目前世界各地在爭(zhēng)相將燃油汽車替換為電動(dòng)汽車，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車的普及率將迅速攀升。與目前部署的充電樁數(shù)量相比，預(yù)計(jì)電動(dòng)車 (EV) 的迅速采用將會(huì)對(duì)可用的充電樁數(shù)量帶來重大改變。在本文中，我們將研究電動(dòng)車采用率的增加將對(duì)配電基礎(chǔ)設(shè)施提出怎樣的要求，以及在規(guī)劃電動(dòng)車充電基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)必須考慮的一些因素。

電動(dòng)車成長(zhǎng)預(yù)測(cè)

有關(guān)電動(dòng)車的討論通常會(huì)從驚人的增長(zhǎng)率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)以及誘人的預(yù)測(cè)銷售量談起。據(jù)Energy Innovation預(yù)測(cè)，到2030年全球電動(dòng)車的數(shù)量將達(dá)2億5000萬輛左右 (圖1)，屆時(shí)每年銷售量約為4400萬輛。但EV30@30情境預(yù)計(jì)，到2030年時(shí)，所有電動(dòng)車（兩輪車除外）將占全球新增汽車銷售量的30%。此數(shù)據(jù)包含油電混合版及純電動(dòng)版汽車、公交車和卡車。如此看來，大勢(shì)已定，但我們終究還是要面對(duì)現(xiàn)實(shí)：此成長(zhǎng)軌跡的誤差線為何？又有哪些假設(shè)和已知的風(fēng)險(xiǎn)？這些來自不同出處的成長(zhǎng)率數(shù)據(jù)有部分存在很大的差異。其所引用的銷售數(shù)據(jù)各自加入了一些假設(shè)，也就是電動(dòng)車購(gòu)買力、未來技術(shù)的提升、油價(jià)、法規(guī)獎(jiǎng)勵(lì)，還有數(shù)十項(xiàng)其他變動(dòng)因素。此外還在很大程度上取決于中國(guó)的電動(dòng)車使用增長(zhǎng)情況，畢竟中國(guó)在2018年的全球新車銷售量占比高達(dá)45%，相較之下歐洲為24%，美國(guó)為22%。而美國(guó)能源信息署 (EIA) 發(fā)布的《2020年年度能源展望》中的一項(xiàng)數(shù)據(jù)顯示，美國(guó)2030年的電動(dòng)車總銷售量將遠(yuǎn)低于100萬輛，如果地理位置劃分維持不變，這數(shù)量只有國(guó)際能源署 (IEA) 預(yù)測(cè)數(shù)量的十分之一不到。另外，據(jù)該展望預(yù)測(cè)，2050年之后燃油車的銷售量仍將占很大比例。具體要相信哪項(xiàng)數(shù)據(jù)，還是取決于讀者自己的判斷了。

圖1:2018到2030年所有電動(dòng)車全球庫(kù)存預(yù)測(cè) (來源：EIA)

影響電動(dòng)車采用率的因素

電動(dòng)車目前的售價(jià)仍較為昂貴，樂觀派預(yù)計(jì)價(jià)格將會(huì)隨銷售量和技術(shù)的提升而調(diào)降，但銷售量要提升，前提是要先降低價(jià)格，這又變成了是先有雞還是先有蛋的問題。有些制造商承認(rèn)，為了刺激市場(chǎng)，幾乎每輛車都是虧本出售，這絕非是一種好的商業(yè)模式，同時(shí)也考驗(yàn)了投資人的耐心。來自政府的壓力是另一刺激因素，為了達(dá)到減緩氣候變遷的目標(biāo)，控制污染程度，全世界的掌權(quán)者都宣布要在特定日期前實(shí)現(xiàn)禁售內(nèi)燃機(jī)引擎 (ICE) 車輛的目標(biāo)。這一目標(biāo)看似聳動(dòng)，但這大多是指禁售純ICE車輛，油電混合車則不在禁售名單內(nèi)。汽車廠商也玩起了文字游戲，他們不顧一切地設(shè)法不讓其ICE制造類資產(chǎn)遭到完全“扼殺”，因此所謂的在銷售車款中加入100%的電動(dòng)車系列，其實(shí)是指100%純電動(dòng)車或油電混合車。

另一個(gè)會(huì)影響電動(dòng)車價(jià)格的因素，則是油價(jià)。油價(jià)對(duì)未來電動(dòng)車銷量的增長(zhǎng)有很大的影響，截至2020年上半年，原油價(jià)格仍呈持續(xù)波動(dòng)的態(tài)勢(shì)。

盡管世界衛(wèi)生組織指出全球因空氣污染導(dǎo)致的早死人數(shù)多達(dá)420萬人，但要是電動(dòng)車的購(gòu)買和使用成本無法提供足以替代ICE的激勵(lì)因素，關(guān)于減緩氣候變遷和改善環(huán)境的爭(zhēng)論也可能會(huì)逐漸消退。

