RAP發(fā)布《有益的交通電氣化》

翻譯：Klara＠ERR能研微訊團(tuán)隊

編輯：Yeti＠ERR能研微訊團(tuán)隊

校核：Mirakuru＠ERR能研微訊團(tuán)隊

2019年2月，The Regulatory Assistance Project （RAP）發(fā)布《有益的交通電氣化》，在此ERR能研微訊研究團(tuán)隊對報告的執(zhí)行摘要進(jìn)行了翻譯并在此分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)散！

執(zhí)行摘要

為確保電動汽車惠及公眾，政策制定者需要明確電動汽車對運(yùn)輸市場的需求，并在市場參與者與公共利益需求之間達(dá)成平衡。

技術(shù)進(jìn)步，無論是發(fā)電效率還是由其實現(xiàn)供能的最終用途，都為有益電氣化（BE）提供了機(jī)會。諸如實現(xiàn)空間轉(zhuǎn)換的運(yùn)輸和水加熱等就是這些機(jī)會之一。在電池成本下降和性能逐步提升的推動下，電動汽車（EV）市場正在快速增長。無人駕駛技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步以及對共享運(yùn)輸服務(wù)不斷增長的需求也在塑造這一市場。

在當(dāng)今不斷變化的環(huán)境中，公用事業(yè)客戶正逐漸習(xí)慣電動汽車日益增加的可用性和便利性。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)（ICE）車輛相比，這些車輛可將其從電網(wǎng)獲取的能量的60％轉(zhuǎn)換為行駛里程數(shù)，而傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車輛僅能將約20％的一次能量轉(zhuǎn)換為行駛里程數(shù)。電動汽車的效率優(yōu)勢使得電動汽車可以顯著降低成本并且操作起來產(chǎn)生的污染物更少。可控的電動汽車充電也可以成為電網(wǎng)管理者的資源。

為確保電動汽車惠及公眾，政策制定者需要確定他們對運(yùn)輸市場的要求。他們還必須平衡市場參與者的一些需求與公共利益。如果現(xiàn)有的法定權(quán)力不足，我們鼓勵公用事業(yè)委員會在其所在州找到這條線，并向立法機(jī)關(guān)尋求幫助。

匹配技術(shù)與運(yùn)輸需求

車輛和充電技術(shù)

本文以乘用車和公交車為例說明了有益電氣化的機(jī)遇。作為代表性電動車乘用車，我們使用雪佛蘭Bolt和60千瓦電池，預(yù)計行駛里程為238英里，每加侖行駛里程相當(dāng)于119英里。作為代表性的電動巴士是美國Proterra公司40英尺的Catalyst FC型號，電池功率為94千瓦，預(yù)計行駛里程為33至52英里，相當(dāng)于16．7至25．9英里／加侖。

最常見的充電基礎(chǔ)設(shè)施形式 － 統(tǒng)稱為EV供電設(shè)備（EVSE） － 使用插入式充電，其成本和對電網(wǎng)的影響因車輛充電速度而異。電動車乘用車可以使用三大類充電器中的任何一種：120伏1級充電器，240伏2級充電器或480伏或更高電壓的3級直流快速充電器。更高容量的充電器可以縮短充電時間，但安裝和操作成本更高，并且對電網(wǎng)提出更高的要求。充電器成本也因位置而異。快速充電器非常適合放置在公共區(qū)域，例如高流量商業(yè)位置和主要交通走廊。2級充電器 － 電壓和容量比3級低，但效率高于1級 － 非常適合其他用途。這包括家庭充電，其中住宅2級充電器所需的能量僅為電動干衣機(jī)的兩倍。

電動巴士可以通過稱為受電弓或無線感應(yīng)充電的架空充電器進(jìn)行充電。與乘用車一樣，電動公交車的充電速度越快，其成本和對電網(wǎng)要求就越高。

最佳的電動車充電選項因現(xiàn)場和需求而異

為汽油和柴油動力汽車提供燃料的基礎(chǔ)設(shè)施無處不在，我們大多數(shù)人都認(rèn)為這是理所當(dāng)然的。電動汽車司機(jī)需要同樣充滿信心，相信有足夠的基礎(chǔ)設(shè)施供他們使用。投資需要針對已知和未來的充電需求，每個社區(qū)的需求都會有所不同。

