽車車型，可以實現(xiàn)車與車之間、車與其他負荷之間、車與電網之間的電流雙向傳輸。
“電動汽車V2G參與系統(tǒng)調節(jié)，具有調峰響應速度快、調峰綜合效率高、調峰過程網損小、初始投資成本低等優(yōu)勢。具備雙向功率調節(jié)功能的電動汽車充放電轉換可在毫秒內完成，而傳統(tǒng)調峰由于考慮到機械原件的壽命，運行狀態(tài)的切換時間較長。動力電池的充放電效率(85%~95%)比一般抽水能電站(75%)運行的平均綜合能效更高?！眲越榻B說。
雖然電動汽車V2G技術具有一系列優(yōu)勢，但就目前而言其商業(yè)化推廣也存在許多障礙。
《研究》指出，電動汽車V2G的引入將改變現(xiàn)有電力市場結構，不僅增加了一類新的分散式電源，還改變了電網公司與發(fā)電個體之間的關系，使電網公司直接與充電具有隨機性和利益復雜性的電動汽車用戶發(fā)生關系。
目前電動汽車V2G的市場環(huán)境仍不成熟，且其技術成熟度及經濟效益仍然偏低。
“從長遠來看，隨著電動汽車大規(guī)模應用，電池成本有望顯著下降，電動汽車與電網互動不僅能夠帶來可觀的經濟效益，還具有巨大的社會和環(huán)境效益?！眲哉f。