里程焦慮

充電問題是影響電動(dòng)車發(fā)展的一大障礙。最早的電動(dòng)車行駛里程大約只有160公里左右，成為了短途出行的利基產(chǎn)品，需要頻繁開到充電站進(jìn)行“充電”。受技術(shù)進(jìn)步的影響，目前高階車款行駛里程可達(dá)到480公里左右，但由于擔(dān)心充電樁過于稀少，仍不能消除里程焦慮。眾所周知，一般電動(dòng)車沒電就會(huì)“拋錨”，就算有路過的熱心車主出借備用電池，也無法讓車子起死回生繼續(xù)行駛。

相較于加油站，充電樁數(shù)量更少，且間距也更遠(yuǎn)，但這不過是供需問題；美國(guó)約有2億7000萬輛汽車和15萬間加油站，以每間加油站有八支加油槍來算，每支加油槍約分配225輛汽車。相比之下，全球約有500萬輛電動(dòng)車和約41萬個(gè)公共充電樁，每個(gè)充電樁約分配到12輛電動(dòng)車，可用性提高了18倍！如果將辦公室和家庭充電樁算進(jìn)來，大概每輛電動(dòng)車可分配到一個(gè)充電樁。

然而這種直接比較是不現(xiàn)實(shí)的，畢竟汽車加滿油約需要10分鐘，加上稍作休息，再去超商喝個(gè)飲料，可能只需要15分鐘的時(shí)間。但是，電動(dòng)車用高速公路休息站的慢速充電樁進(jìn)行充電，可能需要好幾個(gè)小時(shí)才能充滿，假如所有充電樁都有人使用，下一個(gè)充電站又遠(yuǎn)在天邊，這個(gè)可用性數(shù)據(jù)就沒有任何意義了。

我們相信未來終將是電動(dòng)車的天下，可以預(yù)料到基礎(chǔ)設(shè)施也會(huì)隨之成長(zhǎng)，以符合其中一個(gè)預(yù)期的成長(zhǎng)情境，并希望發(fā)展的越來越好。而目前的情況是，有些地區(qū)可能存在供不應(yīng)求的情況，有些則是供過于求，另外還需要考慮到需求的不確定性以及各地區(qū)的差異性問題?？梢源_定的是，像新車銷售量約60%為電動(dòng)車的挪威，他們?cè)谖磥韼啄杲ㄖ玫某潆姌稊?shù)量，勢(shì)必會(huì)高過2019年新電動(dòng)車掛牌數(shù)百分比只有1.6%的英國(guó)。

充電焦慮

除了里程焦慮，我們還應(yīng)該考慮未來的電力供給問題。目前電動(dòng)車充電對(duì)電網(wǎng)載荷的影響幾乎可以省略不計(jì)。據(jù)Bloomberg ENF數(shù)據(jù)顯示，從2018年到2050年電動(dòng)車用電量將增長(zhǎng)57%，但仍只占全球總用電量的9%。到2050年時(shí)，美國(guó)的電動(dòng)車用電量將達(dá)到800至900兆瓦時(shí)，而總用電量約為30,000兆瓦時(shí)（圖2）。

圖2:在BAU情景下以及在成本逐漸下降以在2050年達(dá)到BAU值40%的情景下，美國(guó)電動(dòng)車的年度電力需求表 (來源：Energy Innovation)

我們假設(shè)技術(shù)仍會(huì)不斷發(fā)展，例如，電動(dòng)車目前將電池電力轉(zhuǎn)換為車輪動(dòng)力的效率只有59%至62%，因此仍有改善空間（對(duì)于ICE來說，汽油中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的效率只有17%至21%）。至今針對(duì)電動(dòng)車銷量和用電量的數(shù)據(jù)都只是指輕型車 (LDV)，如果日后電動(dòng)卡車問世，這些數(shù)據(jù)就會(huì)顯得過于保守了。建造所需的充電站和升級(jí)電廠基礎(chǔ)設(shè)施的時(shí)間表，實(shí)非通過政府管理?xiàng)l款和直接的政治手段就能解決的，但電力設(shè)備供應(yīng)商則相信電動(dòng)車已成為汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)，并規(guī)劃了充足的基本能源供應(yīng)方案。不管怎樣，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)張，對(duì)于不斷增長(zhǎng)的普通市場(chǎng)來說，占比9%的電動(dòng)車用電量并不會(huì)對(duì)發(fā)電量造成任何問題。但就配電來說，當(dāng)靠近充電電纜時(shí)，情況就會(huì)有所不同。