家庭充電對于電動汽車駕駛員來說是方便的，因為連接過夜可以充分地為車輛充電以滿足典型的每日通勤的需要。實際上，在可以使用車庫或車棚的家中進(jìn)行私人充電是電動汽車早期最常見的充電類型。由于家庭充電可能是市場發(fā)展中最常用的電動汽車充電類型，因此必須解決多單元住宅缺少充電基礎(chǔ)設(shè)施的問題，在這些多單元住宅中居民經(jīng)常將車停放在共用車庫或街道上，并沒有專門停車的地方。

隨著電動汽車供應(yīng)設(shè)施的建立，低收入和弱勢社區(qū)也有可能被拋在后面。各國可能希望鼓勵受監(jiān)管的公用事業(yè)更多的投資到服務(wù)欠缺地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施，除非或直到私營市場充分發(fā)展到一定程度。

如果可以方便的在工作場所充電，人們更有可能購買電動汽車； 這對于沒有專門的家庭充電場所的司機(jī)來說可以作為主要充電點。公共充電樁，包括在主要交通走廊充電，也將是基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的一個重要特征。然而，適量的公共充電樁將因州，人口密度以及城市或鄉(xiāng)村環(huán)境而異。擴(kuò)大工作場所和公共充電樁建設(shè)可能需要受監(jiān)管公用事業(yè)和私營實體確定何種為最有用的角色。

滿足有益電氣化條件

電氣化只有在滿足以下標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個時才有益，且不會對其他兩個標(biāo)準(zhǔn)造成不利影響：

1．從長遠(yuǎn)來看，為消費(fèi)者節(jié)省資金；

2．實現(xiàn)更好的電網(wǎng)管理；

3．減少對環(huán)境的負(fù)面影響。

在本節(jié)中，我們將了解交通電氣化如何滿足這些條件。我們得出的結(jié)論是，在某些情況下，即使不是立即，它也將在未來幾年內(nèi)有益。

消費(fèi)經(jīng)濟(jì)學(xué)

第一個有益電氣化條件是電氣化從長遠(yuǎn)來看為消費(fèi)者（包括公共交通運(yùn)營商）節(jié)省了資金。由于電動汽車的定價高于內(nèi)燃機(jī)汽車，因此評估其總所有者成本非常重要。研究人員發(fā)現(xiàn)，電動汽車和內(nèi)燃機(jī)車輛之間最大的成本差異是電池的成本。研究還發(fā)現(xiàn)，成本差距在縮小，且往往可以通過降低運(yùn)營成本來抵消。其他研究估計，電動汽車和內(nèi)燃機(jī)車輛之間的所有者成本達(dá)成同等水平將在五到七年內(nèi)達(dá)到。

電動公交車的經(jīng)濟(jì)性將由高昂的前期成本主導(dǎo)，但也可以通過降低燃料和運(yùn)營成本來節(jié)省成本。在某些司法管轄區(qū)，電動公交車的總擁有成本已經(jīng)低于壓縮天然氣公交車的總擁有成本。影響電動公交車與化石燃料車型的所有權(quán)成本的其他因素包括年度行駛距離以及是否包括加油基礎(chǔ)設(shè)施。

電網(wǎng)管理

第二個有益電氣化條件是電氣化有助于管理電網(wǎng)。加州公用事業(yè)委員會確定了使電動汽車成為潛在電網(wǎng)資源的三個特征。這些車輛：

1．提供操作靈活性，因為它們提供用電（充電時）和發(fā)電（同時將儲存的能量釋放回電網(wǎng)）的雙重功能；

2．具有嵌入式通信和驅(qū)動技術(shù)，因為汽車制造商已經(jīng)在車輛中建立了數(shù)字控制； 且

3．容量利用率低，閑置率超過95％，充電時間只占總時間的10％。

EV充電負(fù)載可通過智能充電，使用時間設(shè)計或兩者結(jié)合達(dá)到可控性，這意味著充電可以利用低成本電力并最小大化降低對電網(wǎng)的影響和降低投資成本。它也在可再生能源資源更多可用的時候進(jìn)行充電，幫助整合這些資源并減少限制它們的需要。

