美国充电评估到 2030 年对美国充电基础设施日益增长的需求

白皮书2021 年 7 月向美国收费 ： 评估对美国收费的日益增长的需求基础设施通过 2030Gordon Bauer, Chih - Wei Hsu, Mike Nicholas, Nic Lutseytwitter @ theicct北京| 柏林|S an FRANCISCO|ULO|WA SHING TO N ACKNOWLEDGMENTS这个项目得到了 Heising - Simons 基金会的支持。 Dale Hall 、 Aaron Isenstadt 、 Lucy McKenzie 、 Marie Rajon Bernard 和 Peter Slowik 提供了这篇论文早期版本的评论。任何错误都是作者自己的错误。国际清洁运输理事会 1500 K Street NW ， 650 套房华盛顿特区 20005© 2021 国际清洁运输理事会 iICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年充电型直流快速公共二级工作场所年需投资 （ 十亿美元 ）执行摘要2020 年底，全球电动汽车累计销量超过 1000 万辆。来自汽车制造商和美国的公告S.政府关于制造目标、新的汽车排放标准、激励措施和基础设施投资的建议美国S.未来几年，电动汽车市场可能会大幅扩张。这些发展引发了广泛的问题，即需要多少基础设施来支持电动汽车的增长以及相关成本。本文评估了到 2030 年不断增长的家庭 ， 工作场所和公共充电需求 ， 以支持美国向电动汽车的过渡。分析结合了当地市场趋势、不断发展的充电技术和行为、家庭特征和家庭充电可用性。它包括低收入社区、农村地区、高速公路走廊充电和叫车车辆的充电需求。充电分析还与自下而上的充电成本相结合 ， 以估算支持电力过渡所需的相关基础设施投资。图 ES - 1 总结了到 2030 年支持美国 2600 万辆电动汽车库存所需的非家用充电器数量 (左) 和相关成本 (右) 的结果，高于 2020 年底的 180 万辆。这一增长包括 2030 年新电动汽车销量 590 万辆，占所有新车销量的 36%，使市场有望在 2040 年达到 100% 的电动汽车销量。为了支持这些车辆，公共和工作场所充电将需要从 2020 年的约 21.6 万个充电器增长到 2030 年的 240 万个，包括 130 万个工作场所、 90 万个公共二级充电器和 180, 000 个直流快速充电器。从 2021 年到 2030 年，相关成本达到 280 亿美元。2,00041,50031,0002500102021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 203002021 2022 2023 2024 2025 2026 2027 2028 2029 2030图 ES - 1 。充电基础设施 （ 左 ） 和相关投资 （ 右 ） 需要支持美国电动汽车市场到 2030 年。我们的分析导致我们四个高层次的发现。需要增加稳定的充电基础设施来支持向电动汽车的过渡。为了支持电动汽车到 2030 年的增长 ， 公共和工作场所充电器将需要每年增长 27% ， 这低于 2017 年至 2020 年充电器的增长率 ， 但到 2026 年 ， 平均每年需要增加超过 200, 000 个充电器。到 2027 年左右 ， 包括 500, 000 个公共充电器 ， 比拜登政府 2030 年的目标快了几年。非家用充电器 （ 千 ） 2ICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年将需要广泛的充电基础设施投资来支持不断扩大的电动汽车市场。到 2030 年 ， 充电基础设施网络将需要为更广泛的驾驶员提供更大的覆盖范围。大约一百万个充电器在多单元住宅中 ， 将需要为公寓居民提供支持 ， 在许多农村地区以及中西部和南部地区 ， 收费将需要以更高的速度增长。到 2030 年 ， 低收入社区将需要持续的投资 ， 约占充电器和充电投资的 30 ％ ， 以确保公平的基础设施接入。相关的充电基础设施成本很高 ， 但与最近的趋势一致。相关的 2021 - 2030 年充电投资为 280 亿美元，用于公共和工作场所充电器，其中包括 150 亿美元的充电器安装劳动力。直流快速充电器占这些充电器的 7 ％，提供 57 ％ 的充电能量，并代表 66 ％ 的成本，加强了安装廉价和方便的家庭和工作场所充电的需要。短期收费需求由公共资金，公用事业投资，大众的柴油门结算基金和其他私人公司来满足。需要更多持续的长期资金，特别是在到 2020 年的投资有限的情况下。此类投资非常适合基础设施和气候目标，仅占决策者 2021 年拟议基础设施计划相关预算的 1% - 2% 。充电基础设施成本可以在许多感兴趣的利益相关者之间共享。多样化的充电基础设施需求为协调和广泛的成本分摊提供了机会。电力公司、私人充电公司、汽车制造商和业主都在发展充电基础设施网络方面发挥作用。收费投资可以通过直接资助、成本分摊、税收抵免、法规和城市法规得到联邦、州和地方政府的公共支持。有必要进一步探索新政策，标准，投资和参与者之间协调的理想组合。虽然电动汽车充电基础设施成本很高，但好处也很大。充电基础设施使电动汽车车队本身的前期成本低于传统汽车，到 2030 年每辆车将节省数千美元的燃料。电动汽车转型的好处至少比充电基础设施成本大一个数量级，使充电基础设施成为运输部门脱碳的适度首付。 3ICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年TABLE OF CONTENTS利用率 ...............................................................................................................................11 4ICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年LIST OF Figures图 1.