加州因高溫輪流停電 圖片來源：CBSN
極端高溫天氣席捲美國西海岸，加州近日用電緊張，一度有330萬家庭遭遇拉閘限電。
特斯拉也向加州車主們發出緊急通知，請他們節約能源、減少汽車充電，緩解電網壓力：
「目前的熱浪正在影響加州電網……如果可能的話，我們要求您減少下午4點到晚上9點之間的超級充電和家庭充電，以支持全州用電管理工作。」
這一錯峰用電警告，讓電動汽車車主們捏了一把汗。
電動汽車找個充電樁已經挺不容易的了，夏季用電高峰一來，基礎電網尚且扛不住，如果以後電動汽車普及使用，我們的電網能承載劇增的用電壓力嗎？
電動汽車考驗電網電力負荷
幾乎所有電動汽車廣告都在重複同一個故事：
車主工作一天回到家中，將他的零碳排放汽車停入車庫，進屋前插上電源充電，就可以高枕無憂了。
但是問題來了，如果當地基礎電網，是以10年前或者更早年代的家庭用電量設計，並未考慮電動汽車所需的電力負荷，車主的體驗還能這麼完美嗎？
卷福代言上汽MG名爵電動車
實際上，電動汽車的耗電量可不小。
平均而言，一輛電動汽車需要30千瓦時（30度）的電量才能行駛160公裡，這大致相當於一個普通家庭將全部家用電器包括熱水器、空調、照明等設備運行一天所需的耗費電量。
南加州大學電氣工程學教授穆罕默德·貝希爾一直致力於研究電動汽車對基礎電網的影響。
貝希爾預計，一個街區如果每個家庭都擁有一輛電動汽車，那麼該街區現有電力負荷需提升兩倍，才能保證電力正常運行。
美國國家可再生能源實驗室能源系統工程師穆拉多利也說：「當前基礎公用電網在為住宅規劃用電負荷時，考慮了使用空調、暖氣和其他電器設備的用電量，卻並沒有把電動汽車考慮在內。」
穆拉多利認為，目前美國電動汽車銷量僅佔汽車總銷量的2%，還不足以影響居住社區的用電需求，但按照多個城市提出十年後實現三分之一居民駕駛電動汽車出行的低碳目標，配電變壓器在用電高峰期不堪重負的危險依然會到來。
因此，各州政府必須提前考慮升級社區配電基礎設施，出臺鼓勵電動汽車車主晚上回家後延遲充電等措施。
全網承載不難末端存在痛點
2019年，美國大約有超過2.7億輛私家車，如果將其中三分之一都換做電動汽車，那就是9000萬輛。
而美國私家車去年年均行駛裡程為18000公裡，若以百公裡耗電20度計算，這些電動汽車每年新增耗電量3240億度。
這個數字聽上去很嚇人，但2019年美國年發電量為4.1萬億度電，新增8%的發電量，就可以解決電動汽車的需求。
真正的痛點在於，當高壓電輸送逐級降壓配送到末端配置時，如果電動汽車的充電需求同時並發，可能會造成負荷過載。
按照電動汽車以7KW功率充電計算，慢充一般需要6-12小時，當有100輛電動汽車同時充電，小區負荷將增加700KW。
而以我國住宅用電容量標準設計來看，100間90-120平方米的房屋配電量僅為800KW，而用電容量超過250KW時就需要設置專門的變電所，一旦社區內新增大量電動汽車勢必讓負荷壓力大增，則需進行電力升級改造。
2019年，中國電動汽車銷售佔比已超過4.5%，年銷量106萬輛，佔全球電動汽車總銷量的48%。
隨著電動汽車快速普及，充電難題已經顯現。
特別是一些大城市中心住戶密集的老舊小區，用電負荷本已飽和，加上變電設備老化，很難為電動車充電提供容量。
在一些小區，甚至已經出現了「先到先得」的現象，一開始還可以給電動汽車安裝充電樁，後來發現負荷不夠，不再允許居民新建充電樁，以至於一些車主陷入了買完車裝不了樁的尷尬。
電動汽車車主從自家「飛線」充電，易引發電路短路起火等隱患
2015年，國務院出臺政策，要求新建住宅必須100%建設充電設施或預留建設安裝條件，因此大部分新小區基本可具備充電需求。
但大部分老舊小區，在電網升級之前，或許也要像加州一樣選擇錯峰充電，畢竟電動汽車無需像手機一樣每天充電，合理安排錯峰用電完全可行。
新技術將平衡電網提高效率
為了避免電動汽車充電需求並發造成的問題，美國正在研發一種「智能充電」解決方案。
在電網系統中已經插入電源的電動汽車，可先通過運算電網總用電需求量，待到全網負荷減少後開始自動充電，智能選擇錯峰充電，既能解決社區用電超負荷問題，又讓車主相應地配對到更低的谷電價格。
此外，歐美國家還在探索嘗試電動汽車電池儲能還給技術，也稱為V2G（車輛到電網）。
汽車在白天剩餘的電力，可以在用電尖峰時段先返充到電網中補給全網使用，在夜間隨著用電低谷來臨，再開始給汽車充電補給。
V2G有助於管理用電高峰和低谷，平衡網絡並提高效率。
英國倫敦正計劃將一個公交車車庫改造成為「虛擬發電站」，被認為是世界上最大的V2G試驗場，比亞迪已參與到該項目之中。
倫敦公交電動汽車V2G計劃
如今，電動汽車已成為全球能源轉型的關鍵，也是汽車產業公認的發展方向。
全球各國為了建設充電樁、升級電網都投入了巨資。
今年，美國出臺了一項1410億美元的新能源投資計劃，內容包括開發電動汽車技術、改善充電樁和對充電費用進行改進，旨在更好的規範化和標準化整合美國新能源汽車產業，推動新能源汽車在美國市場的推廣和普及。
美國2019年發布的為推廣電動汽車的公益廣告
歐盟委員會也提議推出綠色經濟復甦計劃，鼓勵車企生產銷售電動汽車及加大充電基礎設施建設，並計劃投資400-600億歐元推進電動汽車產業，在2025年建成200萬個公共電動汽車充電站。
值得一提的是，歐洲清潔能源佔比已經很高，如法國核能佔總發電量77.6%，英國可再生能源佔總發電量48%，德國可再生能源佔總發電量的31%。
將清潔能源變為汽車電能，無疑最符合零碳排放的環保需求。
PEW：Electric Cars Will Challenge State Power Grids
Forbes：EVs Are Not A Problem For The Electric Grid, They Are The Solution
Wired：Electric Cars Could Destroy the Electric Grid—or Fix It Forever
Statista：The U.S. electric vehicle industry - statistics & facts
MIT：Could Electric Cars Threaten the Grid?
文 | 黃天然
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