公用事業(yè)公司認(rèn)識到管理需求的價值，并可以將這種理解應(yīng)用于電動汽車。

電網(wǎng)管理與需求響應(yīng)有很多共同之處。這不僅體現(xiàn)在傳統(tǒng)的需求響應(yīng)意義上 － 即緊急減載 － 而且還體現(xiàn)在更廣泛意義上能夠在最佳時間動態(tài)制造、轉(zhuǎn)移和減少能源使用。公用事業(yè)公司認(rèn)識到管理需求的價值，并可以將這種理解應(yīng)用于電動汽車。由于電動汽車采用率很高，服務(wù)此負(fù)載的成本足夠低，電動汽車充電的收入超過了成本，這為所有納稅人節(jié)省了成本。使用時間率是公用事業(yè)公司使用的主要電網(wǎng)管理工具。受控充電也可以被應(yīng)用 －在更傳統(tǒng)的需求響應(yīng)意義上，可以在峰值需求或服務(wù)中斷期間電動汽車的充電。

電動汽車還能夠在被召喚時將電力釋放回電網(wǎng)上，這種做法被稱為車輛到電網(wǎng)（V2G）。使用這種能力可以使電動汽車在價格更低時從電網(wǎng)獲取電力，并在電力更有價值時將電力返回到電網(wǎng)，這對電動車所有者來說是一種潛在的經(jīng)濟(jì)利益。各種V2G試點計劃正在進(jìn)行中，但部署尚未普及。V2G功能開發(fā)的一個缺點是對潛在電池劣化的擔(dān)憂以及制造商電池保修的限制。研究表明，可能有一種方法在最大限度地提高電動車所有者的投資回報率與對交易的能源數(shù)量設(shè)定限制之間達(dá)成平衡，從而使V2G可行且有利可圖。

能源和排放效率

第三個有益電氣化條件是與化石燃料選項相比，它減少了排放等對環(huán)境的影響。運(yùn)輸部門占美國溫室氣體排放的很大一部分，2016年約占28％。此外，1990年至2016年間，交通運(yùn)輸排放量增長了21％，而電力部門的排放量同期下降了1％。事實上，今天的電力行業(yè)排放的二氧化碳量與上一代產(chǎn)品相同，但每年的發(fā)電量卻增加了近30％。這些趨勢表明電氣化運(yùn)輸作為整體脫碳政策的一部分具有極高的價值， 整個行業(yè)都存在脫碳機(jī)會，但乘用車，包括輕型汽車和卡車，約占交通排放量的60％。

為了確定不同技術(shù)（如電動汽車）的排放效應(yīng)，分析人員必須首先確定車輛生命周期的參數(shù)。我們在本文中使用的“well－to－wheels”分析包括從資源提取到處理和向車輛輸送燃料以及在車輛中使用燃料的活動。

我們說明性的內(nèi)燃機(jī)車是2018年的大眾高爾夫，據(jù)我們計算，它的well－to－wheels排放量為每英里0．91磅。我們的說明性電動車是2018年的雪佛蘭Bolt，它的well－to－wheels排放量取決于充電系統(tǒng)的燃料組合。我們的計算結(jié)果表明，在100％的煤系統(tǒng)中，每英里高達(dá)0．69磅。換句話說，在任何美國電力系統(tǒng)中充電的Bolt每英里的排放量低于汽油動力的高爾夫。這與最近的研究結(jié)果一致，這些研究發(fā)現(xiàn)，在該國任何地區(qū)駕駛電動汽車產(chǎn)生的碳排放量都低于駕駛普通新型汽油動力汽車。

有充分的理由得出結(jié)論，交通電氣化現(xiàn)在或?qū)⒃趲啄陜?nèi)滿足RAP的所有三個條件。當(dāng)決策者考慮到有益電氣化帶來的機(jī)會時，我們鼓勵他們應(yīng)用這三個條件來確保電氣化以促進(jìn)公共利益的方式進(jìn)行。

實施有益的交通電氣化

本節(jié)列出了確保運(yùn)輸電氣化有益的一些考慮因素。然后，我們提供一套與有益電氣化相關(guān)的策略供各州考慮。