推電動汽車 充電設施要普及 習川可互相學習 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

推電動汽車 充電設施要普及 習川可互相學習

2019年04月11日
文:侯安德、大衛•桑德羅

電動汽車主要有兩方面的環保益處。第一,電動汽車無廢氣排放,有助於保持城市地區的空氣清新。這對於改善大城市的空氣質量意義重大(例如北京周邊2018年PM2.5的組成部分中45%來自移動源排放)。第二,電動汽車可對低碳發展發揮重要作用。隨著發電能源逐漸過渡到低碳能源,電動汽車可以幫助減少交通運輸部門的溫室氣體排放。

電動車
電動車充電。圖片來源:Kārlis Dambrāns (CC BY 2.0)

為實現此目標,不僅需要提高電動汽車銷售量、促進電力部門清潔發展,還需要一個關鍵的第三因素:充電基礎設施的建設。

缺乏充電基礎設施一直是購買、使用電動汽車的一大阻力。儘管大部分時間電動汽車買家都在家完成充電,但他們還是會擔心公用電動汽車基礎充電設施是否充足。

我們在近期發表的「中美電動汽車充電比較」報告中指出,中國和美國公用電動汽車基礎充電設施的數量在迅速增加。中國電動汽車充電基礎設施促進聯盟(以下簡稱「中國充電聯盟」)的數據表明,中國目前擁有超過30萬個公共或者車隊充電樁。美國能源部的數據顯示美國擁有超過6.7萬個公用或車隊充電樁。 (中國政策制定者更重視公用充電基礎設施的建設,因為眾多中國居民並不擁有私家車庫或停車位。)

在中國,最發達的城市和省份有數以萬計的公用充電樁,分佈覆蓋了幾乎所有省份和重要的交通走廊。在美國最大的十幾個州中,每個州也至少有1000個公用充電站。

中國和美國的充電基礎設施建設為政策制定者就如何促進電動汽車的發展提供了許多經驗與對比。此篇文章將講述三個經驗,其中包括:中央和地方政府政策的角色、電動汽車充電在需求端響應中的初步嘗試、以及市場和創新性的商業模式對推動新一輪充電設施投資的促進。

政策的作用

無論在中國還是美國,政府政策在電動汽車基礎設施的發展中都發揮著重要作用。但這其中存在一個區別:中央政府在中國電動汽車充電基礎設施擴建中起了至關重要的作用,而美國聯邦政府在此方面的作用相對有限。第二個區別是:長期規劃在中國政策制定中有著更強的作用。

作為更廣義的電動汽車推廣計劃的一部分,中國中央政府為促進電動汽車充電基礎設施建設設定了目標和任務。 2015年,國務院發布了《關於加快電動汽車充電基礎設施建設的指導意見 》。該文號召到2020年,電動汽車充電基礎設施需滿足500萬輛電動汽車的充電需求、所有新建住宅社區都必須安裝電動汽車充電設施、大型公用建築中10%的停車位都可為電動汽車充電。中國的「十三五」規劃(2016-2020年)也提到了充電設施建設,政府也制定了統一的直流快速充電國家標準(GB/T)以及能使充電樁與中央系統及其它充電樁之間通信的充電通信協議。

中國電網高速公路快充網絡2018

中國電網高速公路快充網絡(2018版)。圖片來源:中外對話

美國聯邦政府在支持電動汽車充電基礎設施方面發揮的作用有限。一項關於電動汽車充電樁的政府稅收減免政策已在2017年到期。儘管聯邦政府想在主要高速公路上推廣替代燃料補給走廊,但此項政策並沒有資金支持,從本質上還是需要由參與的州政府主導。雖然聯邦政府獲批為走廊沿線地區的電動汽車充電基礎設施提供高達45億美元的貸款擔保,但到目前為止並沒有任何貸款擔保在此項目下發放。美國能源部對於工作場所電動汽車充電支持的推廣項目為自願項目,主要用於分享訊息及最佳實踐案例。

在美國,州政府在促進電動汽車基礎設施方面的作用更大。至少有26個州推出鼓勵政策,包括稅收減免、撥款和貸款等。加利福尼亞州擁有全美國近一半的電動汽車,並在規劃公用充電基礎設施方面尤其活躍。美國許多州在與Electrify America合作。此公司是福斯汽車在「柴油門」醜聞之後建立的。這項合作可以幫助協調州政府在公用充電基礎設施方面的投資。

中國政府目前正在實施「十三五」規劃(2016-2020年),「十四五」規劃(2021-2025年)也正在製定中。這種中長期規劃在美國的政策制定中作用並不明顯。對於涉及公共和私營部門的較為複雜的基礎設施發展,良好的規劃可以為政府帶來很多益處。各國政府可向中國政府借鑒電動汽車充電規劃的經驗。

電動汽車充電與電網

電動汽車對電網的影響,以及電動汽車的排放量,都取決於車輛的充電時間。許多專家認為,如果電動汽車可以利用再生能源電力充電,它將有助於通過電網消納更多的再生能源。需量反應(原:需求響應)是鼓勵,或者要求用戶在需求高峰推高電價時減少電力使用的一種機制。需量反應可以有效地促進乾淨環保的電動汽車充電。中國政策制定者可以從美國的需量反應發展模式吸取經驗。

