欧洲智能充电电动汽车和卡车的节省：针对2040年法国的案例研究

全球智能充电项目 由Julia Hildermeier, Andreas Jahn, Jakob Schmidt, Marie Rajon Bernard, Pierre-Louis Ragon & Hussein Basma 撰写 致谢 我们谨此感谢以下人士对其在此篇论文初稿阶段的评论和建议。本篇论文的内容责任完全由作者承担。 雅普·伯格，戴夫·法恩斯沃斯，路易丝·桑德兰 – 监管援助项目 Marin Dilé, Claire Lucas, Léo Quignon – Artelys 费利佩·罗德里格斯，崔虹洋，帕拉克·塔库尔 – 国际清洁运输理事会 作者 胡利亚·希尔德梅尔——监管援助计划皮埃尔-路易·拉贡 —— 国际清洁交通委员会玛丽·拉容·伯纳德 – 国际清洁交通理事会安德烈亚斯·雅恩 – 监管协助项目雅各布·施密特 – 国际清洁交通理事会侯赛因·巴兹马 – 国际清洁交通委员会 监管援助项目（RAP） 鲁德·拉·斯ience 23, 1050 布鲁塞尔，比利时 info@raponline.org | www.raponline.org | @RegAssistProj © 规章援助计划（RAP）®本作品署名为Creative Commons署名-非商业性使用许可（CC BY-NC 4.0）。 国际清洁运输理事会（ICCT） 法森恩斯特拉ße 85, 10623 柏林，德国 通讯地址：communications@theicct.org | 网址：www.theicct.org | 微博：@TheICCT 目录表 致谢............................................................................................................... 1 通过智能充电实现电动汽车的益处：RAP与ICCT的联合项目.......................... 3 引言......................................................................................................................... 7 政策背景...................................................................................................................... 8 案例研究：智能电动汽车充电............................................................................................ 10 2040年电动汽车的普及和充电需求......................................................................... 11 2040年预期的电动汽车车队................................................................................................ 12 智能充电情景................................................................................................. 13 网格特性........................................................................................................... 14 智能充电电价........................................................................................................ 15 主要发现........................................................................................................................ 18 未管理的电动汽车充电将在2040年使Essonne的峰值负荷增加33%.................. 18 智能电动汽车充电可以将Essonne电网的峰值负荷降低多达6%................................. 18 逆向充电可以进一步降低峰值负荷多达9% ..................................... 19 智能电动汽车充电可以每年在Essonne节省高达25%的网络加强成本............................................................................................................................. 19 所有电动汽车客户群体都可以通过其灵活性为系统效益做出贡献.... 20 结论和政策建议............................................................................ 24 附录 ................................................................................................................................... 