符合未來電動(dòng)車充電需求的配電硬件設(shè)施

從記錄來看，電力需求在夜間較低，負(fù)載高峰約在早上7點(diǎn)人們展開一天的活動(dòng)時(shí)，另一次高峰期則是在傍晚，當(dāng)人們回到家，暖氣/烹煮器具全開時(shí)。在用電組合中加入電動(dòng)車充電，用電模式將發(fā)生很大的變化，為了讓汽車在隔天早上上班前充滿電，負(fù)載高峰會(huì)變成夜間。標(biāo)準(zhǔn)的家用充電器功率約為3 kW或7 kW，電動(dòng)車充滿約需6至12小時(shí)，插電式混合動(dòng)力汽車 (PHEV) 約需2至4小時(shí)，跟徹夜開啟一到兩部高功率暖氣差不多。但是，“快速”充電器的額定功率可能高達(dá)22kW，幾乎要達(dá)到饋入家庭供電功率的上限，對(duì)沒有電動(dòng)車充電的高峰用電量來說普遍偏高，當(dāng)然就24小時(shí)的平均用電量來說也高出許多。當(dāng)隨著擁有電動(dòng)車的家庭越來越多，對(duì)當(dāng)?shù)氐呐潆娋W(wǎng)絡(luò)將造成直接的額外壓力，電線桿上的變壓器將中壓降至家用電壓時(shí)，也會(huì)不斷發(fā)出高分貝的滋滋聲作為抗議。而高電壓配電網(wǎng)絡(luò)和變電站的處理能力則較佳，因?yàn)槠涫轻槍?duì)工業(yè)供電，用電高峰期不同。當(dāng)?shù)氐墓╇娀A(chǔ)設(shè)施可能是第一個(gè)瓶頸，例如，城市公寓可能有停車位，但電動(dòng)車電力供應(yīng)不會(huì)直接來自最終用戶供電系統(tǒng)，是存在重大地區(qū)差異的城市公寓可能都有停車空間，但是，電動(dòng)車無法直接由終端用戶線路供電，會(huì)在更高的公用事業(yè)電源下進(jìn)行計(jì)量和聚合，對(duì)家庭用電和工業(yè)用電之間的負(fù)載，在硬件額定值內(nèi)進(jìn)行平衡。路旁和公用的快速充電樁也是如此，其負(fù)載將直接加諸在高電壓網(wǎng)路上。

使用再生能源實(shí)現(xiàn)雙贏

對(duì)電動(dòng)車存在已久的一項(xiàng)爭(zhēng)議，就是它并不是這么“環(huán)?！?，畢竟其充電所需電力最終還是來自煤炭或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)。這一問題會(huì)隨著再生能源使用率的提高而改變，但也存在著一些缺點(diǎn)，比如，太陽能板在晚上不能靠太陽發(fā)電，而風(fēng)機(jī)發(fā)電又是一種不可預(yù)測(cè)的能源。最理想的做法，就是利用一些能源儲(chǔ)存方法來平衡供電量，比如用湖泊進(jìn)行水力發(fā)電儲(chǔ)能，但此法受限于地理因素。雖然也有一些前景看好的創(chuàng)意，例如將壓縮氣體儲(chǔ)存在巖床內(nèi)，但還有一種更為可行的方法，就是利用電動(dòng)車內(nèi)的合并電池組，將能源“輸回”電網(wǎng)作為緩沖，然后提供電費(fèi)上的回饋?zhàn)鳛楠?jiǎng)勵(lì)。

利用雙向充電器這個(gè)早已存在的技術(shù)，可將電動(dòng)車儲(chǔ)存的電能饋回電網(wǎng)。如果車子閑置不用，電力公司為了調(diào)度會(huì)先從電動(dòng)車電池汲取電力，并隨后再為電池充電，只要車主先在智慧充電器內(nèi)設(shè)定將車充滿電所需的時(shí)間，對(duì)車主幾乎不會(huì)造成任何影響。

結(jié)論

隨著電動(dòng)車采用率的不斷上升，市場(chǎng)也期待基礎(chǔ)設(shè)施能跟上其預(yù)期成長(zhǎng)腳步。但是，電動(dòng)車充電基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃極其復(fù)雜，因?yàn)橛刑嘞M(fèi)者和地方上的變數(shù)需要考慮。影響電動(dòng)車采用率的部分因素包括電動(dòng)車購(gòu)買價(jià)格、政府的電動(dòng)車使用獎(jiǎng)勵(lì)法規(guī)、電力供給、再生能源的作用，以及對(duì)快速充電站之便利性和可用性的疑慮。有鑒于上述這些因素都可能造成重大影響，對(duì)電動(dòng)車采用率帶來不確定性，因此眾所期待的充電基礎(chǔ)設(shè)施究竟能否支撐這些需求，還有待觀察。

審核編輯：郭婷