电动汽车(EV)将彻底改变能源的消费和供应方式。
正如世界经济论坛的一份报告《面向智慧城市的电动汽车:能源与出行的未来》所指出的,我们正处于出行革命的开端。到2040年,全球新售汽车中将有一半以上为电动汽车,其中欧洲市场份额将达70%,中国市场份额也将超过50%。
你或许已经开上了电动汽车,也可能还没有。但早晚你会开上。你的孩子肯定会。我们的子孙后代回望燃油耗油大户时,会像我们看待马车一样,觉得它只存在于电影里。
我们正处于十字路口。电动汽车的发展势头或许势不可挡,但道路出现了分岔。一条路是大量电动汽车与极少的统筹协调和规划相结合,这会限制可能的收益,并给电网带来挑战。另一条路则是采取更智能的电动汽车管理方式,可以在不造成城市拥堵和污染的前提下,满足人口与经济增长的需求。网约车、汽车共享和自动驾驶汽车都需要纳入现代城市的规划之中,但可以说,交通电气化为改变我们的未来提供了最大的机遇。
任何颠覆性变革都是如此,将交通燃料从“分子”转向“电子”的转变,既会带来赢家,也会带来输家。主要行业将受到影响,包括石油和天然气行业,但汽车和电力行业会更早受到冲击。这些威胁同样可能成为机遇,让大型石油公司和汽车企业能够在电动交通、电力供应和能源灵活性管理服务领域采用新的商业模式。
电力与出行将走向融合
世界经济论坛报告中的一个词,是理解电动汽车革命将把我们带向何方的关键:融合。具体而言,即电力与出行的融合。
未来,我们将不再在加油站加油,而是在充电站充电,而且次数会更频繁,我们可以在家中或工作场所便捷充电,无需再开车前往加油站。
交通系统电气化带来诸多益处,包括燃料组合更加多元、对化石能源的依赖减少、拥有总成本降低以及价格稳定性提高。此外,还有助于维护国家安全、实现能源独立并改善环境。
电力行业将获得巨大的潜在收益。到2035年,全球每九辆新售汽车中就有一辆为电动汽车。中国、印度和欧洲国家都在规划逐步淘汰燃油车。随着新的出行模式和技术不断涌现,电动汽车的增长将呈指数级。电动汽车需要电力充电,而公用事业公司也将积极供应这些电力。
对于收入增长停滞、并且对行业颠覆存在合理担忧的行业而言,向这些汽车电池售电所带来的额外收入颇具吸引力。彭博新能源财经(BNEF)测算,若美国境内2.36亿辆燃油汽车全部替换为电动汽车,由此产生的收入流约为1150亿美元。

将电动汽车转变为电网资产
我们对交通电气化前景的挖掘才刚刚起步。
太阳能和风能的整合颇具挑战。由于其间歇性特征,这些能源需要快速响应的备用发电机,而目前这些发电机以天然气为燃料,天然气属于化石燃料。这不仅成本高昂,也违背了实现可持续发展的初衷。通过车网互动(V2G)方式,电动汽车能够通过管理和平抑间歇性时段的电力波动,为将更多可再生能源接入电网提供重要机遇。
不妨将所有电动汽车视为电网资产;实际上,电动汽车就是移动储能单元。可以说,它们是“轮上的电池”。一辆电动汽车所储存的电量,可多达一个典型家庭三天的能源用量。这些电池可以在能源充足时储存能量,并在需要时释放使用。当风吹日晒、能源充裕时,电动汽车可以从电网吸收廉价电能;在用电高峰期,它们又能将储存的能量回馈电网。当电网运营商需要平衡能源供需时,电动汽车还可以根据自动化价格信号启停充放。换言之,当电动汽车被聚合并接入电网后,它们整体上就相当于一台快速响应的备用发电机,而且是一台非常清洁、安静的发电机。
好消息是,公用事业公司本身就具备实现其中大部分功能的能力。现有的电动汽车充电管理项目表明,这些车辆可以成为宝贵的灵活容量来源,并提升客户参与度和满意度。太平洋西北国家实验室的一项研究发现,仅依靠现有的非高峰时段发电容量,就可以为1.6亿辆电动汽车提供完整电力。
公用事业公司的新曙光
推动这一转型将面临挑战。智能电力联盟(SEPA)的研究表明,公用事业公司总体上对电动汽车的快速普及准备不足。根据SEPA报告,美国电动汽车的年能源消耗量将从目前的几太瓦时增长至2030年的118太瓦时,甚至可能高达733太瓦时。

尽管公用事业公司欢迎电动汽车带来的新增负荷,但它们并不希望电池在用电需求最高时充电。BNEF预测,到2040年,全球电动汽车充电的用电量将达到1800太瓦时。这将需要公用事业公司加大高峰容量投资,增加设备升级成本,并可能加剧空气质量问题。SEPA的报告指出,许多公用事业公司若不迅速调整其系统、电价和需求管理项目,就有可能被新增的用电高峰压垮。
更多可再生能源的接入,将迫使公用事业公司培养灵活能源管理的核心能力。为应对整合更多间歇性能源、分布式发电和电动汽车负荷的挑战,公用事业公司还需要寻找新的商业模式。它们必须从大宗电力的供应商转型,因为随着可再生能源价格下降,大宗电力的价格将持续走低;它们需要将自身定位为客户全方位值得信赖的能源服务提供商。在这一竞争日益激烈的新能源格局中,赢家需要找到新的方式,实现盈利,并为客户推出差异化的新产品。
分布式资产正在全球各地的住宅、建筑和工厂中部署,不仅包括电池和电动汽车,还包括恒温器、热水器、泳池水泵、联网照明系统、楼宇管理系统以及数十亿其他物联网(IoT)设备。在这场第四次工业革命中,这些资产不仅将在需要之时、需要之地提供灵活性,从而在维持系统平衡中发挥关键作用,还将为未来富有创新力的公用事业公司带来多项新的收入来源和业务多元化途径。
为此,公用事业公司需要考虑对其信息系统和运营系统进行升级与数字化改造。这种IT/OT融合对于支持智能充电基础设施、创新电价结构以鼓励将用电转移至非高峰时段,以及积极推动能源产消者之间的点对点能源交易,都将是必不可少的。
建设智能能源互联网,意味着需要实现必要的可见性与控制能力,以减轻负荷冲击并保障配电网安全。智能充电或受管理充电以及V2G服务,将为公用事业公司提供强大的新能力,使其能够更好地控制电动汽车充电的时间和方式。公用事业公司还将能够远程管理和排查充电站故障,聚合电网资产,优化充电以配合需求响应,并收集数据用于计量与核查。
我们需要共同的愿景
要让子孙后代拥有更健康的地球,我们必须转向脱碳、去中心化和数字化的能源系统,以及电气化的交通系统。
能源、电网边缘技术与出行的融合,对于实现这一愿景至关重要。正如世界经济论坛报告所警示的那样,若仍照常开展业务、制定政策,我们将无法抵达目标。仅仅将燃油汽车替换为电动汽车是远远不够的。
关键在于做出道路分岔处的选择。我们需要一个共同的愿景,既涵盖新的出行模式、车辆所有权规范,也涵盖自动驾驶技术。通过规划出行与能源系统的转型,我们将加快城市实现气候目标的步伐,优化电网投资,推动服务和基础设施创新,并提升生产力、促进经济增长。
我们需要引领前进的方向——我们对家庭、企业和社区负有这份责任。



