道路交通电气化将把我们的能源需求从汽油转向电力系统。
除非我们做好规划并相应加大投资，否则这可能会给我们的电网带来压力，并有使电网超负荷的风险。
我们已对多种情景进行建模，以了解可能产生的影响；结果如下。
道路交通约占全球二氧化碳排放量的18%，是必须减排的关键领域。从化石碳氢燃料转向可再生能源驱动的交通，是限制全球气温上升的关键，世界各国政府也一直在设定目标并支持相关计划，以加快交通电气化。部分国家已经提出，到2030—2040年禁售新的汽油车和柴油车。
以可再生能源电力替代化石燃料驱动车辆，将把能源需求从加油站转向电力系统。我们需要考虑越来越多的车辆转为电动并定期插电补充电池所带来的影响。
在不采取任何特殊技术或基于市场的措施（例如无序充电）的情况下，发电和电网资产在满足日益增长的电动出行充电需求方面，其容量和灵活性存在哪些限制？这些限制何时会达到，以及可以部署哪些基于软件和硬件的解决方案，以适应电动汽车（EV）占比提高的情况？
为了推演未来的区域情景，我们对乘用车采用了以下通用建模方法，如下图所示。基于这些假设，全球任一地区乘用车实现完全电气化，都可能使其总用电需求增加约10%至20%。
在我们的分析中，我们利用公开来源收集并研究了美国、澳大利亚和部分欧盟国家的典型驾驶行为数据，并观察到各地区的相似趋势。驾驶特征已被转化为电动汽车充电特征，并考虑了充电器的典型额定功率、充电地点和充电频率。在建模方法中，我们假定所有电动汽车在停放并接入电网后即刻开始为电池充电；也就是说，从电网管理角度看，这是一种不受控制的充电过程。那么，我们发现了什么？
国家层面的挑战
在国家层面，电动汽车新增需求在早晚出现高峰，加上传统发电容量退役，可能导致特定时段和日期出现发电及输电不足，例如在多云的冬季、风力发电量较低的日子。各国能否保持发电与需求平衡，将取决于其与周边国家未来跨境互联的容量。电动汽车的空间分布、不同的驾驶习惯以及可再生能源发电的波动性，是量化这些需求的重要因素。以2040年的德国为例，在特定日子，超过80%的电力缺口可由英国的可再生能源发电来填补，但西北欧的输电网容量需要在当前水平基础上扩大。
在太阳能发电量高的日子，随着电动汽车数量增加，日照减少与傍晚的用电高峰叠加，未来几年可能会对传统火力发电厂的运行特性构成挑战。储能将发挥关键作用，即在阳光充足时段利用太阳能光伏发电的富余电量并储存起来，在电动汽车充电的傍晚高峰时段释放，从而平抑传统发电厂的出力。
配电层面的挑战
虽然发电厂和跨境连接线路可能具备足够容量，但在向各个区域配电时可能会面临挑战（见下图），因为个人电动汽车的普及程度将不均衡。事实上，一些地区如今的电动汽车占比已经很高，而全国层面要达到相同水平还需很长时间。
在特定社区实现100%电动汽车市场情景下，配电电缆和变压器可能出现严重过载，尤其是在傍晚时段。此时已接近一天的尾声，本地太阳能光伏发电已无法缓解这一问题。在电动汽车充电引起的需求高峰期间，电压也可能降至可接受的最低水平，这对于没有电压控制设备的配电网而言将造成问题。
下图展示了一个解决方案矩阵，用于应对无序电动汽车充电导致的电压和热过载问题。该矩阵包括各种数字技术和智能设备，这些设备需要在现场及控制室中进行优化选型和布置，以成功实现道路交通全面电气化和脱碳转型。
通过策略性地将电动汽车充电推迟至清晨时段，可以减轻个人电动汽车导致的配电变压器过载。只需将20%至25%的电动汽车总用电需求通过延迟充电重新分配。
电池储能可用于削峰电动汽车充电高峰，并推迟重大基础设施投资。典型配电网所需的电池容量约为变压器额定功率的50%至75%，放电时长为两至四小时。
在配电网关键位置嵌入灵活的电压和潮流控制设备，可以实现变压器和馈线可用容量的最优利用，并将提升配电网整体供电质量。
我们认为，从技术角度看，实现道路交通100%电气化所需的全套技术解决方案工具箱，在不威胁现有及未来电力系统安全运行的前提下，已经具备或正在研发之中，不会成为制约或障碍。
