新能源汽车的推广对中国交通行业温室气体减排和空气污染物防控具有积极意义。近年来，中国新能源汽车增长势头强劲，中国电动汽车规模化的快速增长，将带来车用用电量与用电负荷的增长，成为未来用电负荷增长的重要助推力之一，对发电侧、输电侧、配电侧与供电侧均带来挑战。本研究采用模型分析，预测电动汽车规模化推广在全网层面和配网层面对电网的影响。在全网层面，当大中城市的新能源汽车数量增长提速，且快充占比相对较高时，新能源汽车的用电负荷增幅可能使该地区的电源装机容量、输电线路容量出现缺口。在配电网层面，配电变压器受到电动汽车无序充电的影响在幅度上大于电动汽车在城市层面的影响。当私家车电动化比例超过50%时，多数配电变压器将面临超载风险。其中，居民小区、安装快充公共桩的场所，以及本身变压器中载或重载的配变，最易受影响。单纯增容配变未必能满足电动汽车无序充电的需求，有必要优先考虑电动汽车与电网协同措施——电动汽车双向充放电、基于智能控制的有序充电和基于峰谷电价的有序充电，通过需求管理手段，让电动汽车能够更友好地接入电网。

新能源汽车的推广对中国交通行业温室气体减排和空气污染物防控具有积极意义。中国作为全球新能源汽车最大的市场，近年来新能源汽车增长势头强劲。截至2018年底，中国市场的新能源汽车总保有量约为261万辆，占全球新能源汽车的47%。根据中国汽车技术研究中心预测（2019），在基准情景下，2050年中国乘用车市场中，纯电动乘用车的保有量将达到2.3亿辆（占比为50.1%）；在激进情景下，乘用车市场中纯电动汽车保有量将在2050年上升至3.5亿辆（占比为75.8%）。

中国电动汽车规模化的快速增长，将带来车用用电量与用电负荷的增长，成为未来用电负荷增长的重要助推力之一，对发电侧、输电侧、配电侧与供电侧均带来挑战。

为协助电网企业、能源部门分析电动汽车规模化普及对发电侧宏观与配电侧微观的负荷影响，本文建立宏观、微观的蒙特卡洛随机模拟模型，以未来车辆规模、电动汽车充电和出行规律的大数据分析结果为模型输入，对未来不同情景下电动汽车对城市电网的发电量、用电负荷、配电网负载的影响进行评估。在此基础上，本文建立线性优化模型，测算不同电动汽车与电网协同策略（即单向有序充电和双向充放电）对减少电动汽车对电网的冲击所发挥的作用。

模型结果显示，在宏观层面，电动汽车对电网的影响具有明显的“本地化”特征。本文选择中国两个有代表性的城市进行分析。第一个城市为北京，代表电动汽车规模大、市场占有率高，充电以公共快充为主的城市；另一个城市为苏州，代表新能源汽车规模中等，充电以私人慢充为主的城市。鉴于两个中国城市在电动化路径与充电模式（快充、慢充）的选择上存在差异，电动汽车对电网的影响呈现不同结果，从无显著影响，到对电源装机容量、输电线路容量均产生显著影响：

当城市新能源汽车数量增长速度维持现有水平（2035年新能源汽车保有量在300万辆以内，2050年在450万辆以内），且慢充占比相对较高时：2035年和2050年城市电网峰值负荷的增幅均在1%～5%之间，最大负荷需求均在500～1100MW之间；该增幅在部分城市可以被电源侧富余的装机容量消化。

当城市新能源汽车数量增长加速（2035年新能源汽车保有量超过300万辆，2050年超过450万辆），且快充占比相对较高时，2035年和2050年城市电网峰值负荷的增幅均在10%～11%左右，最大负荷需求均在1000～4000MW之间；该增幅在极端情况下可能使部分地区的电源装机容量、输电线路容量出现缺口。此外，快充的普及不仅将增加电网负荷，也增加电动汽车负荷的复杂性与不确定性（即快充充电时间、充电同时率的不确定性）。

因此，各城市需要结合自身发展路径，采取差异化的措施。此外，鉴于大功率快充对电网宏观和微观层面的负面影响较大——不仅将增加电网负荷，也增加电动汽车负荷的复杂性与不确定性，其推广规模需谨慎研究。

在微观层面，局部配电系统受到无序充电的影响在幅度上大于电动汽车对全网的影响，在时间上也更迫切。在局部配电网中，当私家车电动化比例超过50%时，多数配电变压器（以下或简称“配变”）将面临超载风险。除了公交车、物流车等需要专用配变的场景外，可能受到电动汽车无序充电影响、近期需优先考虑增容的配网系统还包括居民小区、安装快充公共桩的场所，以及本身变压器中载或重载的配变。

分析也显示，有必要优先考虑电动汽车与电网协同措施，通过需求管理手段，让电动汽车能够更友好地接入电网。单纯增容配变未必能满足电动汽车无序充电的需求。随着电动汽车规模增大，充电随机性（即充电同时率）的微小扰动会造成本地充电需求与负荷峰值发生剧烈变化；因此，任由电动汽车进行无序充电而不采取任何需求侧管理措施，可能让规划未来配变容量变得更加困难。另外，无止境地增加配变容量也会增加全社会投入，而由于无序充电加剧的本地负荷峰谷差也让存量电力资产无法得到高效利用。在一些老旧住宅小区，配电网增容更面临着用地空间的约束。

从削峰填谷作用上看，电动汽车双向充放电的效果＞基于智能控制的有序充电的效果＞基于峰谷电价的有序充电的效果。其中，电动汽车双向充放电能够通过调动少数电动汽车，实现比有序充电更理想的“削峰填谷”效果。而在有序充电措施中，单纯基于峰谷电价机制的有序充电虽然在一定程度上能够转移并降低充电负荷峰值，但“削峰填谷”的效果有限，还可能在深夜电价谷时的开始时刻，形成另一个充电负荷峰值。

随着电动汽车的推广应用，城市相关部门应及早编制规划、采取措施，化解电动汽车对电网的冲击。在近期，通过峰谷电价和智能控制有序充电机制实现削峰填谷、降低配电网增容投资，已成为必然选择。而鉴于智能有序充电更理想的削峰填谷效果，有必要克服其商业模式、技术标准的阻碍，实现其近期的规模化推广。在中长期，随着电动汽车放电逐渐克服技术标准、并网许可及商业模式等方面的阻碍，可以以营运车队（如城市物流货运车队、企事业单位车队、出租租赁车队等）为试点，小范围地推广电动汽车双向充放电。

作者：

薛露露，世界资源研究所（中国）中国可持续城市部城市交通项目项目总监

夏俊荣

禹如杰

任焕焕

刘勇

韦围

刘鹏

来源：世界资源研究所，http://www.wri.org.cn/report/2020/06/Quantifying-the-Grid-Impacts-CN 发表时间：2020年6月24日