美國正在進行一些電動汽車需量反應的試點項目。加利福尼亞州已批准了一個電動汽車需量反應計劃。根據該計劃,eMotorWerks將聚集1000輛電動汽車,以確保它們的充電時間能夠響應電網請求。佛蒙特州的Green Mountain Power通過給用戶一個免費的電動汽車充電樁換取他們參與需量反應計劃。該項目計劃在用電高峰時中斷充電。

雖然電動汽車充電的分時電價在中國很普遍,但由於缺乏一個電價隨供給與需求而波動的電力批發市場,需求響應在中國仍有挑戰。在美國大部分地區,電力批發價格持續波動,為需求響應的集合商創造了一個實時市場,可以讓公司在電價高的時候削減電力需求。

在電動汽車領域,這個市場包括了那些本身擁有或控制大量充電樁的公司。這些公司可以通過設置充電的時間而幫助消費者降低充電成本以及緩解充電為電網所帶來的壓力。在中國,現階段的討論主要集中「有序充電」上,這意味著主要由電網來主導充電管理。隨著中國電力市場改革的進行,市場驅動的需量反應計劃帶來的機會可能會增多。

從中長期來看,中國的需量反應計劃和電動汽車動態充電系統在平衡電力市場和提高電網靈活性方面存在巨大的價值。中國的政策制定者和電網管理者可以從加利福尼亞、佛蒙特州和其他正在考慮需量反應計劃的州的經驗中受益。

眾多商業模式

雖然電動汽車基礎設施建設的初始階段取決於政策支持,但它最終會依賴於經濟可持續的商業模式。今日的電動汽車充電產業非常活躍,出現了許多不同的商業模式。

在中國和美國,電網在充電基礎設施方面都發揮著積極作用。無論是在電力需求較高的住宅區還是在有高功率充電設備的高速公路上,電動汽車基礎設施都需要針對配電網基礎設施的公用事業投資。

兩國電網都投資了公用共充電樁。鑑於中國兩大電網公司規模的龐大以及中央政府政策的推動,中國國家電網和南方電網在擴大各自服務區域的公共充電樁方面發揮了顯著的作用。

在美國,一般由各州主導公用事業的政策制定。一些公用事業公司,例如加利福尼亞州的三家電網公司,Seattle City Light, Kansas City Power & Light,已經推出了電網所有的充電站,並贏得了此類投資的監管批准。在許多州,監管機構除支持配電網的發展之外,一直不願意讓電網企業參與充電設施的建設。但在某些情況下,監管機構允許他們在未來可能需要建設充電站的地區建設配電網設施,讓他們能夠從這種基本準備就緒的「準充電站」投資中獲得額外的收入。

美國高速公路充電站

美國高速公路充電站一覽。圖片來源:美國聯邦公路管理局

中國和美國都有由汽車製造商建設運營的充電網絡。特斯拉在中國和美國都經營著一個快速充電網絡——特斯拉是僅有在兩國都活躍的電動汽車充電供應商。在中國眾多的電動汽車製造商中,只有比亞迪擁有全國性的充電網絡。蔚來汽車和北汽集團已經開始建立電池更換站網絡。在美國,福斯汽車和其他公司正在投資Electrify America的網絡,該網絡正處於早期開發階段。

獨立的充電網絡(與電網和汽車企業無關)在中國和美國都發揮著重要的作用。在中國,獨立運營商Tgood(特來電)、星星充電、中國普天和上海安瑞都迅速擴張,在公路、公共停車場、商場和其它地區安裝和運營公用充電設施。在美國,EVgo、Greenlots、Blink和SemaConnect也在運營全國性的網絡。

我們的研究調查表明,中國的獨立充電網絡的商業模式還不清晰,這其中的阻力主要是充電收入較低。正如一位電動汽車行業分析師所指出的那樣:「公司只把安裝充電樁當作圈地,儘管他們知道這樣做會虧錢。」對於安裝在購物中心和其他停車場的充電站,物業方缺少讓充電設施為電動汽車充電保持開放或確保充電設施持續工作的動力。

相比之下,活躍在美國的私有充電網絡通過不同渠道與知名的連鎖零售商,例如超市及大賣場合作以獲取收入。這個現像在一定程度上反映美國許多地區擁有較不密集的城市佈局,也反映了美國很多地區私人停車場更加普遍存在。

美國許多連鎖店都與獨立的充電網絡合作以分析顧客行為,發現高檔電動車車主在有充電站的地方停留時間更長、花更多時間在商場購物。雖然在中國最密集的城市或地區,把停車位作為一個免費便利設施提供給電動汽車車主實為奢侈,但在一些城市,一旦電動汽車更加普及,電動充電站這種作為便利設施的模式可能會發展得更好。

未來前景

在政策和私有投資的推動下,中國和美國的電動汽車充電基礎設施正在迅速擴張。雖然兩國現在都有數以萬計的公用和私人充電樁及充電站服務不斷增長的電動汽車,但該行業尚處於初期階段。為了實現經濟和環境的綠色轉型,各國應研究學習其他市場的最佳實踐與技術。

我們所訪問的專家建議,政策制定者和企業應關注住宅和公共場所的近期充電需求市場,以及市中心和高速公路附近的快速充電站的發展。許多專家都建議:「現階段,我們什麼都需要做。」隨著未來幾年電動汽車充電產業的發展,對中國與美國所採取方式更加深刻的理解,於兩國及其他國家的決策者、企業和其他利益相關者會大有益處。