27 电动汽车通过智能充电带来的益处：由RAP和ICCT联合进行的项目 本文是监管援助项目（RAP）和国际清洁交通理事会（ICCT）全球项目的一部分，该项目研究在特定地理区域部署智能电动汽车（EV）充电的经济和环境效益。该项目将那些效益确定为避免的系统成本和避免的排放，并展示了基于四个区域案例研究，如何根据选定的四个最大全球EV市场（中国、）内的特定区域，来降低系统成本。1美国，2印度3以及欧洲。作为本系列的最后一篇，t他的论文调查了欧洲智能电动汽车充电的好处，基于对法国一个代表性地区的案例研究，该地区将在下文分别介绍。 全球电动汽车市场正在迅速成熟。到2023年，电动汽车在欧洲的注册量占比达到15%（如考虑插电式混合动力车辆，占比则为23%）。4这是比2020年电动汽车注册量高出两到三倍。国家和地方政策——例如，欧洲二氧化碳（CO2）2轻型汽车标准5–在多个司法管辖区针对公路运输车辆尾气排放进行的进一步减排措施，进一步促进了这一增长，导致过去十年全球电动汽车车队不断增加。6全球e重型车辆（e-HDV）市场在2023年至2024年间实现了显著增长。例如，在欧洲，尽管e-HDV在欧洲联盟27个成员国地区的总HDV销量中仅占4.1%，但数据显示，e-HDV市场在2023年上半年至2024年上半年间增长了54%。 随着车队的持续增长，在许多地区，电动汽车（EV）车队与电网的整合面临着挑战和机遇。如果电动车额外的需求没有得到有效管理，这将导致在电力生产和分配方面满足其需求的大幅成本增加，因为电动车很可能会在现有的高峰时段充电，加剧峰值需求。如果这一转型没有得到妥善管理，相关的电力需求增长将导致消费者和电力系统的成本增加。 系统和环境，可能会减缓向更清洁的道路运输部门的转变。7,8 智能电动汽车充电（也称为“优化”、“管理”或“控制”充电）可以帮助克服许多这些挑战，使电动汽车能够被利用以提供最佳的系统灵活性。智能充电是减少化石能源电力消耗、通过在可再生能源充足时为电动汽车充电，将更多可变可再生能源整合到电网中的关键工具。在此过程中，智能充电可以促进碳排放的减少，并减少或完全避免对电网进行昂贵升级的需求。9一种特殊的智能充电类别是双向充电或车辆到电网（V2G）充电，这种方式在不需要运输时，使用车辆电池将电能反馈回电网，在最适合用户和系统的时侯。10尽管从用户利益的角度对电动汽车（EV）车队的智能充电进行了研究，11重要的是更好地理解电动汽车作为灵活性资产所具有的价值。12对于电力系统13在大型电动汽车市场中。14,15 该项目的所有四个区域案例研究使用的分析框架旨在展示智能充电对轻型和中型电动车辆的经济学和环境价值。它由五个连续步骤组成，如下面的图1所示。16首先，在给定地理区域内对所有主要车辆细分市场（关于在此欧盟区域案例研究中考虑的细分市场，见附件）的电动汽车（EV）股票进行估算，突出其电池尺寸需求以及预期随时间增长的车队长度。其次，基于EV股票，评估充电基础设施需求，量化指标如所需的充电站数量、站的功率容量和充电负载。第三步包括对充电站最优地理空间部署的估算，考虑到与当地电网功率容量、空间限制、物流限制以及驾驶员行为的约束相关因素。第四步确定在该地区可用的或可实施的智能充电技术，以及电动汽车负载机会。 将...整合进，基于此，可以优化充电。为了量化第5步中智能电动汽车充电的节省，我们考虑基于利用分时电价、直接负荷控制和能够帮助优化电动汽车负荷以支持现有电网容量和可再生能源使用的激励措施等灵活性选项提供的优化策略。 这种电动汽车与电力系统之间的相互作用，如果电力和交通领域的决策者和规划者在决策中采用智能充电——例如，通过充电基础设施的监管和建设——则代表着巨大的需求侧灵活性机会。我们在此考虑的区域案例研究结果表明，智能电动汽车充电对于电力行业规划和交通领域都带来了益处。 研究结果与建议 本文研究了法国巴黎南部埃松大区的智能电动汽车充电的电网效益，该区域拥有一个发达的城市和农村电力网络，代表了其他许多欧洲地区。研究发现，通过智能充电实现电动汽车的灵活性，有可能显著降低埃松大区的电力基础设施成本。我们分析了在2040年该区域预测的电动乘用车和重型车辆车队的优化充电所节省的费用，考虑了预期的交通方式、充电模式和从当前交通行为和电网使用情况预测出的电网特性。我们发现： .智能充电的电动汽车车队可以减少电网的峰值负荷和相关的系统成本。在我们的案例研究中，智能充电可以在2040年将电网的峰值负荷减少6%。与未管理充电相比。 .双向充电可以进一步增强减少9%，与2040年的无管理充电相比。 .智能充电是一项集体任务。在所有电动汽车车队中：它不仅覆盖了智能住宅夜间充电，还包括在工作场所对电动汽车车队的优化日间充电，以及充分利用在加油站停车的电动卡车灵活性窗口。即使在高速公路上进行高容量卡车充电，如果电网中存在的其他车队能够智能地并行充电，从而释放电网容量，也不一定会导致峰值负荷。 .智能充电也能避免配电系统成本。通过平滑系统峰值。在我们的分析中，2040年的智能充电可以减少23%的输电线路加固需求，并且在Essonne地区相比未管理的充电，变压器加固需求减少37%。总体而言，广泛估计表明，智能电动汽车充电可以避免该区域约四分之一的年度网络加固成本。 由于法国的电网因电气化供暖而相对发达，其他欧洲平均电网可能将从智能充电中获得更大的益处。 推荐： 为使电动汽车电网集成具有成本效益并准备快速交通电气化，我们建议欧盟和国家层面的决策者和能源监管机构： •确保智能住宅和工作场所的电动汽车充电，以及智能仓库的电动卡车充电，成为默认充电模式，并创造最大化的系统效益。 全面介绍电力网络的成本反映型定价，例如通过时间变动的网络定价，以激励智能电动汽车充电。 要求配电系统运营商（DSOs）在网络上使用方面提供透明度，以便设计并实施更符合成本反映的电价。 允许电动汽车作为灵活性资源参与能源市场，通过需求