不同充电行为及模式对电网的影响是什么？

我来介绍一下不同充电行为及模式对电网的影响。

1.大规模充电对电网的影响

未来，随着新能源汽车保有量持续走高，电网负荷压力增大，电动汽车的充电方式将不再以无序充 电为主（无序充电：即随时、随地与随机的充电，容易导致大量电动汽车在电网负荷高峰时段集中充电， 给发电、输电、配电系统带来挑战）。据相关机构预测73,74，在汽车高比例电动化和快充普及的情况下， 电动汽车无序充电将导致 2030 年和 2035 年电网峰值负荷可能增加 12%～13%。

预计 2025 年，广东省（公共）充电桩用电量将达到约 57 亿 kWh⑤，比 2019 年增长 7 倍以上。大 量的充电需求也会影响本地配电网的安全运行。相关研究表明，在局部配电网中，私人电动汽车无序充 电会显著增加配电变压器负荷峰值，当车辆电动化比例达到 50%时，多数住宅小区配电系统都面临超载 风险 73。

然而，由于电动汽车负荷属于柔性负荷，具有可调度性。当电动汽车作为储能设施进行充放电时， 不仅可以降低电动汽车充电对电网的影响，也为电力系统调控提供新型储能资源，更能避免电网和电力 容量相关的投资建设。考虑电动汽车充电时间以及空间的强不确定性，大规模车辆并网不仅增加了电力 系统的负荷，还会增加电网运行优化的控制难度以及电网电能质量。通过有序充电或双向充放电（V2G） 两种方式可实现电动汽车与电网的能量协同、资源优化利用。

以广州 2020 年夏季电网日均负荷曲线为例，广州夏季用电需求量大，出现明显的用电高 峰低谷，峰段一般集中在上午 11 点和下午 3 点，负荷谷段集中在早上 4 点到 8 点。由于日负荷峰谷差很 大，结合电动汽车停驶规律，在无序充电的情况下，容易形成局部时间段内电网负荷过大，增加峰段负 荷，最高瞬时负荷能增大达到 5%，出现“峰上加峰”的现象，加剧峰谷差，严重影响了电网的安全稳定。

在智慧有序充电技术平台支撑下，执行“尖峰谷平”电价，根据用户需求安排合适充电时段，通过感知 配变负荷的变化趋势，动态调整充电时间和功率，提高电力资源的利用率，促使电网运行更加平稳。

考虑充放电技术以及能源互联网技术发展，预计到 2030 年，粤港澳大湾区利用车网互动技术，调整 电动汽车有序和无序充放电时段，在 10 点到 13 点峰值时段削减 5,300 MW⑥的电量，有效减少电网的波 动，在一定程度实现电网负荷削峰填谷。

基于有序充电调节电网负荷有三种模式：（1）基于峰谷电价方式：即通过电价信号，激励电动汽车 用户自发响应调整充电时间，实现“削峰填谷”的效果；（2）基于智能管理方式：结合配网变压器的负荷 状态、开放容量及用户的出行需求，对电动汽车的充电时间、充电功率进行计划控制或实时控制; （3） 二者结合：通过峰谷电价方式，鼓励电动汽车车主参与基于智能管理的有序充电。

2.换电模式的经济性及对电网的影响

换电模式可合理运用城市的波峰和波谷电量，在降低购电成本提高经济效益的同时，缓解城市用电 高峰压力。对电池集中管理，合理利用城市的波峰和波谷电量，避免用电高峰给电网带来的冲击，为社 会电网提供支撑式辅助服务；也可在特定区域（如发电量较多、电价低的地方）对电池进行充电，降低 换电站的购电成本，提高其经济效益的同时，缓解城市用电压力，减轻电力系统运行负担，帮助电网平 衡峰谷供需矛盾，促进可再生能源消纳，提升用能效率。

换电模式可推动循环经济和电池梯次利用，实现废旧电池统一回收并进行二次利用，达到绿色经济 环保的目的。电池全生命周期价值重构是车电分离的核心，以此达到电池使用情况全程可追溯。换电模 式下电池未出售给消费者，所有权未发生转移，因此可通过对电池统一集中管理。通过回收再利用已淘 汰的电池能够提高报废电池回收率，减少资源浪费，降低环境污染，形成绿色电池生态。

3.充放电模式的经济性及对电网的影响

《新能源汽车产业发展规划（2021-2035 年）》中对新能源汽车充放电设施指明了大功率、智能化、 网络平台化的发展方向，从两方面对新能源汽车充放电基础设施建设做出了指示性要求，一是加强新能 源汽车与电网（V2G）能量互动，二是促进新能源汽车与可再生能源高效协同。

V2G 技术的核心是电动汽车与电网的互动。随着电动汽车数量不断增加，电网受其影响也承受着较 大的压力，V2G 则起到调节电网的作用——当电网负荷过高时，电动汽车将电池自身存储的电能销售给 电网；当电网负荷过低时，电动汽车会存储电网多余的发电量。这样可充分发挥电动汽车的移动储能属 性，成为高度灵活的电网互动单元，也可使电动汽车在调整用电负荷、改善电能质量、消纳可再生能源 方面发挥重要作用。

V2G 技术推动了 “车网双向充电”的车网互动关系，对电网和用户而言是一种双赢局面：一方面，电 动汽车参与电网实时调控与调峰辅助服务，能够有效提高电力系统的运行效率和调节能力，减少电网端 充电负荷；另一方面，V2G 可以更高效地进行调峰工作。V2G 技术调峰的响应速度能够达到毫秒级，而 传统调峰方式的响应速度以秒计；与此同时，车主能够通过 V2G 技术向电网售电并获得收益。夜晚和波 谷时段电价低，电动车主可以在此时间段充满电，在白天或高峰时段将车载电池储存的电能以高价售给 电网，从中获取成本差价。

按广东省 5000 万辆电动汽车保有量（2060 年左右水平）计算，对电动汽车参与车网互动 V2G 服务 进行经济性测算。选取年度预期收益、能量交易与金额交易作为对比分析目标值，通过调整单位电网互 动度电收益、参与 V2G 服务的车辆比例，年度服务次数等变量，对比分析不同续航里程车辆参与 V2G 的 能源贡献与经济贡献情况。在上述三者变量不变的情况下，拥有更高动力电池容量的电动汽车在 V2G 服 务与交易能提供更大的能量贡献值，并带来更高的预期收益：