流程图描绘了计算充电器数量和支持 EV 目标的总投资 3图 2.选定大都市地区车辆技术年销售额 6图 3.选定大都市地区 2020 年车辆年龄分布 7图 4.按年度划分的住房类型和家庭收费通道 ， 适用于普通人群和仅低收入人群社区 .........................................9图 5.按充电类型和年份划分的充电能耗 ， 用于一般人口和低收入社区 10图 6.充电器利用率在不同地区之间的分布 ， 按年 ， 包括 2 级和直流快速充电器 12图 8.美国各地的非家用和家用充电器 ， 参考2020 年和 2030 年的年度预测 17图 9.低收入人群所需的美国充电器总数的比例社区 ， 按年份和充电器类型 18图 10。显示每平方英里非家用充电器密度的地图2030 年的需求 ， 按地区划分 19图 11。显示 2030 年所需的非家用充电器比例的地图到 2020 年安装的 ， 按地区 20 划分图 12。 2030 年每个非家用充电器服务的电动汽车数量 ， 电动汽车按州 21 划分的车辆库存份额和非家用充电器总数图 13.选定区域的每种充电器类型所服务的电动汽车数量2020 - 2030 年。 22图 14.年度公共和工作场所充电基础设施投资需要 ， 按 24 型充电器图 15.年度私人住宅和多单元住宅充电基础设施投资需要 ........................................................................25LIST OF TABLES表 1.按 16 年划分的关键分析结果摘要表 2.以往电动汽车基础设施需求研究摘要 23 1ICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年INTRODUCTION随着电动汽车 (EV) 到 2020 年的累计销量已经超过 1000 万辆，越来越明显的是，向电动运输行业的过渡正在进行中。2020 年的年度电动汽车销量增长了 40 ％ 以上，达到 300 多万辆，而传统燃烧汽车的销量下降了 14 ％，由此产生的全球电动汽车销量份额从 2019 年的 2.5 ％ 跃升至 2020 年的 4.2 ％ （ EV - Volmes，2021 ） 。支持政策最多的中国、欧洲和美国市场占全球电动汽车销量的 90% 以上。汽车制造商继续宣布将其产品组合转向插电式电动汽车的时间表 （ 福特 ， 2021b ； 通用汽车 ， 2021 ； 大众 ， 2021b ； 沃尔沃 ， 2021 ） 。尽管处于早期阶段 ， 但向电动汽车的过渡似乎正在进行中。最近的事态发展表明美国S.电动汽车市场可能在未来 10 到 15 年内大幅扩张。拜登政府已经开始恢复更严格的燃油经济性标准和州级车辆排放管理局，并表示其目标是 100% 零排放汽车销售 (乔 · 拜登担任总统，2020 年 ； 约瑟洛，2020 年 ； 白宫，2021a) 。2020 年，加州成为美国第一个S.州设定目标，以达到零排放车辆 (ZEV) 的 100% 市场份额，目标日期为 2035 年 (加州州长办公室，2020 年) 。加州的电动汽车份额是所有州中最高的，占新乘用车销量的 8%，是美国的四倍。S.平均而言，许多州正在采用类似的电动汽车法规和支持政策 （ HB 1965 年，2021 年 ； Bi，Slowi 和 Ltsey，2020 年 ； 科罗拉多州能源办公室，2021 年 ； 明尼苏达州污染控制局，2019 年 ； 华盛顿州生态部，2021 年 ） 。这些发展引发了广泛的问题，即需要多少基础设施来支持向电动汽车的过渡。拜登政府已经宣布了到 2030 年 50 万个公共电动汽车充电器的目标，作为其美国就业计划的一部分，并召集电动汽车充电领导人进行讨论 （ 白宫，2021b，2021c ） 。作为背景，2020 年美国大约有 133, 000 个公共充电器 (PlgShare，2021 年 ； X，Davis 和 Tal，2021 年 ； 美国S.部门。of Energy, 2021) 。然而, 需要更多的分析来评估相关成本和最需要不同类型充电器的地方。许多城市, 如洛杉矶 (Bui 等人, 2021), 旧金山 (Hsu, Slowik, & Lutsey, 2020), 和西雅图 (Hsu, Slowik,＆ Lutsey ， 2021a ） 具有更高的电动汽车使用率和更积极的目标 ， 以实现其空气质量和气候目标 ， 通常旨在到 2030 年实现 100 ％ 的电动汽车销量。量化州和大城市特定的充电需求对于准确反映未来公用事业和电动汽车司机的基础设施需求至关重要。有限的充电基础设施一直是电动汽车普及的主要障碍之一，与电动汽车部署一致地部署足够的充电基础设施对于确保电动汽车像传统车辆一样方便至关重要。先前的研究发现，充电基础设施的部署和相应的公共投资始终与电动汽车销量的增长有关 （ Hall ＆ Ltsey，2017 ； Harriso ＆ Thiel，。2017 年 ； 李、童、兴和周 ， 2017 年 ； Sierzchula 、 Bakker 、 Maat 和 Van Wee ， 2014 年 ； Slowik & Lutsey ， 2017 年 ； Springel ， 2017 年 ） 。先前的分析报告了广泛的公共充电基础设施需求，具体取决于关键的基本假设，地理位置和其他因素。例如，2021 年发布的两项研究调查了到 2035 年全国电动汽车销量达到 100 ％ 的情况，发现充电基础设施需求从 500, 000 个非家用充电器到 500 万个不等，这主要是由于对电动汽车充电速度，充电器功率和电动汽车驾驶员充电偏好的不同假设 （ McKezie，Satterfield 和 Nigro 。 2ICCT 白皮书 | 向美国收费 ： 评估美国收费基础设施至 2030 年2021 ； P